Три тайны жизни - [8]

Содержимое ядра — кариоплазма, как и цитоплазма, представляют собой прозрачное бесцветное образование.

По химическому составу кариоплазма отличается от цитоплазмы. В ядре содержится большое количество (до 50 %) ядерной тимонуклеиновой кислоты и относительно простые белки. Нуклеиновые кислоты в ядре соединены с белками, образуя нуклеопротеиды. Кроме того, в ядре содержатся ферменты, участвующие в синтезе и гидролизе (расщеплении) органических веществ и нуклеиновых кислот.

Хотя многие функции ядра изучены еще далеко не полностью, совершенно ясно, что роль ядра в жизнедеятельности клетки очень велика, сложна и многообразна. Клетки, лишенные ядер, не могут делиться и погибают. В ядрах растительных клеток синтезируется целлюлоза, которая идет на построение оболочек клеток. В них же осуществляется и синтез важнейших органических веществ — нуклеиновых кислот и белков (нуклеопротеидов).

В ядрах, как и в протоплазме, содержатся определенные структуры, выполняющие специальные функции. Так, непременной структурой ядер являются одно или несколько ядрышек, которые в комплексе с ядром участвуют в синтезе нуклеопротеидов. Такой же непременной структурой ядер клеток любого организма являются интенсивно красящиеся тельца — хромосомы, которым принадлежит особая миссия в клетке — управлять ее наследственностью.

Каждая клетка начинает свое индивидуальное существование, будучи наделена всеми задатками своих родителей, и в какой-то момент прекращает это существование, превращаясь в две дочерние клетки, которым она передает по наследству свои качества. Передача наследственных задатков осуществляется путем деления и размножения клеток.

Продолжительность жизни отдельных клеток измеряется днями, неделями, месяцами (клетки крови, эпителиальные клетки и др.), самое большее — десятилетиями (нервные клетки, клетки кости). Клетки, как и организм в целом, могут стареть. Однако все живое способно и омолаживаться. Это омолаживание осуществляется за счет деления клеток. Это же явление лежит в основе процессов роста и развития любых организмов.

Деление клеток — процесс очень сложный и протекает в несколько этапов, или стадий. Этапы клеточного деления пристально изучаются вот уже почти целое столетие со дня их открытия[6]. Сложное деление клетки называется митозом, или кариокинезом.

Сложное деление клетки (митоз).

Пока клетка существует, в ее протоплазме и главным образом в ядре осуществляется интенсивный синтез нуклеопротеидов и накопление энергии в виде энергетических комплексов — АТФ. Этот период жизни клетки называется интерфазным. По мере накопления жизненно необходимых органических веществ и энергии, а также ненужных продуктов жизнедеятельности клетка приступает к делению и, следовательно, к омоложению.

Первая стадия деления интерфазной (покоящейся) клетки называется профазой. Самой характерной особенностью этой стадии является четкое проявление и хорошее окрашивание различными красителями хромосом в ядрах делящихся клеток. В интерфазных ядрах хромосомы, как правило, бывают неразличимы от кариоплазмы, так как они находятся в раскрученном (диспирализованном) состоянии, а интенсивно красящееся вещество — хроматин в этот период бывает равномерно распределен по всей кариоплазме. К началу деления хромосомы свертываются в спиралеобразные структуры и включают в свой состав красящееся вещество хроматин, которое является нуклеопротеидом.

В каждой клетке организма животных и растений содержится строго определенное количество хромосом и все они объединены между собой в пары. Количество хромосом в клетках является систематическим признаком организмов. Например, рожь имеет 14 хромосом, горох — тоже 14, свекла — 18, кукуруза — 20, ель — 24, томат — 24, картофель — 48, мягкая пшеница — 42, твердая пшеница — 28; домашняя муха — 12, пчела — 46, кролик — 44, собака — 78, кошка — 38, корова — 60, лошадь — 60, человек — 46 и т. д.

Иногда количество хромосом у различных видов совпадает, как, например, у гороха и ржи (по 14 хромосом) или у лошади и коровы (по 60 хромосом). Это только количественное сходство, но по своей наследственной природе хромосомы каждого вида и даже организма имеют свои индивидуальные особенности.

Эти морфологические и структурные особенности хромосом отчетливо проявляются уже в профазе начинающей делиться клетки. Каждая хромосома бывает поделена равномерно или неравномерно на две части (плеча), между которыми находится небольшая светлая зона — центромера. К концу профазы каждая хромосома успевает поделиться вдоль строго пополам, в результате чего образуются две сестринские хромосомы, скрепленные между собой центромерой. К этому же времени исчезают ядрышко и ядерная оболочка. После исчезновения ядра каждая самоудвоенная хромосома стремится расположиться в средней части клетки по экваториальной ее плоскости. В животных клетках центриоля также делится на два тельца, и каждое из них движется к противоположным полюсам клетки.

Следующая стадия — метафаза — характеризуется тем, что хромосомы клетки располагаются в ее экваториальной плоскости, а к их центромерам с обеих сторон подходят нити ахроматинового веретена, которые идут от полюсов клетки там, где находятся центросомы, и прикрепляются к последним, если они имеются (например, в клетках животных). Затем центриоли, соединяющие половинки хромосом, тоже делятся вдоль, и разъединенные сестринские хромосомы начинают свое движение к противоположным полюсам клетки. Эта стадия называется анафазой. Движение половинок хромосом к полюсам клетки происходит вследствие сокращения нити ахроматинового веретена.