Митотический аппарат

Деление клетки слагается из двух стадий. В подготовительной стадии закладывается митотический аппарат (фиг. 1). Центриоли делятся, расходятся, и вокруг них появляются радиально расходящиеся нити — образования, которые были удачно названы звездами. В конце концов центриоли оказываются на противоположных полюсах. Их связывают между собой нити, [c.195]

Белок митотического аппарата сходен с актином. Добавление АТФ вызывает медленное удлинение митотического аппарата. Пока не ясна непосредственная связь митотических движений с АТФ-азной активностью, и механизм работы митотического. аппарата не известен. [c.414]

Из всех процессов, с которыми мы сталкиваемся в клетке, митоз представляется самым сложным. Осуществляющий его механизм — это, вероятно, самое совершенное из всего, что могла создать клетка. В дальнейшем мы будем называть этот механизм митотическим аппаратом. Любой, кто когда-либо пытался воспроизвести схему данного процесса или растолковать его ход группе неподготовленных, плохо разбирающихся в этом вопросе людей, хорошо знает, насколько он сложен. Аппарат безукоризненной геометрической формы возникает на время из внешне бесформенной массы клетки и действует на протяжении всего процесса деления с совершенно исключительной точностью. [c.195]

Рассмотрим, что здесь происходит. Начнем с так называемой покоящейся клетки — клетки, достаточно деятельной в других отношениях, но еще не приступившей к трудному делу порождения двух дочерних клеток. В такой клетке хромосомы находятся в ядре и их совсем не видно. Мы знаем, что они там, ибо об этом свидетельствуют химические и генетические данные, но тонкие плотные нити, которые мы себе обычно представляем, когда думаем о хромосомах, можно увидеть только в процессе митоза. В покоящейся клетке нет следов митотического аппарата только в отдельных благоприятных случаях около поверхности ядра можно бывает заметить одно или два мелких тельца. Это так называемые центриоли, или центросферы. [c.195]

По мере подготовки к делению в ядре появляются хромосомы. Затем образуется митотический аппарат и оттягивает их к полюсам. В конце концов клетка перешнуровывается надвое и образуются две новые клетки. [c.196]

Второй, и, может быть, еще более динамической, стадией митоза является перемещение каждого из двух полных наборов хромосом к одному из полюсов и сопутствующее ему деление всей клетки, в результате которого каждая дочерняя клетка получает набор дочерних хромосом. Именно на этой стадии мы видим митотический аппарат в движении, видим, как он растягивает хромосомы, часто изменяет форму клетки и каким-то образом определяет место перегородки, которая разделит дочерние клетки. В конце концов мы имеем две дочерние клетки, получившие половину вещества материнской клетки и по полному набору хромосом, по-видимому абсолютно одинаковых с исходными материнскими. Эти дочерние клетки переходят в стадию покоя, так что весь этот процесс напоминает кинофильм первых стадий митоза, пущенный в обратном направлении хромосомы исчезают, и образуется ядро. [c.197]

Митоз происходит обычно быстро. Во многих клетках весь процесс заканчивается за 30 минут и редко он длится более нескольких часов. Больше всего времени занимают подготовительные стадии. Когда митотический аппарат сформирован, собственно деление может занять всего несколько минут. [c.198]

При митозе происходит так много процессов, что вопрос Каков механизм митоза почти не имеет смысла. Зная все то, что мы знаем благодаря микроскопу, и очень мало — сверх того, мы поступим разумно, если ограничим наши вопросы только такими 1) из чего состоит митотический аппарат, 2) как он образуется и 3) какие силы участвуют в решающих перемещениях при делении клетки. [c.198]

Симметричность митотического аппарата побудила некоторых авторов предложить ряд интересных физических моделей, основанных на взаимодействии электрических и магнитных сил. В большинстве случаев создается впечатление, что специальные нити, исходящие из полю- [c.198]

Но ни микроскопические исследования, ни остроумные физические модели не дают нам уверенности в том, что в клетке все происходит именно так, как это описывают различные авторы. Все эти гипотезы не затрагивают самой сущности явлений, а добраться до сущности — это на языке современной биологии означает суметь выразить процесс в виде определенных молекулярных формул и уравнений химических реакций. Из чего состоит митотический аппарат и как соединены отдельные части этого удивительно слаженного устройства Ответы на эти вопросы не решат проблемы митоза, но они оденут плотью тот грубый костяк, который нам удалось создать на основе физических аргументов и прямых экспериментальных данных. [c.201]

Дан и автор данной статьи начали совместную работу в Калифорнийском университете над разрешением этих вопросов. Прямой путь к цели представлялся весьма простым. Для этого нужно было выделить в чистом виде и в достаточном количестве митотический аппарат из делящихся клеток и изучить его химический состав и строение. Другие части клетки — ядра, хромосомы, митохондрии — в свое время с успехом выделяли и изучали. Но в данном случае задача была более сложной. Митотический аппарат — структура временная. Он появляется в клетке лишь тогда, когда клетка делится, и в процессе деления все время изменяется. Он не лежит свободно в веществе клетки, а тесно связан с этим последним. И что хуже всего — он крайне неустойчив в своей живой [c.201]

Для того чтобы попытаться выделить митотические аппараты в большом количестве, очевидно, нужно было иметь большое число одновременно делящихся клеток. Дану и мне удалось найти подходящий для этого материал в лужицах, остающихся после отлива на берегу Тихого океана. Уже давно ученые, изучающие клеточное деление, работают с яйцами морских ежей, в которых после оплодотворения их сперматозоидами начинается процесс дробления. Если одновременно оплодотворить большое число яиц, то дробление наступает во всех яйцах одновременно. Весь процесс митоза, начиная с момента оплодотворения, может занять час или около того, но масса клеток настолько однородна, что образование борозды дробления у 90% клеток занимает 5—10 минут. Воспользовавшись таким материалом, мы получили возможность работать с массой клеток, большая часть которых находится на любой желаемой стадии митотического процесса. [c.202]

Ввиду того что митотический аппарат весьма неустойчив, нужно было найти метод, который позволил бы останавливать процесс деления с наименьшими повреждениями и минимальными химическими изменениями этого аппарата. После многих попыток выяснилось, что для этой цели оказался подходящим очень холодный (—10°) разведенный этиловый спирт. [c.202]

Попытки выделить митотический аппарат путем обычного механического разрушения клеток оказались настолько неудачными, что мы избрали другой, правда неоригинальный, путь. Если митотический аппарат химически отличается от остальных частей клетки, то нельзя ли найти такой способ растворить клетку , при котором аппарат оставался бы незатронутым [c.202]

Казалось бы, логика требовала испытать более мягкие детергенты, но, к счастью, вместо этого мы занялись изучением условий, при которых детергент повышает растворимость данного объекта. Наши исследования могут служить примером того, какое большое значение имеет в научной работе опирающееся на факты предположение. Во-первых, мы предположили, что митотический аппарат состоит из белков, хотя надежных оснований для такого предположения у нас, по правде говоря, было мало. Однако клетка обычно использует белки для построения различных структур, и в особенности структур волокнистых. Как образуются белковые волокна и каковы их свойства Один из механизмов построения волокна состоит в образовании так называемых дисуль-фидных мостиков (5—5) между молекулами. Белковые молекулы содержат серу в виде сульфгидрильных групп (5Н). Если у двух соседних молекул белка атомы водорода удаляются (другими словами, если происходит окисление), то атомы серы этих двух молекул могут соединиться дисульфидным мостиком. Так может возникнуть фибриллярная структура. [c.203]

Опыт, каждая стадия которого была основана лишь на предположении о том, как может клетка образовывать нити митотического аппарата, неожиданно удался. Детергент растворял в клетке все, кроме митотического аппарата, который оставался нетронутым Примеси можно было отделить в центрифуге, где более тяжелые митотические аппараты оседали при небольшой скорости вращения, а более легкие оставались в надосадочной жидкости. После нескольких промываний и центрифугирования можно было получить осадок, состоящий из чистых митотических аппаратов. Этим методом можно было обработать любое число делящихся клеток и изолировать митотические аппараты в количестве, достаточном для обычного химического анализа. [c.204]

При микроскопическом изучении изолированного митотического аппарата также были получены интересные сведения. На любой стадии митоза весь аппарат выделялся как единое целое и содержал все описанные выше элементы. Отсюда можно было сделать вывод, что для осуществления процесса деления клетка создает физически целостный аппарат. [c.204]

Итак, нам в конце концов удалось кое-что узнать о химическом составе митотического аппарата. Этот аппарат состоит, как и предполагалось, главным образом из белка. В нем имеется небольшое количество рибонуклеиновой кислоты и, конечно, вещества, входящие в состав хромосом. Можно думать, что в нем присутствуют и другие компоненты, но обнаружить их пока не удалось. Было установлено также и то, что на долю одного митотического аппарата приходится около 2% всех белков, имеющихся в яйцеклетке к моменту ее первого дробления. Для различных клеток эта величина, разумеется, колеблется. [c.205]

Насколько же оправдалось наше предположение о том, что митотический аппарат образуется путем соединения молекул белка сульфидными мостиками Рассуждая логически, для проверки этого предположения следует направить процесс в обратную сторону. Если предположение верно (а успех опыта сам по себе еще ничего не доказывает), то детергент должен растворять митотический аппарат, когда дисульфидные мостики этого последнего восстановлены в свободные сульфгидрильные группы. Иными словами, нам следовало провести опыт, аналогичный опыту Годдарда и Михаэлис, [c.205]

Изолированный таким способом митотический аппарат несомненно более близок к своему естественному состоянию. Строение его сохраняется до малейших деталей. Преимущество нового метода заключается в том, что здесь сохраняются хромосомы, которые было трудно увидеть в митотических аппаратах, выделявшихся старым методом. Но правильно ли предположение, которое привело нас к успешному выделению митотического аппарата Если оно правильно, то выделенный этим новым способом митотический аппарат должен был иметь еще меньше 8—8-групп и еще лучше растворяться в тио-гликолате, нежели аппарат, выделенный с помощью старого метода. Оказалось, что это действительно так и есть [c.207]

Ученые, занимающиеся изучением митоза, в последние годы усовершенствовали поляризационный микроскоп настолько, что теперь мы можем надеяться получить с его помощью много сведений о расположении молекул в митотическом аппарате. Приведем несколько примеров того, какие сведения мы можем получить. Один из пионеров в этой области — немецкий ученый [c.208]

Микроскопические исследования митоза, с одной стороны, стимулировались, а с другой — тормозились спорами о том, действительно ли существует та или иная часть митотического аппарата или она является артефактом , т. е. результатом обработки клетки различными веществами в процессе подготовки к изучению. Одно время подвергалось сомнению даже существование хромосом. Вопрос этот был решен только в последней судебной инстанции — путем наблюдения на живой клетке. Сомнения же в существовании нитей митотического [c.209]

Ряд трудностей можно было предвидеть заранее. Это те самые трудности, с которыми гистологи сталкивались и ранее, до появления электронного микроскопа. Для того чтобы видеть , необходим контраст, т. е. разница в плотности предмета и окружающей его среды, а в электронном микроскопе независимо от его разрешающей силы необходима довольно высокая степень контрастности, чтобы вообще различить предмет. Видимо, поэтому митотический аппарат, лежащий в клетке, даже опытным специалистам по электронной микроскопии представляется бесструктурным. Однако в изолированном митотическом аппарате структуру можно различить хорошо. П. Гаррис из нашей лаборатории получила фотографии изолированного митотического аппарата, на которых, даже при относительно небольшом увеличении. [c.210]

Знакомясь с самыми разнообразными представителями живого мира, мы видим, что митоз есть наиболее широко распространенный способ передачи наследственных признаков и что самой основной его чертой является образование пластинки парных хромосом и веретена, которое направляет каждую из двух дочерних хромосом к одному из двух противоположных полюсов. Из этого правила есть и существенные исключения. Так, например, при росте наших мышц путем митоза возникают ядра, вокруг которых новых клеток не образуется. Рост идет параллельно увеличению числа ядер, и в результате получаются огромные клетки с многочисленными ядрами. В некоторых случаях в результате деления только ядер образуется большая клетка, а затем сразу вокруг каждого ядра возникает новая клетка, так что в конечном счете получается столько клеток, сколько было ядер. Этот процесс имеет большое значение, так как у многих патогенных микроорганизмов образование спор происходит именно таким путем. Трудно себе представить, чтобы деление клеток могло происходить без митотического аппарата, управляющего этим процессом. [c.211]

Обработка делящихся клеток тканевых культур тиоТЭФ вызывала продление метафазы, но деление клеток не прекращалось [177]. Введение больших доз тиоТЭФ в профазе или метафазе приводит к слипанию хромосом и повреждению клеток. По-видимому, между профазой и метафазой существует период особой чувствительности к химикату. Этот эффект может быть следствием реакции с тиоловыми соединениями, поскольку богатый сульфгидрилом митотический аппарат формируется на этих этапах деления клетки, которые особенно чувствительны к химикату. Связывание тиоловых соединений тиоТЭФ или его метаболитом—ТЭФ может удлинить метафазу, препятствуя формированию или функционированию митотического аппарата. [c.173]

При митозе и мейозе происходит перемещение протоплазмы Т1 хромосом. Митотический аппарат клетки состоит из видимых под микроскопом тяжей, соединяющих друг с другом центриоли л хромосомы с центриолями. Центриоли имеют структуру 9 + 2 , подобную структуре жгутиков и ресничек. Показано, что жгутики сперматозоидов вырастают из центриолей и кинетохоров хромосом. [c.414]

Ядро эукариот. В грибных клетках содержатся оформленные ядра, окруженные двухслойной пористой нуклеомембраной, имеющей связь с эндоплазматическим ретикулумом и цитоплазматической мембраной. Хромосомы, погруженные в ядерную основу, мало различимы. Митотический аппарат клетки не обнаруживается в интерфазный период жизни клетки. В настоящее время установлено, что в каждой хромосоме содержится лишь одна молекула ДНК. Расчетный молекулярный вес последней, например, на хромосому Sa hammy es erevisiae должен составлять в среднем 610 D. [c.46]

Фермент глутатион-5-трансфераза кукурузы может разлагать тиокарбаматсульфоксид только при условии искусственного повышения содержания концентрации глутатиона и глутатион-5-транс-феразы. Именно так действуют антидоты, активирующие защитные системы кукурузы. Антидот М,М-диаллилдихлорацетамид в концентрации 0,01—0,3 мг/л в два раза повышает содержание глутатиона в молодых растениях кукурузы, а активность глутатион-5-трансферазы увеличивает в 9 раз. В однодольных сорняках такая защитная система не действует, и они погибают. На какие же физиологические механизмы действуют тиокарбаматы Прежде всего соединения этой группы подавляют митоз. Наиболее характерный симптом их действия — подавление роста проростков и деформация верхушек побегов. Как могут быть связаны между собой карба-моилирование 5Н-групп и процесс клеточного деления Известно, что при формировании митотического аппарата нити веретена образуются из белкового компонента, в функционировании которого участвуют 5Н-группы. (В метафазе хромосомы связываются с этими нитями и определенным образом ориентируются). При участии глутатиона 5Н-группы окисляются, образуя мостики — 5—5. [c.34]

М. Сванн и Д. Митчисон предложили теорию, представляющую собой компромисс между теорией контрак-тильного кольца, по которой митотический аппарат вовсе не участвует в делении тела клетки, и теорией Дана, согласно которой он играет в нем главную роль. Сванн и Митчисон полагают, что борозда дробления образуется вследствие активного увеличения остальной поверхности клетки, увеличения, представляющего собой результат разворачивания молекул, которые до этого были свернуты и потому занимали меньше места. Эти авторы считают, что митотический аппарат может определять положение борозды и втягивать ее внутрь, как это полагает и Дан. [c.201]

Какое отношение имеет все это к митотическому аппарату Если митотический аппарат растворим в дю-поноле или других сильных детергентах, то по логике вещей нити веретена и звезды, очевидно, не должны [c.203]

Если выделять митотический аппарат из яйцеклеток моллюсков или других клеток, которые делятся на две неравные дочерние клетки, то получаются интересные результаты. В этих случаях звезды также бывают неодинаковой величины ббльшая звезда находится на том конце, где впоследствии образуется ббльшая клетка. Так, данные, полученные на изолированном митотиче- [c.204]

Хотя выделение митотического аппарата с помощью перекиси водорода и дюпонола дало много ценных сведений, все же этот метод чрезмерно жесткий. Перекись водорода — слишком сильный реагент для биохимических исследований, а процесс выделения вызывает образование дисульфидных мостиков, которых не было в живой клетке. Развивая логически ту же мысль, но уже опираясь на данные опыта, мы могли теперь упростить вопрос. Если живой митотический аппарат содержит относительно мало дисульфидных мостиков, то нельзя ли найти такой детергент, который был бы достаточно сильным для растворения остальных частей клетки и достаточно слабым, чтобы оставить нетронутым сам митотический аппарат Найдя такой детергент, мы могли бы отказаться от такого реактива, как перекись, и все воздействие в целом было бы значительно более мягким. После нескольких испытаний нужный детергент был найден. Это природный детергент — дигитонин, получаемый из растения наперстянки. Дж. Уолд в свое время пользовался этим веществом, чтобы выделять зрительный пигмент из глаза в неизмененном виде. В нашей лаборатории было показано, что дигитонин может растворить клетку и выделить митотический аппарат. [c.206]

Попробуем теперь разобраться в том, как можно достигнуть таких правильных геометрических очертаний, какие имеет митотический аппарат, ибо это вскоре станет нашей главной проблемой. Исходя из одного только внешнего вида, старые гистологи пришли к убеждению, что центриоли действительно являются центрами, вызывающими образование нитей митотического аппарата. Так как форма этих телец в разных клетках может быть различной, будем обозначать их общим термином центры . Нити растут, по-видимому, из центров. Другой теории никто не выдвигал, хотя многие предполагают, что часть нитей, а именно те из них, которые связывают хромосомы с полюсами клетки, может возникнуть из хромосом. Переводя это на химический язык, мы можем выдвинуть рабочую гипотезу, заявив, что форма митотического аппарата определяется центрами, в которых путем образования дисульфидных связей возникают нити. Эти центры должны, таким образом, создавать условия для полимеризации. Опыты с митотическим аппаратом, выделенным при помощи дигитонинового метода, свидетельствуют до некоторой степени в пользу этого предположения. Если на митотический аппарат слегка воздействовать тиогликолевой кислотой, то растворяется все, кроме шарообразных участков в области звезд. По-видимому, в этих местах 8—8-мостики белков отличаются наибольшей прочностью. Мы далеки от понимания того, как образуется митотический аппарат, но [c.207]

Митоз нельзя представлять себе просто как серию химических превращений. Нельзя забывать, что это динамический механический процесс. С помощью каких приборов можем мы изучать эту сторону проблемы Наиболее тонкий и подходящий для этого прибор — это так называемый поляризационный микроскоп. Когда молекулы располагаются не в беспорядке, а строго закономерно, они оказывают влияние на скорость и направление проходящего через них пучка поляризованного света. Эта ориентированность всех молекул может возникнуть либо в результате образования определенных структур, таких, как, например, митотический аппарат, либо в результате механических напряжений. Влияние предмета, состоящего из ориентированных единиц, на пучок поляризованного света проявляется в виде двойного лучепрело.мления. Двойное лучепреломление определяется разностью между скоростью пучка поляризованного света, проходящего через предмет таким образом, что световые волны колеблются параллельно осям составляющих элементов объекта, и скоростью пучка, волны которого колеблются под прямым углом к этим осям. Такой предмет, как удлиненное волокно, содержит такие ориентированные составляющие элементы. Двойное лучепреломление показывает, насколько упорядочены молекулы в объекте или насколько они несимметричны. В волокне, состоящем из длинных и тонких единиц, двойное лучепреломление усилится, если все молекулы расположить параллельно одна другой. Оно ослабеет, если по тем или иным причинам каждая молекула станет короче и толще. [c.208]

Как можно искусственно приостановить митоз, не умерщвляя при этом клетку Мы знаем для этого несколько способов. Один из них — это подавление синтеза нуклеиновых кислот хромосом. Именно это происходит при воздействии на клетки малых доз рентгеновых лучей или других видов ионизирующего излучения, т. е. таких доз, от которых они обычно не погибают. Большие дозы облучения останавливают митоз, разрушая хромосомы. Насколько нам известно, облучение влияет на клетку, воздействуя главным образом на процесс образования и на целостность хромосом. Химические вещества, обладающие сходным действием, называются ра-диомиметическими, что означает имитирующие действие облучения . В то же время ионизирующее излучение оказывает, по-видимому, лишь незначительное действие на митотический аппарат (если не считать хромосом), а некоторые химические вещества, напротив, бывают в этом отношении весьма активны. Такие вещества растительного происхождения, как, например, производные колхицина, тормозят образование веретена митоза, но не влияют на хромосомы. Хромосомы проходят стадии деления, но не могут разойтись, так как нет митотического аппарата. В результате образуется клетка с двойным набором хромосом. Такие антимитотические агенты облегчают состояние больных при раке, хотя и не излечивают болезнь. Их применяют и в тех случаях, когда хотят вырастить организм, например какую-нибудь продовольственную культуру, с двойным набором хромосом. Само собой разумеется, что сознательное управление митозом будет возможно лишь тогда, когда МЫ поймем, что такое митоз, [c.213]

Из опубликованных в настоящее время гипотез о биохимиче ской основе превращения нормальной клетки в злокачественную нам кажется иаиболее убедительной концепция Шапота [20, 21] о наследственном нарушении контрольных механизмов, регулирующих образование ферментов, необходимых для синтеза ДНК и специальных белков митотического аппарата. [c.117]

Калькатт и др. [46] доказали наличие корреляции между степенью защиты, обеспечиваемой цистеином, и а) реакционной способностью азотистого иприта и б) обусловленным цистеином увеличением количества свободных сульфгидрильных групп в селезенке, печени и щитовидной железе . Было также доказано, что SH реактив — )-хлорбензоат ртути оказывает стерилизующее действие на личинок А. aegypti. Мазиа [164] доказал, что сульфгидрильные соединения необходимы для образования митотического аппарата. Другими учеными было установ- [c.161]

Действие третамина на различные фазы сперматогенеза было продемонстрировано рядом исследователей. У кроликов на 10—11-й неделе после введения третамина развивалась аспермия [84]. Было показано, что третамин действует на ранние фазы развития сперматид и на сперматогонии морского ежа [85]. При воздействии низких концентраций третамина на яйцеклетку происходило достоверное увеличение числа аномалий, которые, вероятно, были обусловлены оплодотворением яйца несколькими сперматозоидами. Хорошо известна роль сульфгидрильных соединений в процессах, сопровождающих деление клеток [30, 217], и потребность в тиоловых соединениях при формировании митотического аппарата [164]. Действие на сперматогенез может быть результатом происходящих в организме реакций третамина с сульфгидрильными соединениями, аналогичных реакциям с цистеином в лабораторных условиях, о чем уже говорилось. [c.179]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология