Клеточный цикл. Виды деления клеток. Механизмы митоза и мейоза

Клеточный цикл включает следующие фазы:

1. Интерфазу, состоящую из

- пресинаптического периода (G1) - идет накопление нуклеотидов и энергии для репликации ДНК, рост клетки;

- синтетического периода (S) - происходит репликация ДНК, в результате однохроматидные после деления клетки хромосомы становятся двухроматидными;

- постсинтетического периода (G2) - клетка

2. Деление клетки (митоз):

- кариокинез - деление ядра;

- профаза - хроматин раскручивается и становятся видны отдельные хромосомы, сначала в виде тонких нитей, затем они утолщаются (спирализуются), оболочка ядра распадается на отдельные фрагменты в виде пузырьков, формируется веретено деления (рис. 1);

- метафаза - хромосомы встают в одной плоскости по кругу (образуют метафазную пластинку), присоединяются центромерами к нитям веретена деления;

- анафаза - нити веретена деления сокращаются и растаскивают хроматиды («половинки» хромосом; или однохроматидные хромосомы) к противоположным полюсам клетки, при этом число хромосом не изменяется, а так как хроматиды полностью идентичны, то идентичны и образующиеся дочерние клетки;

- телофаза - хромосомы становятся хроматином и образуется оболочка ядра (телофаза обратна профазе).

- циmoкuнез - разделение дочерних клеток.

Далее клеточный цикл начинается сначала. Надо отметить, что не все клетки одинаковы способны к делению. Некоторые клетки после длительной пресинтетической фазы (G1) переходят в состояние покоя (G0) и не делятся.

В результате митоза получаются 2 совершенно идентичные клетки. Биологическая роль митоза состоит в копировании генетической информации, поддержании постоянного числа хромосом, митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех живых организмов, имеющих ядро.

Рис. 1. Митоз: а - схема митоза; б – митоз у пиона, ув. 850 раз, 2n=10.

Помимо митотического (непрямого) деления клетки бывает прямое деление и мейотическое (редукцuoнное) деление.

Мейоз включает 2 деления и следующие фазы:

- профаза I - в свою очередь подразделяется еще на 5 фаз (рис. 2);

- метафаза I;

- анафаза I;

- тeлофаза I;

- короткая интерфаза (удвоение ДНК не происходит);

- профаза II;

- метафаза II;

- анафаза II;

- телофаза II.

Основные отличия мейоза от митоза:

1. В профазе I гомологичные хромосомы сближаются, становятся друг напротив друга (конъюгация), образуя бuвалент, и обмениваются своими участками (кроссинговер).

2. В метафазе I гомологичные хромосомы становятся друг напротив друга по кругу и в анафазе I к полюсам клетки расходятся целые гомологuчные хромосомы, а не хроматиды. Таким образом, набор хромосом из диплоидноro (2n) становится гаплоидным (n). Следовательно, редукционным (уменьшающим число хромосом) является первое деление мейоза.

3. В профазе II в каждой из дочерних клеток образуется 2 новые веретена деления в перпендикулярной первому веретену плоскости. Второе деление полностью повторяет митоз: к полюсам расходятся хроматиды, число хромосом не изменяется.

Рис.2. Мейоз

В результате мейоза образуется 4 различные клетки. Число возможных комбинаций (вариантов расстановки гомологичных хромосом в первом делении мейоза) равно 2ⁿ, где n - количество хромосом в гаплоидном наборе (рис. 3).

Рис.3. Возможные варианты расстановки гомологичных хромосом в первом делении мейоза, 2n=4

Если еще учесть кроссинговер, то количество вариантов гамет у оной особи просто огромно (у одного человека возможно около 8 млн. типов гамет). Теперь представьте, сколько возможных комбинаций генов следует ожидать в потомстве, полученном при случайном слиянии мужской и женской гамет.

Биологическая роль мейоза состоит в уменьшении числа хромосом (число хромосом восстанавливается при оплодотворении, в результате число хромосом в ряду поколений не изменяется - это основа полового размножения) и в поддержании генетического разнообразия особей.

3 вариант

Митоз – это процесс бесполого деления клетки, в результате которого образуются две дочерние клетки с хромосомным набором, идентичным материнскому. Сущность митоза в равномерном распределении между дочерними ядрами хроматид, возникших в результате удвоения хромосом и передаче генетического материала из одного поколения в другое.

Мейоз – это деление клетки, при котором происходит редукция числа хромосом и их перекомбинация у дочерних клеток по сравнению с материнской. Мейоз – основа полового размножения, при котором потомство не идентично родителям. Важнейшая его эволюционная роль – барьер на пути нежизнеспособных комбинаций хромосом и генов. Мейоз протекает в два деления, первое из которых называется редукционным (в процессе именно этого деления количество хромосом у дочерних клеток уменьшается в два раза), а второе – эквационным (в результате него происходит равномерное распределение хромосом по дочерним клеткам, оно аналогично митозу).

Поиск по сайту: