Митоз и мейоз

и Машина Татьяна

появления ее в результате деления до окончания следующего деления или

до смерти клетки, называется клеточным циклом, или жизненным циклом клетки. В непрерывно размножающихся тканевых клетках многоклеточных клеточный цикл соответствует митотическому циклу и состоит из интерфазы (лат. inter - между и фаза) и митоза (греч. mitos - нить).

ч, G2-периода - 2-5 ч, митоза за - 1-1,5 ч.

В то же время длительность пресинтетического периода у разных типов клеток варьирует в очень широких пределах: от нескольких минут и часов до года и более, например, в клетках печени человека. Эта пауза в жизненном цикле клетке до получила название периода пролиферативного покоя, или G0-периода. В период покоя судьба клетки остается неопределенной: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к дифференцировке и специализации. Например, в организме человека высокоспециализированные нервные и мышечные клетки в течение всей его жизни находятся в G0-периоде и никогда не делятся.

цикла клетки, когда возобновляются интенсивные биосинтетические процессы, резко замедленные во

время митоза. В это время завершается формирование ядрышка, начавшееся еще в телофазе; осуществляется активный синтез белков, РНК и АТФ. Если дочерней клетке предстоит вступить в следующий митотический цикл, то синтезы приобретают направленный характер: образуются химические предшественники ДНК, ферменты, участвующие в процессе репликации. Происходит рост клеток до достижения ими нормальных размеров, восстанавливается набор клеточных органелл, бывших в материнской клетке до ее деления. Хромосомы представляют собой тонкие хроматиновые нити, каждая из которых состоит из одной хроматиды. Формула генетического материала имеет вы- ражение 2n2С, где буквы обозначают количество хромосом (n) и молекул ДНК (С) в гаплоидном наборе.

replicatio - повторение), или удвоение ДНК, которая запускается особыми белками
активаторами

S-фазы, поступающими в ядро из цитоплазмы. В результате, к концу S-периода каждая хромосома состоит не из одной, как в G1-период, а из двух одина- ковых сестринских хроматид, содержащих идентичные молекулы ДНК. Формула генетического материала соответствует выражению 2n4C.
В это время усиливаются процессы биосинтеза РНК и белков, удваивается количество белков-гистонов, необходимых для построения хроматина. B течение S-периода удваиваются также центриоли клеточного центра; клетка продолжает выполнять свои специфические функции.

время осуществляется интенсивный синтез РНК, АТФ и белков, особенно тубулинов,

участвующих в формировании веретена деления. Увеличивается масса цитоплазмы и резко возрастает объем ядра, усиливается деление митохондрий. Количество хромосом и ДНК, как и в конце S-периода, равно 2n4С. С образованием М-стимулирующего фактора клетка вступает в митотическое деление.

время митоза происходит строго одинаковое распределение реплицированной ДНК и реплицированных

хроматид между дочерними клетками.
Митоз состоит из четырех основных фаз, непрерывно переходящих друг в друга: профазы (греч. pro - перед, раньше), метафазы (греч. meta между), анафазы (греч. аnа вновь) и телофазы (греч. telos конец).

видимыми в световой микроскоп. Они состоят из двух хроматид, связанных

между собой в области центромеры. Ядрышки распадаются. В цитоплазме центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления. В поздней профазе ядерная оболочка разрушается, распадаясь на мелкие фрагменты и мембранные пузырьки. У хромосом на каждой центромере образуются особые белковые комплексы, называемые кинетохорами. К ним прикрепляются микротрубочки веретена деления.

что их центромеры лежат в одной плоскости плоскости экватора клетки.

Образуется метафазная пластинка.

которой совершается кульминационное его событие разделение центромер и расхождение сестринских

хроматид, ставших самостоятельными дочерними однохроматидными хромосомами, к
противоположным полюсам клетки. Расхождение хромосом осуществляется быстро и одновременно «как по команде». В конце анафазы расходящиеся хромосомы сближаются у полюсов клетки.

напоминает профазу, но с обратной последовательностью протекающих процессов. Хромосомы деспирализуются,

удлиняются и становятся плохо различимыми в световой микроскоп. Нити веретена разрушаются. Вокруг хромосом на каждом из полюсов образуются ядерные оболочки. С переходом хромосом в интерфазное состояние формируются новые ядрышки.

этом в клетках животных плазматическая мембрана в экваториальной области втягивается

внутрь, образуя борозду деления. Постепенно углубляясь, она разделяет клетку на две дочерние. У клеток растений между дочерними ядрами формируется разделяющая их клеточная пластинка, которая затем с обеих сторон покрывается плазмалеммой.

в том, что в результате этого способа деления образуются дочерние

клетки, наследственная информация которых полностью идентична информации материнской клетки. Это достигается путем репликации ДНК и удвоения хромосом в интерфазе митотического цикла, а также посредством равномерного распределения их в процессе митоза. Благодаря митозу, у многоклеточных организмов осуществляются процессы роста, регенерации и вегетативного размножения. У одноклеточных организмов митоз служит механизмом бесполого размножения.

деление клетки путем перешнуровки или фрагментации интерфазного ядра без спирализации

хромосом и образования веретена деления. При амитозе не обеспечивается равномерное распределение генетического материала между дочерними ядрами. В некоторых случаях амитоз не сопровождается делением клетки, а ограничивается лишь делением ядра, что приводит к образованию многоядерных клеток. После амитотического деления клетки уже не могут вступать в митотический цикл. Амитоз встречается в клетках некоторых специализированных тканей, например в поперечно-полосатой мускулатуре, соединительной ткани, в отмирающих клетках кожного эпителия и фолликулярных клетках яичников. Прямым делением могут делиться также патологически измененные клетки при воспалительных процессах и злокачественном росте.

к уменьшению в них числа хромосом вдвое. Мейоз служит ключевым

звеном гаметогенеза у животных
и спорогенеза у растений, в результате которого из диплоидных клеток образуются гаплоидные клетки. Он состоит из двух последовательных клеточных делений мейоза I (первое деление) и мейоза II (второе деление), разделенных непродолжительным периодом интеркинеза. При этом репликация ДНК предшествует лишь первому делению. В каждом из делений мейоза различают те же четыре стадии, что и при митозе: профазу, метафазу, анафазу и телофазу, которые, однако, имеют некоторые особенности

хромосом и называется редукционным. В результате из одной диплоидной клетки

(2n4C) образуются две гаплоидные клетки (n2C).
Отличительной особенностью первого деления мейоза является сложная и продолжительная профаза I, в начале которой хромосомы спирализуются и становятся видимыми в световой микроскоп. Затем гомологичные хромосомы сближаются и объединяются друг с другом. Их конъюгация (лат. conjugatio - coeдинение) происходит сначала в отдельных точках, а затем и по всей длине хромосомы, вследствие чего образуются биваленты. Поскольку каждая из гомологичных хромосом состоит из двух хроматид, бивалент, включающий четыре хроматиды, называют также тетрадой. В диплоидной клетке образуется n бивалентов, и, таким образом, после конъюгации формула клетки приобретает вид n4С. В некоторых местах конъюгированных хромосом хроматиды остаются соединенными, перекрещиваются друг с другом, рвутся и обмениваются своими участками. Процесс обмена участками несестринских хроматид гомологичных хромосом называется кроссинговером (англ. crossingover - перекрест). К концу профазы связь между гомологами ослабевает, и целостность бивалента в это время сохраняется лишь благодаря соединению между собой хроматид в местах кроссинговера, называемых хиазмами. В это время ядрышки и ядерная оболочка распадаются, центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки и образуется веретено деления. Хромосомы еще больше спирализуются, и биваленты начинают двигаться к плоскости экватора клетки. Обычно профаза занимает около 90% времени, необходимого для завершения мейоза.

объединенные в биваленты, выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, образуя метафазную

пластинку. В результате центромерные районы хромосом, составляющих бивалент, оказываются соединенными с разными полюсами.

хромосомы, за исключением центромерного района. Под действием нитей веретена гомологичные

хромосомы бивалентов, каждая из которых состоит из двух сестринских хроматид, отходят к противоположным полюсам клетки. В результате у каждого полюса оказывается по одной гомологичной двухроматидной хромосоме из каждой их пары. Напомним, что такое поведение хромосом при мейозе отличается от митоза, при котором к полюсам клетки расходятся отдельные их хроматиды.

Клетки, образующиеся в результате первого мейотического деления, содержат гаплоидный набор

хромосом и удвоенное количество ДНК и имеют генетическую формулу n2С. После короткой интерфазы, во время которой репликации ДНК не происходит, они приступают к следующему делению.

митозом и включает такие же стадии: профазу II, метафазу II,

анафазу II и телофаза II. В каждой из двух делящихся клеток ядрышки и ядерные мембраны разрушаются, хроматиды укорачиваются и утолщаются. Центриоли расходятся к противоположным полюсам; формируется веретено деления. Двухроматидные хромосомы размещаются таким образом, что их центромеры выстраиваются по экватору веретена. Затем центромеры разделяются, и нити веретена растаскивают сестринские хроматиды (которые после отделения друг от друга называются хромосомами), к противоположным полюсам клетки. Хромосомы деспирализируются и становятся плохо различимыми; вокруг них формируются ядерные оболочки. Разделением цитоплазмы завершается образование двух новых клеток, каждая из которых содержит гаплоидное число двухроматидных (нереплицированных) хромосом и имеет формулу nС. В итоге, в результате двух последовательных мейотических делений из одной клетки с диплоидным набором двухроматидных хромосом (2n4C) образуется четыре клетки с гаплоидным набором двухроматидных хромосом (nC)
Биологическое значение мейоза состоит в сохранении постоянства количества хромосом в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем. Если бы в процессе мейоза не наблюдалась редукция набора хромосом, то в каждом следующем поколении при слиянии яйцеклетки и сперматозоидов количество хромосом увеличивалось бы в два раза. Мейоз служит также основой комбинативной изменчивости.