Митоз— непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции клеток, обеспечивающий равномерное строгое распределение генетического материала между дочерними клетками и обеспечивающий преемственность хромосом в ряду клеточных поколений.
Включает 4 стадии: профаза, метафаза, анафаза, телофаза
Профаза. В начале профазы в результате процесса конденсации в клетке начинают выявляться тонкие нити - профазные хромосомы. При этом хромосомы укорачиваются и утолщаются (спирализуются). Исчезают ядрышки, и начинает разрушаться ядерная оболочка. Формируется веретено деления. Завершается профаза окончательным разрушением ядерной оболочки, центриоли клеточного центра, начинает расхождение к полюсам клетки.
Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости, где собираются у центральной части веретена, образуя метафазную пластинку. К концу метафазы завершатся обособление друг от друга сестринских хроматид.
Анафаза. В это время все хромосомы теряют центромерные связки, хроматиды начинают синхронно удаляться друг от друга к противоположным полюсам клетки
Телофаза. Заключается в реконструкции дочерних ядер из хромосом, которые собрались у полюсов клетки. Начинается разделение клеточного тела (цитотомия, цитокинез). Окончательно разрушается митотический аппарат. Реконструкция ядер связана с деспирализацией хромосом. Восстановление ядрышка и ядерной оболочки.
Цитотомия- осуществляется путем образования клеточной пластинки (у раст. клеток) или путем образования борозды деления (у живот. клеток).
Продолжительность митоза зависит от размера клеток, их плоидности, числа ядер, и условий окр. среды.
В животных клетках продолжительность митоза 30-60 мин., а в растит. - 2-3 часа.
Нарушение митоза: выделяют несколько патологий митоза:
1) повреждение хромосом
2) повреждение митотического аппарата
3) нарушение цитотомии
Амитоз — прямое деление клетки, у которого ядро находится в интерфазном состоянии. При этом не происходит конденсации хромосом и образования веретена деления. Амитоз характерен для гибнущих клеток и патологически измененных (в клетке раковых опухолей)
Биологическое значение митоза
Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро - эукариот. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.
Мейоз- это способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом в 2 раза. Одна диплоидная клетка дает начало 4 гаплоидным.
Мейоз - обязательное звено полового процесса и условие формирования половых клеток (гамет). Обязательный механизм наследственности и изменчивости.
Мейотический цикл
Мейоз состоит из 2 последующих делений, быстро сменяющих одно другое, происходящий в периоде созревания.
Второе деление следует за первым очень быстро так, что генетический материал не синтезируется в промежутке между этими делениями.
Первое мейотическое деление (редукционное)
Профаза 1. во время П1 выделяется несколько подпериодов
1) лептотена
это наиболее ранняя стадия П1, во время которой начинается спирализация хромосом, в связи с этим хромосомы становятся видимыми как длинные нити.
2) зиготена
стадия, на которой начинается конъюгация гомологичных хромосом. Хромосомы объединяются в биваленты.
3) пахитена
стадия, в которой продолжается спирализация хромосом. Хромосомы укорачиваются, начинается кроссинговер.
4) диплотена
характеризуется возникновением сил отталкивания между гомологичные хромосомами, хромосомы отдаляются друг от друга. В первую очередь это расхождение происходит в центромере, но при этом остаются связанными в точках хиазмы (места, где протекал кроссинговер)
5) диакинез
завершающая стадия П1, когда хромосомы удерживаются только в точках хиазмы. биаленты приобретают самые разнообразные формы.
Метафаза 1. Завершается формирование веретена деления; нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом, которые объединены в биваленты.
От каждой центромеры идет лишь 1 нить к веретену деления.
в результате этого, нити связанные с центромерами направляются к разным полюсам, устанавливают биваленты в плоскости экватора веретена деления.
Анафаза 1. связи между гомологичными хромосомами ослабляются, и они расходятся к разным полюсам веретена деления, при этом к каждому полюсу отходят гаплоидный набор хромосом.
Телофаза 1. в это время у каждого полюса собирается гаплоидный набор хромосом, содержащий удвоенное количество ДНК.
Второе мейотическое деление протекает как митоз
Биологическое значение мейоза.
1. является основным этапом для гаметогенеза
2. обеспечивает передачу генетической информации от одного организма к другому
3. поддерживает постоянство кариотипа в ряду поколений одного вида
4. обеспечивает возможность рекомбинации генов и хромосом при половом процессе
studfiles.net
При половом размножении дочерний организм возникает в результате слияния двух половых клеток (гамет) и последующего развития из оплодотворенной яйцеклетки — зиготы.
Половые клетки родителей обладают гаплоидным набором (n) хромосом, а в зиготе при объединении двух таких наборов число хромосом становится диплоидным (2n): каждая пара гомологичных хромосом содержит одну отцовскую и одну материнскую хромосому.
Гаплоидные клетки образуются из диплоидных в результате особого клеточного деления — мейоза.
Мейоз — разновидность митоза, в результате которого из диплоидных (2п) соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы (1n). При оплодотворении ядра гаметы сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК.
Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое (редукционное деление): при мейозе II гаплоидность клеток сохраняется (эквационное деление). Клетки, вступающие в мейоз, содержат генетическую информацию 2n2хр (рис. 1).
В профазе мейоза I происходит постепенная спирализация хроматина с образованием хромосом. Гомологичные хромосомы сближаются, образуя общую структуру, состоящую из двух хромосом (бивалент) и четырех хроматид (тетрада). Соприкосновение двух гомологичных хромосом по всей длине называется конъюгацией. Затем между гомологичными хромосомами появляются силы отталкивания, и хромосомы сначала разделяются в области центромер, оставаясь соединенными в области плеч, и образуют перекресты (хиазмы). Расхождение хроматид постепенно увеличивается, и перекресты смещаются к их концам. В процессе конъюгации между некоторыми хроматидами гомологичных хромосом может происходить обмен участками — кроссинговер, приводящий к перекомбинации генетического материала. К концу профазы растворяются ядерная оболочка и ядрышки, формируется ахроматиновое веретено деления. Содержание генетического материала остается прежним (2n2хр).
В метафазе мейоза I биваленты хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. В этот момент спирализация их достигает максимума. Содержание генетического материала не изменяется (2п2хр).
В анафазе мейоза I гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Следовательно, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна — число хромосом уменьшается вдвое (происходит редукция). Содержание генетического материала становится 1n2хр у каждого полюса.
В телофазе происходит формирование ядер и разделение цитоплазмы — образуются две дочерние клетки. Дочерние клетки содержат гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома — две хроматиды (1n2хр).
Интеркинез — короткий промежуток между первым и вторым мейотическими делениями. В это время не происходит репликации ДНК, и две дочерние клетки быстро вступают в мейоз II, протекающий по типу митоза.
Рис. 1. Схема мейоза (показана одна пара гомологичных хромосом). Мейоз I: 1, 2, 3. 4. 5 — профаза; 6 —метафаза; 7 — анафаза; 8 — телофаза; 9 — интеркинез. Мейоз II; 10 —метафаза; II —анафаза; 12 — дочерние клетки.
В профазе мейоза II происходят тс же процессы, что и в профазе митоза. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Изменений содержания генетического материала не происходит (1n2хр). В анафазе мейоза II хроматиды каждой хромосомы отходят к противоположным полюсам клетки, и содержание генетического метериала у каждого полюса становится lnlxp. В телофазе образуются 4 гаплоидные клетки (lnlxp).
Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной материнской клетки образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. Кроме того, в профазе мейоза I происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер), а в анафазе I и II — случайное отхождение хромосом и хроматид к одному или другому полюсу. Эти процессы являются причиной комбинативной изменчивости.
Биологическое значение мейоза:
1) является основным этапом гаметогенеза;
2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;
3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.
Атак же, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом. Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом (рис. 2 и 3).
Рис. 2. Схема гаметогенеза: à — сперматогенез; á — овогенез
Рис. 3. Схема, иллюстрирующая механизм сохранения диплоидного набора хромосом при половом размножении
Источник: Краснодембский Е. Г."Общая биология: Пособие для старшеклассников и поступающих в вузы"
Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова "Конспект лекций по общей биологии"
Р.Г. Заяц "Биология для абитуриентов. Вопросы, ответы, тесты, задачи"
uclg.ru
В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (4n4c).
В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n2c).
Нетипичные формы митоза
К нетипичным формам митоза относятся амитоз, эндомитоз, политения.
1. Амитоз — это прямое деление ядра. При этом сохраняется морфология ядра, видны ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы не видны, и их равномерного распределения не происходит. Ядро делится на две относительно равные части без образования митотического аппарата (системы микротрубочек, центриолей, структурированных хромосом). Если при этом деление заканчивается, возникает двухъядерная клетка. Но иногда перешнуровывается и цитоплазма.
Такой вид деления существует в некоторых дифференцированных тканях (в клетках скелетной мускулатуры, кожи, соединительной ткани), а также в патологически измененных тканях. Амитоз никогда не встречается в клетках, которые нуждаются в сохранении полноценной генетической информации, — оплодотворенных яйцеклетках, клетках нормально развивающегося эмбриона. Этот способ деления не может считаться полноценным способом размножения эукариотических клеток.
2. Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки. В норме этот процесс имеет место в интенсивно функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются очень часто. Однако с генетической точки зрения эндомитоз представляет собой геномную соматическую мутацию.
3. Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество хромонем может достигать 1000 и более, хромосомы при этом приобретают гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме репродукции первичных нитей ДНК. Такой тип деления наблюдается в некоторых высокоспециализированных тканях (печеночных клетках, клетках слюнных желез двукрылых насекомых). По-литенные хромосомы дрозофил используются для построения цитологических карт генов в хромосомах.
Биологическое значение митоза.
Оно состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.
Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.
yaneuch.ru
