8.Митоз

Митоз - это способ деления эукариотических клеток, при котором каждая из двух образующихся клеток получает генетический материал, идентичный исходной клетке. Этому делению обязательно предшест­вует репликация ДНК. как носителя генетической информации, что происходит в период интерфазы.

Клеточный цикл

Период жизни клетки от одного деления до другого (или от деле­ния клетки до ее смерти) называют клеточным циклом. Этот период состоит из интерфазы и митоза. Длительность интерфазы значительно дольше, чем митоза, однако в клетках различных типов протяженность как одного, так и другого варьирует весьма значительно.

Интерфазу подразделяют обычно на три периода:

Gj - пресинтетический, когда клетка увеличивается в размерах, активно синтезирует РНК, белки, развивается система органоидов •леп ки - рибосом, эндоплазматического ретикулума и др. Иногда клет­ка из периода G; переходит в состояние G₀: при этом отмечается диф­ференцированное развитие цитоплазмагаческих структур, изменение активности части генов, т.е. происходит специализация или дифферен­циация клетки. Такая клетка определенное время выполняет свои Еункции (эритроциты, например, участвуют в переносе О2 и С0₂, ней- "эофильные гранулоциты фагоцитируют бактерии и т.д.), а затем отми­рает. Делиться эти клетки уже никогда не будут.

Однако в многоклеточном организме всегда сохраняется пул не­дифференцированных клеток, сохраняющих способность к митозу и шляющихся источником замены отмирающих клеток. Такие клетки ■ступают после G/ -периода в период 5.

5-период (синтетический) характеризуется не только продолжаю­тся синтезом РНК и белков, но и синтезом ДНК - процессом репли­кации (см. гл.4). Удвоение числа молекул ДНК и соединение их с хро- Жюмными белками приводит к тому, что в конце S-периода каждая мосома оказывается удвоенной, состоящей из двух сестринских шгоматид. Число хромосом в клетке не увеличивается, хроматиды тес­ин:: сближены и соединены в области центромеры.

G₂-период-постсинтетический. Клетка готовится к делению: синтезируются белки микротрубочек, из которых затем собирается ахроматиновое веретено, запасается энергия (АТФ).

Перед началом митоза хромосомы уже удвоены, но находятся в деснирализованном состоянии.

В профазе хромосомы спирализуются, становятся четко выраже­ны сестринские хроматиды. Ядрышко исчезает, ядер­ная оболочка распадается на фрагменты, хромосомы оказываются в миксогшазме - смеси кариоплазмы и цитоплазмы. Центриоли расходятся к полюсам клет­ки, начинает формироваться ахроматиновое веретено.

Метафаза: хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, об­разуя метафазную пластинку. Тянущие нити ахрома- тинового веретена связываются с сестринскими хро- матидами в районе центромеры. Как и в профазе, клетка пока имеет 2п, 4с (п - гаплоидное число хромо­сом, с- число молекул ДНК)

Анафаза начинается синхронно в момент деления центромер.

Сестринские хроматиды становятся уже самостоя­тельными хромосомами и при участии нитей ахрома- тинового веретена расходятся к полюсам клетки. Клетка имеет 4п. 4с.

Телофаза: хромосомы деспирализуются, формируются ядрышко и ядерная оболочка. Одновременно происходит цито­кинез - разделение цитоплазмы. Обе клетки имеют 2п, 2с.

Значение митоза заключается в точной передаче наследственной информации.

9.Мейоз - это два деления, лежащие в основе образования гаплоид­ных клеток-гамет у животных или спор у высших растений. Первое деление мейоза называют редукционным, так как именно после него образуются гаплоидные клетки (с удвоенными хромосомами!). Во вто- ром - эквационном - делении расходятся сестринские хроматиды (рис 1.6).

Перед первым мейотическим делением происходит репликация

ДНК.

Профаза I - наиболее сложная стадия, подразделяемая на лепто- тену, зиготену, пахитену, диплотену и диакинез.

Лептотена (стадия тонких нитей) - это начало спирализации хромосом.

Зиготена – гомологичные хромосомы начнают сближаться, и к концу зиготены конъюгация завершается. Продолжается спирализация.

Пахитена (стадия толстых нитей). Хромосомы полностью спирализованы, конъюгация максимальна. В этот период отчетливо выявляются биваленты (тетрады) - группы из двух гомологичных хромосом, каждая из них состоит из двух сестринских хроматид. Число бивалентов (тетрад) равно п.

На стадии диплотены биваленты наиболее четкие, но уже начи­нается отталкивание гомологов и видны хиазмы, которые свидетельствуют о кроссинговере - возможном обмене гомологичных хромосом идентичными участками.

Примечание: Именно на стадии диплотены в овоцитах животных и человека происходит амплификация (множественное увеличение) ядрышек (до 1000 на ядро), а также наблю­дается деспирализация некоторых участков хромосом с образованием типа "ламповых щеток". Это свидетельст­вует об активизации процессов транскрипции, в цито­плазму выбрасывается большое число молекул всех ти­пов РНК, субъединиц рибосом. Процессы эти необходи­мы, так как начальные этапы развития зиготы происходят под контролем цитоплазматических РНК материнской клетки. Гены отцовской клетки начинают функциониро­вать только со стадии гаструлы.

Диакинез - завершение профазы. Исчезают ядрышки, распадается ядерная оболочка.

Метафаза I. Существенное отлитие от метафазы митоза в том, что тянущие нити ахроматинового веретена присоединя­ются к центромерам удвоенных хромосом. Таким обра­зом, гомологичные хромосомы, входящие в состав одного бивалента, "ориентированы" на разные полюса клетки.

Анафаза I. К полюсам клетки перемещаются гомологичные хро­мосомы (удвоенные!)

Телофаза I. Образуется ядерная оболочка, восстанавливается структура ядра. Образуются две клетки, содержащие гап­лоидный набор удвоенных хромосом (п, 2с).

После кратковременной интерфазы (или интеркинеза) начинается второе деление мейоза. Это деление напоминает обычный митоз, но ему не предшествует репликация. Происходит расхождение сестрин­ских хроматид, рсплицированных еще перед первым делением. Всего в результате мейоза образуется четыре клетки, каждая имеет In, 1с. Клетки имеют разную комбинацию генетического материала, а поэтому не являются идентичными.

Значение мейоза:

1-осуществляется редукция числа хромосом и образуются гаплоидные клетки. Это необходимо для сохранения постоянного числа хромосом в поколениях организмов, размножающихся половым путем.

2-является источником комбинативной изменчивости. Комбинация генетического материала обеспечивается независимым расхождением негомологичных хромосом, а также возможностью кроссинговера – обмена участками гомологичных хромосом.