Размножение на клеточном и организменном уровнях. Мейоз, гаметогенез, оплодотворение.

1. Деление клеток

Единственным способом образования новых клеток является деление предшествующих клеток.

Жизненный, или клеточный, цикл - это время от возникновения клетки до ее смерти или образования из нее новых клеток, то есть – это ее онтогенез.

Митотический цикл – это жизнь клетки от момента ее появления до конца ее деления с образованием двух новых клеток. (Это один из вариантов клеточного цикла).

В течение жизни клетки растут, дифференцируются, выполняют определенные функции, размножаются, гибнут.

В организме высших позвоночных не все клетки постоянно делятся. Есть специализированные клетки, потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки). Другие клетки способны постоянно делиться. Они обнаружены в обновляющихся тканях (эпителиальных), в кроветворных органах. Например, клетки покровного эпителия, кроветворные клетки костного мозга могут постоянно делиться, заменяя погибшие.

Многие клетки, не размножающиеся в обычных условиях, начинают делиться в процессе восстановления после повреждения органа и репаративной регенерации органов и тканей.

Клетки, находящиеся в клеточном цикле, содержат различное количество ДНК, в зависимости от стадии этого цикла.

Описано три способа деления эукариотических клеток:

- амитоз (прямое деление);

- митоз (непрямое деление);

- мейоз (редукционное деление).

 

1.1. Амитоз

Амитоз – это деление, при котором интерфазное ядро делится путем перетяжки. Конденсация хромосом при этом отсутствует. Иногда после деления ядер цитоплазма не делится и образуются двуядерные клетки.

Рис. 1.1. Амитоз

Амитотическое деление начинается с изменения формы и числа ядрышек.

Крупные ядрышки делятся перетяжкой. Вслед за делением ядрышек происходит деление ядра. Ядро может делиться перетяжкой, образуя два ядра или имеет место множественное разделение ядра, его фрагментация. Ядра могут быть неравной величины.

Амитоз встречается в отживающих, дегенерирующих клетках, неспособных дать новые жизнеспособные клетки.

В норме амитотическое деление ядер встречается в зародышевых оболочках животных, в фолликулярных клетках яичника. Амитоз описан в клетках скелетной мускулатуры, клетках кожного эпителия, а также в патологически измененных клетках (клетках опухолей, воспаленных и др.).

1.2. Митоз

Митоз – это деление, при котором из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуются две клетки также с диплоидным набором каждая. Этот способ деления является универсальным для эукариотических клеток. Он лежит в основе бесполого размножения организмов. За счет митоза идет рост тканей и целого организма.

Митоз является частью митотического цикла. Весь митотический цикл состоит из интерфазы (подготовка клетки к делению) + митоз (собственно деление).

Разновидности митоза.

1. Эндомитоз: деление, при котором происходит увеличение числа хромосом за счет нерасхождения хроматид в анафазе. При этом клетка не делится, а число хромосом увеличивается в несколько раз. Это приводит к образованию полиплоидных клеток (полиплоидии). Эндомитоз встречается, например, в клетках печени.

2. Политения. В этом случае в S-периоде интерфазы происходит многократная редупликация ДНК. При этом увеличивается количество хромонем без изменения числа хромосом. Хромосомы приобретают гигантские размеры. На гигантских (политенных) хромосомах при дифференциальном окрашивании хромосом (ДОХ) хорошо видны диски и междисковые пространства (рис. 1.2.).

Диски состоят из резко спирализованных участков ДНК. Они не активны. Некоторые участки этих хромосом деспирализуются и выпячиваются, образуя пуфы. В пуфах находятся активные гены. Политенные хромосомы найдены, например, в слюнных железах двукрылых насекомых. Их используют для построения цитологических карт хромосом.

Р ис. 1.2. Политенные хромосомы дрозофиллы

3.Полиплоидия. В результате нарушения митоза возникают полиплоидные клетки. Это происходит, если митоз не заканчивается цитотомией и в клетке вокруг каждого набора хромосом образуется ядерная оболочка. Два интерфазных ядра имеют по 2n набора хромосом. В S-периоде интерфазы ДНК реплицируется. Клетка снова митотически делится, хромосомные наборы объединяются, и если в конце митоза произойдет цитотомия, то появятся две клетки с одним тетраплоидным (4n) ядром каждая.

Полиплоидные организмы содержат больший объем генетического материала и обладают большими функциональными возможностями.Например, полиплоидные растения имеют более крупные плоды и устойчивы к действию неблагоприятных факторов.