15. Клеточный цикл. Способы деления клетки. Митоз.

Клеточный цикл

Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти.

включает строго детерминированный ряд последовательных процессов ( Hartwell, 1995 ). Клетка должна между двумя последовательными делениями удвоить все свои компоненты и свою массу.

Таким образом клеточный цикл составляют два периода:

1) период клеточного роста , называемый " интерфаза ", и

2) период клеточного деления , называемый " фаза М " (от слова mitosis). В свою очередь, в каждом периоде выделяют несколько фаз ( рис.13-1 ).

Обычно интерфаза занимает не меньше 90% времени всего клеточного цикла . Например, у быстро делящихся клеток высших эукариот последовательные деления происходят один раз в 16-24 часа, и каждая фаза М длится 1-2 часа. Большая часть компонентов клетки синтезируется на протяжении всей интерфазы, это затрудняет выделение в ней отдельных стадий ( Pardee, 1989 ).

В интерфазе выделяют фазу G₁, фазу S и фазу G₂. Период интерфазы, когда происходитрепликация ДНК клеточного ядра , был назван " фаза S " (от слова synthesis).

Период между фазой М и началом фазы S обозначен как фаза G₁ (от слова gap - промежуток), а период между концом фазы S и последующей фазой М - как фаза G₂.

Период клеточного деления ( фаза М ) включает две стадии: митоз (деление клеточного ядра) ицитокинез (деление цитоплазмы). В свою очередь, митоз делится на пять стадий ( рис. 13-1 ), In vivo эти шесть стадий образуют динамическую последовательность.

Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.

Способы деления клетки

• Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.

• Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК

• Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.

Митоз.

Митоз — процесс непрямого деления соматических клеток эукариот, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом.

Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

Митоз ключает в себя два процесса: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).

Выделяют четыре фазы митоза: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

16. Типы жизненных циклов эукариот.

17. Мейоз. Биологическое значение мейоза.

Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние клетки.

Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

Мейоз включает два следующих друг за другом деления.

Первое деление мейоза (мейоз I) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы.

Профаза I

Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c.

1. Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т.е. происходит конъюгация хромосом.

2. Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться.

3. При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.

4. Растворяется ядерная оболочка.

5. Разрушаются ядрышки.

6. Формируется веретено деления.

Метафаза I

1. Спирилизация хромосом достигает максимума.

2. Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки.

3. Образуется метафазная пластинка.

4. Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления.

5. Хромосомный набор клетки 2n4c.

Анафаза 1

1. Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга.

2. Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.

3. Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна.

4. Происходит редукция — уменьшение числа хромосом вдвое.

5. У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид.

6. Хромосомный набор у полюсов 1n2c.

Телофаза I

1. Происходит формирование ядер.

2. Делится цитоплазма.

3. Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.

4. Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

5. Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток 1n2c.

Через короткий промежуток веремени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.

Профаза II

1. Ядерные оболочки разрушаются.

2. Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме.

3. Формируется веретено деления.

4. Хромосомный набор клетки 1n2c.

Метафаза II

1. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.

2. Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

3. К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления.

4. Хромосомный набор клетки 1n2c.

Анафаза II

1. Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам.

2. Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

3. Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.

4. Хромосомный набор у кадого полюса 1n1c.

Телофаза II

1. Формируются ядра.

2. Делится цитоплазма.

3. Образуется четыре гаплоидные клетки 1n1c.

4. Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны.

Значение мейоза.

Образовавшиеся в результате мейоза клетки отличаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов.

Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза, что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.