МИТОЗ
Профаза. На этом этапе отмечается следующее:
♦ ядерная оболочка разрушается;
♦ начинает формироваться веретено деления, состоящее из многочисленных микротрубочек;
♦ хромосомы, спирализуясь, укорачиваются и увеличиваются в диаметре, становятся видимыми в световом микроскопе в виде толстых нитей.
Метафаза:
♦ максимально спирализованные хромосомы располагаются в экваториальной плоскости веретена деления;
♦ хромосомы поодиночке(!) прикрепляются с помощью центромер к нитям веретена деления;
♦ каждая хромосома (имеющая по две идентичные молекулы ДНК в результате репликации в интерфазе клетки) расщепляется вдоль на две дочерние хромосомы (хроматиды), соединенные лишь в области центромеры (см. главу 4).
Анафаза:
♦ происходит полное расщепление каждой хромосомы на две дочерние;
♦ дочерние хромосомы каждой пары «растаскиваются» к полюсам веретена деления; на этой фазе в клетке оказывается удвоенное количество хромосом (2 м ч 2).
Телофаза:
♦ две группы дочерних хромосом (в каждой группе полный диплоидный набор) располагаются на противоположных полюсах деления;
♦ вокруг каждой группы дочерних хромосом начинает формироваться ядерная оболочка;
♦ происходит разделение материнской клетки на две дочерние, имеющие хромосомные наборы, идентичные по числу хромосом материнской клетке.
Таким образом, митоз – тип деления клеток, при котором обеспечивается сохранение числа хромосом в ряду поколений клеток (материнская клетка дочерние клетки внучатые клетки и т. д.).
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 (см. главу 7).
Мейоз
Мейоз состоит из двух последовательных делений, и лишь перед первым из них происходит репликация (удвоение) ДНК. Подобно митозу, мейотические деления подразделяются на ряд последовательных фаз.
I мейотическое деление (редукционное).
Профаза I: В ранней профазе - лептонеме - хромосомы заметны в виде отдельных очень тонких хроматиновых нитей (рис. 25, 2). Известно, что на этой стадии число нитей равно диплоидному числу хромосом.
Немного позднее, в зигонеме, хроматиновые нити сближаются попарно, соединяясь во многих точках. При этом, по-видимому, происходит не случайное, а выборочное сближение: сближаются только гомологичные хромосомы, т. е. одинаковые по форме и происходящие от разных гаплоидных ядер.
Еще позднее, в пахинеме, нити (гомологичные хромосомы) соединяются (конъюгируют) по всей длине и заметно укорачиваются. Двойственная природа образовавшихся хромосом плохо заметна. Общее число двойных хромосом гаплоидно.
Далее, в диплонеме, каждая гомологичная хромосома расщепляется на две хроматиды, которые остаются соединенными лишь в отдельных точках. Таким образом, каждая двойная хромосома содержит четыре хроматиды.
В конце профазы - диакинезе - двойные хромосомы очень сильно укорачиваются, утолщаются и располагаются по периферии ядра (рис. 25, 3). В диакинезе очень легко подсчитать число хромосом (бивалентов) и точно установить, что оно гаплоидно.
Метафаза I:
♦ объединенные попарно гомологичные хромосомы (биваленты) располагаются в экваториальной плоскости веретена деления;
♦ биваленты прикрепляются к нитям веретена деления (каждый бивалент, т. е. две гомологичные хромосомы вместе, на одну нить).
Анафаза I: каждый бивалент разделяется на две хромосомы – материнские, гомологичные(!), и к противоположным полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы.
На этой фазе общее число хромосом остается диплоидным (2n), но они распределяются на две группы (n + n), лежащие на разных полюсах клетки.
Телофаза I: материнская клетка разделяется на две дочерние, в каждой из которых содержится гаплоидный набор хромосом.
Таким образом, в ходе I мейотического деления происходит уменьшение числа хромосом (в материнской клетке было 2n хромосом, в дочерних – n).
Сразу же после телофазы I начинается второе деление мейоза.
II мейотическое деление (митотическое).
Дочерние клетки после телофазы I тотчас переходят в профазу II. Второе деление мейоза протекает так же, как и митоз (профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II).
В результате мейоза из одной исходной диплоидной клетки образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. Следовательно, мейоз – особый тип деления клеток, в ходе которого осуществляется редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое.
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 (см. главу 4).
Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом (рис. 30 и 31).