Митоз Митоз кариокинез непрямое деление распространенный способ

Митоз

Митоз (кариокинез, непрямое деление распространенный способ репродукции клеток. клетки) - наиболее Митоз обеспечивает возможность образования генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. Митоз - непрерывный единый процесс деления ядра, при котором обеспечивается идентичное расположение хромосом в дочерних клетках. Митотическая хромосома Митоз в животной клетке

Стадии клеточного цикла А – интерфаза; Б – профаза; В – метафаза; Г – анафаза; Д - телофаза

Жизненный цикл клетки

Интерфаза - период между следующими друг за другом делениями (митозами) В интерфазе выделяют следующие периоды: Пресинтетический период (G 1). Клетка имеет полный диплоидный набор хромосом: 2 n 2 c (гаплоидный - nc). В этот период происходят процессы биосинтеза белка, трансформации энергии и ее накопления в виде макроэргических соединений. Хромосомы в ядре деспирализованы. Клетка растет, увеличивается в размерах. Синтетический период (S). Клетка готовится к предстоящему митозу. Происходит процесс репликации ДНК по принципу комплиментарности, то есть начинается процесс передачи наследственной информации. Генетическая характеристика клетки в конце синтетического периода 2 n 4 c. Постсинтетический период (G 2). В этот период клетка морфологически содержит 2 молекулы ДНК. Генетическая характеристика клетки 2 n 4 c. На этой стадии происходит накопление высокоэнергетических соединений, синтез белка, образование дочерней центриоли.

Профаза –самая продолжительная фаза клеточного деления. К началу профазы клетка округляется, вязкость ее цитоплазмы нарастает. В раннюю профазу происходит скручивание, конденсация хроматина и образование хромосом. В раннюю профазу также исчезает ядрышко. В позднюю профазу центриоли расходятся по полюса клетки, а ядерная оболочка фрагментируется. Генетическая характеристика 2 n 4 c. Интерфаза Ранняя профаза

Поздняя профаза Прометафаза

На хромосомах появляется перетяжка – центромера – к ней прикрепляются нити веретена деления. Каждая хромосома состоит из двух свернутых спиральных нитей - хроматид, тесно прилегающих друг к другу. На концах хромосом располагается специальный концевой участок ДНК – теломера. Теломера защищает хромосому от слияния с другими хромосомами. Метафазная хромосома 1 – сестринские хромосомы (хроматиды); 2 – плечи хромосом; 3 – центромера; 4 – вторичная перетяжка – ядрышковый организатор; 5 – теломеры; 6 – пучки микротрубочек.

Вспомните уровни организации хромосомы и компактизации хроматина 1 – нуклеосомный; 2 – нуклеомерный; 3 – хромомер; 4 – петлевой домен; 4 – хромонема; 5 – хроматида.

Метафаза. Хромосомы располагаются в экваториальной клетки (стадия “материнской звезды”). плоскости В этот момент они хорошо различимы. Надщепление хромосом на хроматиды доходит до центромеры (центральная перетяжка хромосом). Нити веретена деления прикрепляются с одной стороны к центромерам хромосом, с другой стороны – к центриолям. Кариотип организма изучают именно на предмете метафазной клетки. Генетическая характеристика 2 n 4 c.

Анафаза. Хроматиды начинают расходится к полюсам клетки, двигаясь центромерами вперед, благодаря нитям веретена деления. Укорочение нитей веретена деления осуществляется за счет выпадения участков тубулина. В протекании анафазы важная роль принадлежит основным компонентам цитоскелета: микротрубочкам и микрофиламентам. Генетическая характеристика 4 n 4 c (на полюсах по 2 n 2 c).

Телофаза. Образуется вокруг хромосом ядерная оболочка. Происходит раскручивание хромосом и образование эу- и гетерохроматина, формируется ядрышко. В конце телофазы происходит деление цитоплазмы. Цитотомия (цитокинез) осуществляется путем образования внутриклеточной пластинки у растительных клеток или путем образования борозды деления у животных клеток. В результате последней фазы митоза образуются две клетки, каждая из которых имеет полный диплоидный набор: 2 n 2 c.

Продолжительность митоза неодинакова в разных типах клеток. В животных клетках среднее время митоза составляет 30 -60 минут, а в растительных может достигать 2 -3 часов. В жизненном цикле клеток митоз занимает всего 5 -10% времени клеточного цикла, все остальное время занимает интерфаза, причем пресинтетический период занимает 30 -40%, синтетический 30 -50%, постсинтетический - 10 -20% времени клеточного цикла. Продолжительность митоза зависит также от размеров клеток, числа ядер, от условий окружающей среды, в частности от температуры. В организме многоклеточных животных митоз контролируется нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, половых желез. Нарушение нормального взаимодействия различных регуляторных механизмов вызывает изменение митотической активности. Например, в опухолевых клетках митоз выходит из-под контроля нейрогуморальной регуляции. Митоз регулируется, кроме того, взаимодействием организма и среды, то есть имеют значение суточные ритмы. В большинстве органов у животных, активных в ночное время, максимальная частота митозов отмечается утром, а минимальная частота - ночью. У животных, активных днем, и у человека отмечается обратная картина митотической активности.

Биологическое значение митоза • Равномерное распределение хромосом между дочерними клетками. • Обеспечение клеток равноценной наследственной информацией. Митоз происходит в соматических клетках (все клетки организма, кроме половых). Известны и некоторые другие способы репродукции клеток эндомитоз, политения и амитоз. При эндомитозе и политении не происходит ни образования новых ядер, ни деления клетки. При эндомитозе происходит увеличение числа хромосом, т. е. возникают полиплоидные клетки, и нарастает масса цитоплазмы. Политения заключается в образовании крупных хромосом, что также ведет к увеличению массы цитоплазмы и ядра.

Мейоз - форма ядерного деления довольно сложного типа, сопровождающаяся уменьшением числа хромосом от диплоидного (2 n) до гаплоидного (n). Мейоз характерен для образования половых клеток – гамет большинства растительных и животных организмов. Его отличительной особенностью является образование из одной диплоидной клетки четырех дочерних клеток с гаплоидным набором хромосом. Второй отличительной особенностью мейоза является то, что он протекает в два деления: первое деление называется редукционным, второе - эквационном. Интерфаза между делениями очень короткая, во не происходит удвоение ДНК. время которой В механизмах мейоза есть также отличительные особенности, которые затрагивают в большей степени профазу первого деления.

Профаза 1 - самая продолжительная и сложная стадия мейоза, ее делят на 5 последовательных периодов: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез.

Лептотена - стадия длинных, тонких, слабо спирализованных хромосом, на которых видны утолщения – хромомеры ( «нитки бус» ). В это время заканчивается репликация ДНК, которая была деспирализована перед мейозом. Хромосомы представляют длинные тонкие нити, каждая хромосома состоит из двух хроматид. Хроматиды имеют хромомерное строение.

Зиготена. Гомологичные хромосомы приближаются одна к другой и конъюгируют. Эти хромосомы одинаковой длины. Их центромеры занимают одинаковое положение и они обычно содержат одинаковое количество генов, расположенных в одной и той же линейной последовательности.

Хромомеры гомологичных хромосом лежат рядом. Процесс конъюгации может начинаться в нескольких точках (чаще всего в области ценромера), хромосомы в конце конъюгации соединяются по всей длине. Пару конъюгировавших хромосом называют бивалентом. Биваленты укорачиваются и утолщаются.

Пахитена - стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы, составляющие биваленты частично разделяются, как будто отталкиваются друг от друга. Гомологичные хромосомы все еще соединены между собой в нескольких точках, которые называются хиазмами.

Именно в этих участках может происходить обмен генами кроссинговер (crossing-over - перекрест). Гомологичные хромосомы после кроссинговера не расходятся до анафазы – биваленты сохраняются.

Механизм кроссинговера

Диплотена. Хроматиды гомологичных хромосом продолжают отталкиваться друг от друга. Конфигурация бивалента зависит от числа хиазм.

Диакинез период, в котором отталкивание гомологичных хромосом продолжается, но они еще соединены в биваленты своими концами, образуя характерные фигуры - кольца и кресты. Связь между хроматидами вследствие прошедшего кроссинговера называется хиазмой. В этот период хромосомы максимально спирализованы, укорочены и утолщены. Центриоли расходятся к полюсам клетки, и в позднюю профазу происходит фрагментация кариолеммы.

В оогенезе выделяют еще один период профазы I мейоза (между диплонемой и диакинезом) - диктиотену. Хромосомы представляют собой деконденсированные нити и напоминают по внешнему виду «ламповые щетки» . На этом периоде во время внутриутробного развития прерывается мейоз первичных половых клеток, синтезируется и-РНК. Мейоз возобновляется с началом созревания каждого конкретного фолликула в яичнике. Генетическая характеристика стадии - 2 n 4 c.

Метафаза 1. Биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку. Центромеры каждой из хромосом, составляющих бивалент, могут взаимодействовать только с одним из полюсов, к которому в дальнейшем и отойдут. Причем в каждом биваленте хромосомы соединяются с полюсами случайным образом, поэтому в анафазе всякий раз образуется новая комбинация хромосом, а в дальнейшем и образовавшиеся гаметы будут различны. Генетическая характеристика прежняя - 2 n 4 c.

Анафаза 1. В результате этой фазы мейоза происходит разделение хромосом на два гаплоидных набора, попадающих в дочерние клетки. Причем в отличие от мейоза расходятся не хроматиды, а целые хромосомы. Генетическая характеристика клетки - 2 n 4 c (в целом), на полюсах - по n 2 c. Телофаза 1. Хромосомы разошлись к противоположным полюсам. Число хромосом становиться гаплоидным. Хромосомы состоят из двух хроматид. Вследствие кроссинговера хроматиды неоднородны. На короткое время образуется кариолемма. Хромосомы не деспирализуются. Далее происходит деление цитоплазмы, аналогичное тому, что наблюдается при митозе. Генетическая характеристика образовавшихся клеток n 2 c.

Главная особенность интерфазы второго деления мейоза заключается в том, что в ней отсутствует синтетический период, то есть не происходит репликации ДНК. Это приводит в конечном итоге к появлению гаплоидного набора хромосом в образующихся клетках. Интерфаза II может и отсутствовать. Генетическая характеристика n 2 c. Второе деление мейоза сходно с митозом, однако, время профазы 2 очень короткое, поскольку хроматин конденсирован. В профазу II исчезают ядрышки и кариолемма, хромосомы укорачиваются и утолщаются. Центриоли перемещаются к противоположным полюсам клетки. Генетическая характеристика n 2 c.

Метафаза II. Хромосомы выстраиваются по экватору клетки. При этом хроматиды случайно взаимодействуют с одним из полюсов, поэтому будут расходиться каждый раз в новых сочетаниях. Генетическая характеристика n 2 c. Анафаза II. Происходит деление центромер, хроматиды отделяются друг от друга и теперь называются хромосомами, содержащими в целом гаплоидный набор генов. Генетическая характеристика клетки 2 n 2 c (в целом), на полюсах - nc. Телофаза II Очень сходна с телофазой митоза. Генетическая характеристика образующихся клеток nc. Таким образом, из одной исходной клетки родителя образуются четыре дочерних (в случае сперматогенеза).

Значение мейоза: • У организмов, размножающихся половым путем, в результате мейоза образуются гаплоидные клетки, хромосомные наборы которых сливаются, формируя диплоидный набор зиготы. Если бы не было мейоза, слияние гамет приводило бы к удвоению числа хромосом в каждом новом поколении, полученном половым путем. • Мейоз создает также возможности для возникновения в гаметах новых комбинаций генов, что является причиной появления новых признаков у потомства. Этому способствуют: • случайное слияние яйцеклетки и сперматозоида при оплодотворении; • кроссинговер в профазе первого деления мейоза; • независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе первого деления мейоза; • независимое расхождение хроматид в анафазе второго деления мейоза.