Процессы профазы 1

Мейоз – фазы, кратко и понятно о первом и втором делении, стадии – Помощник для школьников Спринт-Олимпик.ру

Узнать о виде деления клетки поможет данная статья. Мы расскажем кратко и понятно о мейозе, о фазах, которые сопровождают этот процесс, обозначим основные их особенности, узнаем, какие признаки характеризуют мейоз.

• Что такое мейоз?
• Фазы мейоза
• Значение мейоза
• Что мы узнали?

Что такое мейоз?

Редукционное деление клетки, другими словами – мейоз – это вид деления ядра, при котором число хромосом уменьшается в два раза.

В переводе с древнегреческого языка, мейоз обозначает уменьшение.

Данный процесс происходит в два этапа:

На этом этапе в процессе мейоза число хромосом в клетке уменьшается вдвое.

В ходе второго деления гаплоидность клеток сохраняется.

Особенностью данного процесса является то, что протекает он только лишь в диплоидных, а также в чётных полиплоидных клетках. А всё потому, что в результате первого деления в профазе 1 в нечётных полиплоидах нет возможности обеспечить попарное слияние хромосом.

Фазы мейоза

В биологии деление происходит на протяжении четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Мейоз не является исключением, особенностью данного процесса является то, что происходит он в два этапа, между которыми имеется короткая интерфаза.

Первое деление:

Профаза 1 является достаточно сложным этапом всего процесса в целом, состоит она из пяти стадий, которые внесены в следующую таблицу:

Заканчивается профаза образованием веретена деления, разрушением ядерных мембран и самого ядрышка.

Метофаза первого деления знаменательна тем, что хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной части веретена деления.

Во время анафазы 1 сокращаются микротрубочки, биваленты разделяются и хромосомы расходятся к разным полюсам.

В отличие от митоза, на этапе анафазы к полюсам отходят целые хромосомы, которые состоят из двух хроматид.

На этапе телофазы деспирализуются хромосомы и образуется новая ядерная оболочка.

Рис. 1. Схема мейоза первого этапа деления

Второе деление имеет такие признаки:

• Для профазы 2 характерна конденсация хромосом и разделение клеточного центра, продукты деления которого расходятся к противоположным полюсам ядра. Ядерная оболочка разрушается, образуется новое веретено деления, которое располагается перпендикулярно по отношению к первому веретену.
• В ходе метафазы хромосомы вновь располагаются на экваторе веретена.
• Во время анафазы хромосомы делятся и хроматиды располагаются по разным полюсам.
• Телофаза обозначена деспирализацией хромосом и появлением новой ядерной оболочки.

Рис. 2. Схема мейоза второго этапа деления

В результате из одной диплоидной клетки путём такого деления получаем четыре гаплоидных клетки. Исходя из этого, делаем выводы, что мейоз – это форма митоза, в результате которого из диплоидных клеток половых желёз образуются гаметы.

Значение мейоза

В ходе мейоза на этапе профазы 1 происходит процесс кроссинговера – перекомбинация генетического материала. Помимо этого во время анафазы, как первого, так и второго деления, хромосомы и хроматиды расходятся к разным полюсам в случайном порядке. Это объясняет комбинативную изменчивость исходных клеток.

В природе мейоз имеет огромное значение, а именно:

• Это один из основных этапов гаметогенеза;

Рис. 3. Схема гаметогенеза

• Осуществляет передачу генетического кода при размножении;
• Получаемые дочерние клетки не похожи на материнскую клетку, а также различаются между собой.

Мейоз очень важен для образования половых клеток, так как в результате оплодотворения гамет ядра сливаются. В противном случае в зиготе число хромосом было бы вдвое больше. Благодаря такому делению половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении восстанавливается диплоидность хромосом.

Что мы узнали?

Мейоз – это вид деления эукариотической клетки, при котором из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, путём уменьшения числа хромосом.

Весь процесс проходит в два этапа – редукционного и эквационного, каждый из которых состоит из четырёх фаз – профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Мейоз очень важен для образования гаметы, для передачи генетической информации будущим поколениям, а также осуществляет перекомбинацию генетического материала.

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://Sprint-Olympic.ru/uroki/biologija/10319-meioz-fazy-kratko-i-poniatno-o-pervom-i-vtorom-delenii-stadii.html

Мейоз

☰

• Мейоз I
• Мейоз II
• Значение мейоза

Мейоз – это способ деления клеток эукариот, при котором образуются гаплоидные клетки. Этим мейоз отличается от митоза, при котором образуются диплоидные клетки.

Кроме того, мейоз протекает в два следующих друг за другом деления, которые называют соответственно первым (мейоз I) и вторым (мейоз II). Уже после первого деления клетки содержат одинарный, т. е. гаплоидный, набор хромосом. Поэтому первое деление часто называют редукционным. Хотя иногда термин «редукционное деление» применяют по отношению ко всему мейозу.

Второе деление называется эквационным и по механизму протекания сходно с митозом. В мейозе II к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды.

Мейозу, как и митозу, в интерфазе предшествует синтез ДНК – репликация, после которой каждая хромосома состоит уже из двух хроматид, которые называют сестринскими. Между первым и вторым делениями синтеза ДНК не происходит.

Если в результате митоза образуются две клетки, то в результате мейоза – 4. Однако если организм производит яйцеклетки, то остается только одна клетка, сконцентрировавшая в себе питательные вещества.

Количество ДНК перед первым делением принято обозначать как 2n 4c. Здесь n обозначает хромосомы, c – хроматиды. Это значит, что каждая хромосома имеет гомологичную себе пару (2n), в то же время каждая хромосома состоит из двух хроматид. С учетом наличия гомологичной хромосомы получается четыре хроматиды (4c).

После первого и перед вторым делением количество ДНК в каждой из двух дочерних клетках сокращается до 1n 2c. То есть гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки, но продолжают состоять из двух хроматид.

После второго деления образуются четыре клетки с набором 1n 1c, т. е. в каждой присутствует только одна хромосома из пары гомологичных и состоит она только из одной хроматиды.

Ниже приводится подробное описание первого и второго мейотического деления. Обозначение фаз такое же как при митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Однако протекающие в эти фазы процессы, особенно в профазе I, несколько отличаются.

Профаза I

Обычно это самая длинная и сложная фаза мейоза. Протекает намного дольше, чем при митозе. Связано это с тем, что в это время гомологичные хромосомы сближаются и обмениваются участками ДНК (происходят конъюгация и кроссинговер).

Конъюгация — процесс сцепления гомологичных хромосом. Кроссинговер — обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами. Несестринские хроматиды гомологичных хромосом могут обменяться равнозначными участками. В местах, где происходит такой обмен формируется так называемая хиазма.

Спаренные гомологичные хромосомы называются бивалентами, или тетрадами. Связь сохраняется до анафазы I и обеспечивается центромерами между сестринскими хроматидами и хиазмами между несестринскими.

В профазе происходит спирализация хромосом, так что к концу фазы хромосомы приобретают характерную для них форму и размеры.

На более поздних этапах профазы I ядерная оболочка распадается на везикулы, ядрышки исчезают. Начинает формироваться мейотическое веретено деления. Образуются три вида микротрубочек веретена.

Одни прикрепляются к кинетохорам, другие — к трубочкам, нарастающим с противоположного полюса (конструкция выполняет функцию распорок).

Третьи формируют звезчатую структуру и прикрепляются к мембранному скелету, выполняя функцию опоры.

Центросомы с центриолями расходятся к полюсам. Микротрубочки внедряются в область бывшего ядра, прикрепляются к кинетохорам, находящимся в области центромер хромосом. При этом кинетохоры сестринских хроматид сливаются и действуют единым целым, что позволяет хроматидам одной хромосомы не разъединяться и в дальнейшем вместе отойти к одному из полюсов клетки.

Окончательно формируется веретено деления. Пары гомологичных хромосом располагаются в плоскости экватора. Они выстраиваются друг против друга по экватору клетки так, что экваториальная плоскость оказывается между парами гомологичных хромосом.

Анафаза I

Гомологичные хромосомы разъединяются и расходятся к разным полюсам клетки. Из-за произошедшего в профазу кроссинговера их хроматиды уже не идентичны друг другу.

Телофаза I

Восстанавливаются ядра. Хромосомы деспирализуются в тонкий хроматин. Клетка делится надвое. У животных впячиванием мембраны. У растений образуется клеточная стенка.

Мейоз II

Интерфаза между двумя мейотическими делениями называется интеркинезом, он очень короткий. В отличие от интерфазы удвоения ДНК не происходит.

По-сути она и так удвоена, просто в каждой из двух клеток содержится по одной из гомологичных хромосом. Мейоз II протекает одновременно в двух клетках, образовавшихся после мейоза I.

На схеме ниже изображено деление только одной клетки из двух.

Профаза II

Короткая. Снова исчезают ядра и ядрышки, а хроматиды спирализуются. Начинает формироваться веретено деления.

Метафаза II

К каждой хромосоме, состоящей из двух хроматид, прикрепляется по две нити веретена деления. Одна нить с одного полюса, другая – с другого. Центромеры состоят из двух отдельных кинетохор. Метафазная пластинка образуется в плоскости перпендикулярной экватору метафазы I. То есть если родительская клетка в мейозе I делилась вдоль, то теперь две клетки будут делиться поперек.

Анафаза II

Белок, связывающий сестринские хроматиды, разделяется, и они расходятся к разным полюсам. Теперь сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами.

Телофаза II

Подобна телофазе I. Происходит деспирализация хромосом, исчезновение веретена деления, образование ядер и ядрышек, цитокинез.

Мейоз – понятие, последовательность и особенности протекания процессов

История открытия: В 1883 г. при изучении гаметогенеза и оплодотворения у червей была выявлена закономерность: в яйцеклетках и сперматозоидах содержится в 2 раза меньше хромосом, чем в зиготе.

Детальное изучение гаметогенеза привело к открытию нового типа деления клетки, связанного с уменьшением количества хромосом в гаметах по сравнению с материнским организмом.

Определение основных закономерностей мейоза в биологии заняло около 50 лет.

Фазы кратко

Деление проходит в 2 последовательных этапа, которые принято называть мейоз I (или первое деление мейоза) и мейоз II (или второе деление мейоза). Между ними есть короткий период интеркинеза (укороченная интерфаза). Каждый этап состоит из 4 фаз, основные процессы которых представлены на следующей схеме мейоза кратко и понятно:

Во время такого деления происходят постоянные перестройки ядерных структур и цитоплазмы, конденсация и деконденсация ДНК, образование и распад белковых комплексов. Схематично представлен мейоз в такой таблице по фазам:

Первый этап

В мейоз вступают определённые соматические клетки после интерфазы. У каждой из них диплоидный набор хромосом. Присутствуют гомологичные пары хромосом, которые несут одинаковые гены, но в разных вариациях, например, кодирующие группы крови А и В. Каждая из гомологичных хромосом состоит из 2 хроматид, в которых гены представлены в одинаковых вариациях.

В результате мейоза образуются клетки с гаплоидным геномом. Каждая из них содержит по одной хроматиде из каждой тетрады и по одной вариации каждого гена. Производство гамет с разными генетическими признаками имеет значение для выживания популяции.

Метафаза I

В профазе к делению готовится генетический материал, в метафазе – другие клеточные структуры. Ядро лишено оболочки, биваленты располагаются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. К каждой хромосоме прикреплено веретено деления.

Второе деление

Второе деление происходит после короткой паузы – интеркинеза. В отличие от интерфазы, характерной для митоза, в интеркинезе не происходит удвоения генетического материала. Во второе деление вступают две клетки с гаплоидными геномами.

Типы мейоза

В жизненном цикле эукариотических организмов мейоз может занимать разное положение. В зависимости от этого выделяют 3 типа мейоза:

• Зигоический. У некоторых одноклеточных организмов мейоз происходит сразу после слияния двух гамет. Организм диплоиден только на стадии зиготы, а основной период жизни пребывает в гаплоидном состоянии. Такое явление характерно для дрожжей.
• Промежуточный. У архегониальных растений (моховидных, папоротников, плаунов) есть гаплоидная фаза жизненного цикла. В результате мейоза образуются споры, из которых прорастают заростки – многоклеточные гаплоидные организмы или гаметофиты. Заростки образуют гаметы. После слияния гамет (оплодотворения) происходит образование диплоидной зиготы, дающей начало спорофиту. Таким образом, между мейозом и оплодотворением проходит целая фаза жизненного цикла.
• Гаметическая редукция. Мейоз проходит только при образовании гамет, как у животных. Соматические клетки организма диплоидны. Гаметы живут относительно короткое время: сколько потребуется для оплодотворения.

Существуют и модификации мейоза. Например, для лягушки съедобной характерна такая особенность, как полуклональное размножение. Каждая особь имеет диплоидный набор хромосом, получая от каждого из родителей по гаплоидному набору.

Перед мейозом один из родительских наборов удаляется, а второй – удваивается. Гаметы получают набор хромосом, полностью идентичный таковому одного из родителей особи.

В профазу 1 мейоза рекомбинации не происходит, поскольку перед вступлением в деление клетки несут только по одной вариации каждого гена.

В процессе мейоза происходит образование гамет с редуцированными геномами и разными генетическими наборами. У диплоидных организмов образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом.

Это необходимо для того, чтобы после оплодотворения у зиготы снова восстановился диплоидный генетический набор. Кроссинговер обеспечивает формирование гамет с разнообразными генотипами, что способствует выживанию популяции.

Источник: https://nauka.club/biologiya/meyoz.html

Характеристики мейоза

Мейоз является характерной особенностью организмов с клетками эукариотического типа, размножающихся при обязательном участии двух разнополых особей. К ним относятся как растения и грибы, так и животные, насекомые, рыбы, птицы. Размеры клеток-эукариотов на порядок больше, чем прокариот, которые представлены преимущественно одноклеточными организмами.

Особенности мейоза

Процесс мейоза происходит исключительно в половых клетках и завязан на репродуктивные функции. Обычно в его ходе получаются четыре дочерних клетки. Однако, если деление происходит в организме женской особи, то образуется одна-единственная яйцеклетка, имеющая крупные размеры и обладающая большим запасом питательных веществ. Он проходит в два этапа:

• редукционный, когда набор хромосом удваивается и созданные новые клетки получают половинчатый набор;
• эквационный, в ходе которого получившиеся клетки снова разделяются без предварительного удвоения ДНК. Он сходен с первым этапом, но имеет свои отличительные особенности. В его ходе к полюсам расходятся получившиеся на первом этапе сестринские хромосомы-тетрады.

Происходит мейоз только в соматических клетках, не участвующих в процессе размножения, которые имеют двойной, диплоидный, набор хромосом. Либо – в полиплоидных четных клетках.

Этот вид мейоза присущ растениям и представляет собой наследственные изменения клеток, при котором основной набор числа хромосом кратно удваивается.

Обычно такие растения крупнее, легче приспосабливаются к изменениям окружающей среды, более выносливы и меньше болеют.

Первичное деление в профазе 1 не позволяет создавать соединения с клетками другого организма, поскольку в нечетных полиплоидах набор хромосом не соединяется попарно.

Стадии мейоза

Процесс возникновения репродукционных клеток происходит на протяжении двух стадий:

• профаза мейоза 1;
• профаза мейоза 2.

Клетка, прежде чем вступить в решающую стадию, проходит подготовительный период, называемый интерфазой. Данный короткий период в свою очередь делится на три стадии:

• G1 происходит перед удвоением хромосом ДНК. Клетка значительно увеличивается в размерах, готовясь к делению;
• S характеризуется синтезом ДНК-цепочки и происходит для большинства организмов стремительно;
• G2 является коротким периодом после разделения цепочки, но до начала деления клетки. Клетка увеличивает содержание белков в своей структуре и растет. У нее все еще сохраняются нуклеолы, а ядро остается под защитой мембраны. Клеточные хромосомы удваиваются, но продолжают иметь вид хроматина.

Окончание интерфазы знаменуется началом клеточного деления.

Профаза мейоза 1

Является наиболее длительной и сложной для организма, и проходит намного дольше, чем при обычном митозе. Ведь сблизившимся половинчатым хромосомам необходимо обменяться участками ДНК.

• Конъюгация – процедура сцепки гомологичных хромосом, имеющих в своем составе лишь 1/2 от базового количества.
• Кроссинговер – процесс обмена схожими участками в составе половинчатых хромосом. Причем в процессе могут участвовать также несестринские хроматиды, имеющие идентичные участки. В узлах обмена формируются хиазмы.

Подготовленная клетка, набравшая размеры и питательные вещества, начинает свое деление.

• Хромосомы уплотняются и притягиваются к мембране ядра.
• Далее идет процесс синапсиса – сближения половинчатых хромосом и соединение их в тетрады (биваленты), которые сохраняются до начала анафазы 1. Их сцепление обеспечивается центромерами между сестринскими и хиазмами между несестринскими хроматидами.
• Соединение различных наборов хромосом способствует возникновению новых, уникальных генетических образований.
• Хромосомы продолжают объединение и отлепляются от оболочки ядра.
• Центриоли начинают взаимную миграцию на противоположные полюса клетки, а защитные оболочки ядра и ядрышек разрушаются.
• Хромосомы медленно подплывают к экваториальной плоскости клетки, выстраиваясь в четко ориентированную горизонтальную линию.

В профазе хромосомы в обязательном порядке закручиваются характерными спиралями, приобретая знакомую нам форму ДНК и ее размеры. Затем наступает период метафазы 1.

Метафаза мейоза 1

В процессе метафазы мейоза клетка претерпевает следующие изменения:

• происходит окончательное формирование веретена деления в горизонтальной плоскости;
• тетрады, состоящие из четырех групп половинчатого набора хромосом, выстраиваются на метафазной пластине, в экваториальной плоскости клетки;
• центромеры, или центральные области половинчатых наборов хромосом приобретают ориентировку на два полюса клетки.

Закончив преобразования, клетка входит в анафазу.

Анафаза в мейозе 1

В этом периоде в клетке происходят процессы разделения набора хромосом на две части.

• Разделившиеся хромосомы притягиваются к двум полюсам клетки при помощи взаимодействия кинетохоров и микротрубочек.
• При этом, сестринские хроматиды не делятся, оставаясь вместе до полного разделения гомологичных хромосом.

Далее анафаза плавно переходит в телофазу 1. Это сложный период, характеризующийся фактическим разделением клетки на две аналогичные.

• Волоконца продолжают растягивать наборы хромосом к противоположным концам образующихся клеток.
• Как только данный процесс завершается, каждая половинка клетки остается со своим половинчатым набором хромосом.
• Цитокенез – деление полужидкого содержимого клетки, именуемого цитоплазмой, как правило, происходит в процессе телофазы 1. Клетка делится путем выпячивания клеточной мембраны.
• Ядра принимают свою исходную форму.
• По окончании процесса образуются две дочерние клетки, имеющие половинчатый набор хромосом материнской и все необходимые для жизни и развития органоиды. Получившиеся клетки по размерам уступают родительской вдвое, и начинают свой рост.

Клетка готовится к следующей стадии своего деления, при этом, генетический материал изменений больше не претерпевает. Клетка входит в профазу 2. 

Профаза мейоза 2

В данном периоде своего развития, клетка изменяется следующим образом:

• разрушаются защитные оболочки ядра и само ядро, образуется веретено деления;
• хромосомы остаются неизменными, более не дублируясь;
• хромосомные наборы начинают движение к вертикальной экваториальной плоскости, выстраиваясь в строгую линию одна над другой.

Профаза 2 или интеркинез плавно переходит в метафазу 2.

Метафаза 2

В этот период свой жизни клетка проходит следующие изменения:

• по центральной плоскости клеток выстраиваются в вертикальный ряд получившиеся из хромосом тетрады;
• белковые структуры на хромосомах, служащие креплениями для волокон веретена, расходятся к противоположным полюсам клетки, находящимся в горизонтальной плоскости.

Далее начинается процесс анафазы 2.

Анафаза 2

Клетка начинает активную подготовку к повторному делению на две половины.

• сестринские хроматиды, сформировавшиеся в процессе удвоения хромосом, делятся на две группы, которые начинают свое движение в противоположным концам клетки. Свободные веретенные волоконца с силой выпрямляются, вытягивая и удлиняя клетку по горизонтали;
• по мере завершения деления сестринских хроматид образуются дочерние хромосомы, считающиеся самостоятельными, полноправными хромосомами;
• полюса отдаляются друг от друга, собирая и уплотняя притягиваемые к нему наборы хромосом и органоидов.

Дальнейшее развитие клетки называется телофазой 2 и характеризуется окончательным разделением клетки на две самостоятельные.

• Происходит стремительное образование двух отдельных ядер на концах.
• Повторяется разделение полужидкой клеточной цитоплазмы, окруженной оболочками, и формируются дочерние клетки.

По окончании процесса каждая клетка делится на две, имеющие собственный половинчатый набор хромосом. В результате из одной исходной клетки получаются четыре.

Отличие мейоза от митоза

Мейоз и митоз – кардинально отличающиеся друг от друга процессы. Да, это деление клеток, но принципы и последствия у них различны.

• Митоз – это наиболее распространенный в живых организмах процесс деления клеток. При этом, образуются генетически полностью идентичные друг другу клетки.
• Генетический материал равномерно распределяется по новым клеткам, обеспечивая преемственность базовой информации и структуры клеток.
• Дочерние клетки образовываются из материнской и полностью ее дублируют.
• С помощью митоза организм растет, залечивает повреждения, развивается, не изменяя своих врожденных характеристик.
• С помощью митоза происходит бесполое размножение организмов: почкование, вегетативное размножение, фрагментация, спороношение.
• Соматические клетки также делятся митозным способом, обеспечивая рост и сохранение изначального строения организма.

Основное различие мейоза и митоза – в процессе последнего информация ДНК, присутствующая в материнской клетке, полностью дублируется, без каких-либо изменений.

Биологическое значение мейоза

Трудно переоценить значение мейоза для живых организмов. Он позволяет виду выживать в самых неблагоприятных условиях, обеспечивая разновариантность генетического кода каждого отдельного организма. Приспособившиеся к изменениям внешней среды особи передают свои особенности потомкам.

Уже после первого этапа мейоза половые клетки содержат различную генетическую информацию. Все четыре клетки различаются между собой и являются носителями уникальных наборов ДНК.

Впоследствии, соединяясь с половыми клетками организма противоположного пола, они дают удивительно многообразие индивидуальных особенностей даже в случае рождения разнояйцевых близнецов или сестер и братьев от одних родителей. Мейоз позволяет:

• выделять для оплодотворения клетки с половинчатым набором хромосом;
• сохранять при передаче признаки, присущие не только клеткам данного биологического вида, но индивидуальные характеристики особи;
• способствует созданию случайных, многовариативных комбинаций соединения двух половинок хромосомного набора особей в один генетический код нового организма;
• именно мейоз является источником разнообразия существующих организмов в одном виде. Каждая особь несет в себе уникальные черты, присущие только ей, и способна передать свои особенности потомству;
• без мейоза невозможно половое размножение. Для того, чтобы особенности двух отдельных организмов передались новому в случайной комбинации, их клетки должны иметь лишь половинный набор хромосом.

Конечный результат процесса мейоза – это произведение дочерних клеток в количестве четырех штук из одной родительской.

При этом, полученные клетки имеют половинчатый набор хромосом, способный взаимодействовать с другими такими же клетками особи противоположного пола. Процесс называется оплодотворением.

Клетки объединяются и становятся полноценными диплоидными, имеющими полный уникальный набор хромосом.

• Биогеоценоз
• Восточно-Европейская равнина

Источник: https://karatu.ru/mejoz/

Митоз и мейоз

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Здесь и в дальнейшем мы будем пользоваться генетической формулой клетки, где “n” – число хромосом, а “c” – число ДНК (хроматид). Напомню, что в состав каждой хромосомы может входить как одна молекула ДНК (одна хроматида) (nc), либо две (n2c).

Клеточный цикл включает в себя несколько этапов: деление (митоз), постмитотический (пресинтетический), синтетический, постсинтетический (премитотический) период. Три последних периода составляют интерфазу – подготовку к делению клетки.

Разберем периоды интерфазы более подробно:

• Постмитотический период G1 – 2n2c

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, делятся митохондрии, клетка растет.

• Синтетический период S – 2n4c

Длится 6-10 часов. Важнейшее событие этого периода – удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид. Активно синтезируются структурные белки ДНК – гистоны.

• Премитотический период G2 – 2n4c

Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу – делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли.

Митоз (греч. μίτος – нить)

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

• Профаза – 2n4c
• Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры – хромосомы – происходит это за счет спирализации ДНК (вспомните мой пример ассоциации хромосомы с мотком ниток)
• Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки
• Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления
• Метафаза – 2n4c

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

• Анафаза – 4n4c

Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (синоним – дочерние хромосомы) к полюсам клетки.

• Телофаза – 2n2c

В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки.

• Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный моток ниток)
• Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
• Разрушаются нити веретена деления

В телофазе происходит деление цитоплазмы – цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений – формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи).

Образовавшиеся в телофазе дочерние клетки 2n2c вступают в постмитотический период. Затем в синтетический период, где происходит удвоение ДНК, после чего каждая хромосома состоит из двух хроматид – 2n4c. Клетка с набором 2n4c и попадает в профазу митоза. Так замыкается клеточный цикл.

Биологическое значение митоза очень существенно:

• В результате митоза образуются дочерние клетки – генетические копии (клоны) материнской.
• Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот (ядерных организмов).
• Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира.

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

Мейоз (от греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление клетки – способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Как уже было сказано, мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным (лат. reductio – уменьшение), так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление – эквационное (лат. aequatio — уравнивание) очень похоже на митоз.

Приступим к изучению первого деления мейоза. За основу возьмем клетку с двумя хромосомами и удвоенным (в синтетическом периоде интерфазы) количеством ДНК – 2n4c.

• Профаза мейоза I

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) – сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом – биваленты (лат. bi – двойной и valens – сильный).

После конъюгации становится возможен следующий процесс – кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение), в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

• Метафаза мейоза I

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

• Анафаза мейоза I

Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки – n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением.

• Телофаза мейоза I

Происходит цитокинез – деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением – мейозом II.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

В результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку – nc. В этом и состоит сущность мейоза – образование гаплоидных (половых) клеток. Вспомнить набор хромосом и ДНК в различных фазах мейоза нам еще предстоит, когда будем изучать гаметогенез, в результате которого образуются сперматозоиды и яйцеклетки – половые клетки (гаметы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Помните, что до мейоза происходит удвоение ДНК в синтетическом периоде. Из-за этого уже в начале мейоза вы видите их увеличенное число – 2n4c (4 хромосомы, 8 молекул ДНК). Я понимаю, что хочется написать 4n8c, однако это неправильная запись!) Ведь наша исходная клетка диплоидна (2n), а не тетраплоидна (4n)

Итак, самое время обсудить биологическое значение мейоза:

• Поддерживает постоянное число хромосом во всех поколениях, предотвращает удвоение числа хромосом
• Благодаря кроссинговеру возникают новые комбинации генов, обеспечивается генетическое разнообразие состава гамет
• Потомство с новыми признаками – материал для эволюции, который проходит естественный отбор

Бинарное деление надвое

Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам – бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой.

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз (от греч. ἀ – частица отрицания и μίτος – нить)

Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется “как кому повезет” – случайным образом.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

Источник: https://studarium.ru/article/122