Мейоз
Мейоз - способ деления клеток, в ходе которого происходит редукция, т.е. уменьшение плоидности в 2 раза (переход из диплоидного состояния в гаплоидное). Это механизм, препятствующий непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет. Благодаря мейозу поддерживается постоянное число хромосом во всех поколениях каждого вида животных, растений и грибов.
Биологический смысл-формирование половых клеток (гамет) с гаплоидным числом хромосом.
Мейоз необходим для разнообразия генетического состава гамет, он обеспечивает 2 из 3х механизмов комбинативной изменчивости (3й-оплодотворение). Благодаря ним получается разнообразное потомство при половом размножении организмов.
- кроссинговер в профазе1, в результате которого появляются новые комбинации генов
- независимое расхождение хромосом в анафазе1, которое обеспечивает различное сочетание отцовских и материнских гамет.
Фазы мейоза
1) Интерфаза с редупликацией молекул ДНК.
2) Первое редукционное деление с уменьшением плоидности
3) Интеркинез: интерфаза без синтетического периода, т.е. без репликации ДНК
4) Второе эквационное деление с уравниванием количества хромосом и ДНК
Редукционное деление
Профаза1 – 2n4с
Хроматин спирализуется, образуются хромосомы. Происходит коньюгация – сближение гомологичных хромосом, которые попарно соединяются, образуя биваленты/тетрады. Далее идет кроссинговер – обмен участками коньюгирующих гомологичных хромосом между несестринскими хроматидами, что ведет к генетической рекомбинации. Ядерная мембрана распадается, центриоли расходятся к полюсам, формируется веретено деления.
Метафаза1 – 2n4c
Образование метафазной пластинки из бивалентов, которые выстраиваются над и под плоскостью экватора.
Анафаза1 – 2*(n2c)
Гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. Происходит уменьшение числа хромосом - редукция.
Телофаза1 – n2c
Хромосомы состоят из 2х хроматид. Образуется ядерная оболочка, ядро, идет цитокинез. Образуются две дочерние гаплоидные клетки.
2) Эквационное деление
Профаза2 – n2с
Хроматин конденсируется, формируя хромосомы. Ядерная оболочка распадается, ядрышко исчезает, образуется веретено деления.
Метафаза2 – n2с
Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, центромерой соединяясь с нитями веретена деления. Метафазная пластинка перпендикулярна мейозу1.
Анафаза2 - 2*(nc)
Центромеры разделяются, нити веретена деления тянут сестринские хроматиды к разным полюсам клетки. Хромосома состоит из 1 хроматиды. Начинается деспирализация хромосом.
Телофаза2 - nс
Веретено деления исчезает. Хромосомы деспирализуются: набухают, их контур становятся нечетким. Вокруг каждой из 2х групп идентичных хромосом формируется ядерная оболочка. Появляются ядрышки.
| Митоз | Мейоз |
| Одно деление: эквационное | Два деления: редукционное и эквационное |
| В метафазе по экватору выстраиваются двухроматидные хромосомы | В метафазе1 по экватору выстраиваются пары гомологичных хромомсом: биваленты/тетрады |
| -------- | Коньюгация и кроссиновер в профазе1 |
| -------- | Рекомбинация наследственного материала |
| Между делениями идет репликация ДНК во время синтетического периода интерфазы | Между 1м и 2м делениями репликация ДНК не происходит, т.к. в интеркинезе отсутствует синтетический период |
| Образуется две диплоидые клетки, идентичные друг другу и материнской | Образуется четыре гаплоидные клетки |
Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл - промежуток времени между образованием клетки и ее смертью или делением. Клеточный цикл включает в себя подготовку к делению, митотический цикл, дифференциацию и выполнение своих функций.
Интерфаза
Интерфаза – часть клеточного цикла между двумя последовательными делениями, в ходе чего идет восстановление клетки и ее подготовка у следующему делению. Занимает доо 90% клеточного цикла. Характеризуется интенсивным ростом, синтезом и обменом веществ. Часть клеток в течение жизни организма не делятся, как клетки ГМ или сердечной мышцы.
Наследственный материал представлен аморфным хроматином, хромосомы декнденсированы.
n – количество хромосом
c – количество хроматид (цепи ДНК)
| Пресинтетический постимитотический период G1 | Синтетический Период S | Постсинтетический предмитотический период G2 |
| - интенсивный рост, - синтез белка и РНК - увеличение количества органоидов | Репликация ДНК – удвоение хромосом, в результате чего каждая молекула ДНК состоит из 2х сестринских хроматид | - биосинтез веществ - синтез белка, РНК, АТФ - увеличение количества органоидов |
| 2n2c | 2n4c | 2n4c |
Апоптоз – генетически запрограммированная смерть клетки
Некроз – случайная смерть клетки.
Митотический цикл
Митоз - непрямое деление соматической клетки с сохранением плоидности: количество наследственного материала точно распределяется между образующимися сестринскими дочерними клетками и полностью идентично материнской. Необходимо для получения большого количества идентичных клеток, что используется при росте, развитии, заживлении ран, бесполом размножении.
В ходе митотического цикла меняется структура наследственного материала. Во время интерфазы, наследственный материал представлен аморфным хроматином. Хромосомы деконденсированы. В начале митоза хроматин конденсируется: нити ДНК наматываются на белки гистоны и образуются тельца хромосом, хорошо заметные в световой микроскоп.
Каждая хромосома в клетке может состоять из 1ой или 2х молекул ДНК - хроматид. Гаплоидный набор – n, диплоидный – 2n, т.к. каждая хромосома имеет гомологичную пару, одинаковую по форме и размеру. Превращение однохроматидной хромосомы в двухроматидную происходит в интерфазе в синтетический период в ходе редупликаци ДНК.
Фазы митоза
1) Профаза - 2n4с
Самая длительная фаза митоза продолжительностью 1-2 часа. Хроматин конденсируется, формируя Х-образные хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, соединенных центромерой. Они спирализуются, уплотняются, укорачиваются и становятся видны в световой микроскоп. Ядерная оболочка распадается, ядрышко исчезает, образуется веретено деления.
2) Метафаза - 2n4с
Хромосомы собираются в экваториальной плоскости и центромерой соединяются с нитями веретена деления. Образуется метафазную пластинку. Наиболее уплотнены. Длится 5-12 минут.
3) Анафаза - 2*(2n2c)
Центромеры разделяются, каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Нити веретена деления укорачиваются и тянут хромосомы к полюсам клетки. Начинается деспирализация хромосом.
4) Телофаза - 2n2с
Веретено деления исчезает. Хромосомы деспирализуются: набухают, их контур становятся нечетким. Вокруг каждой из 2х групп идентичных хромосом формируется ядерная оболочка. Появляются ядрышки. Длится 10-30 минут.
Кариокинез – деление ядра.
Цитокинез - процесс деления цитоплазмы, после которого клетки растут, достигая размеров материнской. Затем они могут снова готовиться к делению или специализироваться.
- в растительной клетке цитоплазматическая мембрана возникает в середине клетки и движется центробежно к периферии. Появляется целлюлозная клеточная оболочка.
- в животной клетке цитоплазматическая мембрана возникает на периферии и движется центростремительно в центр.
Прямое деление прокариотической клетки
Бактериальные клетки содержат одну молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки, в ходе репликации ДНК образуются 2 идентичные молекулы, каждая из которых также прикрепляется к клеточной мембране. При делении клетки мембрана врастает между молекулами ДНК так, что в конечном итоге каждой дочерней клетке оказывается по 1ой молекуле. Это процесс прямого бинарного деления.