 |
Митоз, мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика, значение
|
|
|
|
Основным способом деления соматических клеток является митоз.
Причины наступления митоза:
- изменение ядерно-цитоплазматического отношения от 1/6 – 1/8 до 1/69 – 1/89;
- наличие «митогенетических лучей», которые стимулируют деление рядом лежащих клеток;
- действие «раневых гормонов», которые выделяют поврежденные клетки и стимулируют деление клеток неповрежденных.
Значение митоза:
- поддержание постоянства числа хромосом, обеспечение генетической преемственности в клеточных популяциях;
- равномерное распределение хромосом и генетической информации между дочерними клетками.
Непрерывный процесс митоза разделяют на 4 стадии: профаза, метафаза, анафаза и телофаза (рисунок 11).
Рисунок 11 – Схема митотического деления клетки
Профаза начинается со спирализации хроматина: длинные хроматиновые нити укорачиваются и утолщаются, образуя хромосомы. Центриоли расходятся к полюсам клетки, формируются нити веретена деления. Увеличивается объем ядра, растворяются ядрышки и ядерная оболочка. Хромосомы выходят в цитоплазму клетки. Содержание генетического материала 2n2chr4с.
Метафаза:хромосомы ориентируются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. Нити веретена деления присоединены к центромерам хромосом. Можно видеть, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Содержание генетического материала не изменяется: 2n2chr4с.
Анафаза. Нити веретена деления сокращаются. Хроматиды разделяются в области центромер и расходятся к полюсам клетки. Они называются дочерними хромосомами. Содержание генетической информации – 2n1chr2с у каждого полюса клетки.
В телофазу идет формирование дочерних ядер. Образуются оболочки ядер, хромосомы деспирализуются, теряют четкие очертания, восстанавливаются ядрышки.
|
|
|
Конечный этап митоза – цитокинез (разделение цитоплазмы).
Образование оболочек дочерних клеток у животных начинается с периферии материнской клетки, у растений – от центра к периферии. Клеточная мембрана образуется при слиянии пузырьков эндоплазматической сети. Если цитокинез задерживается, образуются многоядерные клетки.
Итог митоза: воздействия на клетку факторов окружающей среды в период митотического деления могут быть причиной повреждения хромосом, нарушения веретена деления или цитокинеза, что, в свою очередь, приведет к мутациям – полиплоидии или гетероплоидии.
Разновидностями митоза являются эндомитоз, политения и мейоз.
Эндомитоз – это репродукция (удвоение) хромосом без деления ядра. Он приводит к образованию полиплоидных клеток политении, происходит многократное удвоение хроматид. Хроматиды не расходятся, образуя политенные (многонитчатые) хромосомы. Они встречаются в слюнных железах мухи дрозофилы.
Мейоз – это особое деление соматических клеток половых желез, которое приводит к образованию гамет. Мейоз состоит из двух делений – мейоз I и мейоз II. Каждое деление имеет четыре фазы: профаза I и профаза II, метафаза I и метафаза II, анафаза I и анафаза II, телофаза I и телофаза II (рисунок 12).
Самой сложной является профаза мейоза I. Она имеет 5 стадий:
- лептотена: хроматин спирализуется, образуются тонкие хроматиновые нити, которые начинают движение друг к другу центромерными участками; генетический материал – 2n2chr4c.
- зиготена: начинается конъюгация коротких, толстых хроматиновых нитей (хромосом), которые соединяются по всей длине; генетическая информация не изменяется – 2n 2chr4c.
- пахитена: гомологичные хромосомы плотно соединяются по всей длине; образуемые фигуры называют биваленты хромосом или тетрады хроматид; генетический материал можно записать так – 1n biv4chr4с; к концу стадии в области центромер начинают действовать силы отталкивания и происходит кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом;
|
|
|
- диплотена: продолжают действовать силы отталкивания, но хромосомы остаются соединенным в области хиазм (перекрестов); содержание генетического материала сохраняется – 1n biv 4chr4с;
- диакинез: заканчивается спирализация хромосом, исчезают ядерная оболочка и ядрышко; биваленты хромосом, соединенные своими концами, выходят в цитоплазму и движутся к центру клетки; нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом – 1n biv 4chr4c.
Рисунок 12 – Схема мейоза
В метафазе мейоза I биваленты располагаются по экватору клетки; четко видны отдельные хромосомы; генетический материал – 1n biv 4chr4с.
Анафаза I: биваленты распадаются на отдельные гомологичные хромосомы, которые расходятся к полюсам клетки; каждая хромосома содержит 2 хроматиды; содержание генетического материала на каждом полюсе клетки – 1n2chr2с; произошла редукция (уменьшение) числа хромосом – из диплоидного набор хромосом стал гаплоидным. Поэтому первое деление мейоза называется редукционным.
В телофазумейоза I происходит цитокинез, и образуются две дочерние гаплоидные клетки – 1n2chr2c; в отличие от митоза в этой фазе не происходит деспирализации хромосом.
После мейоза I наступает интеркинез – короткий промежуток между двумя делениями и начинается мейоз II. Репликация ДНК не происходит.
Второе деление мейоза не отличается от митоза, но в профазе II не происходит спирализации хромосом (1n2chr2c), а в анафазе II к полюсам клетки отходят хроматиды (дочерние хромосомы). Каждая дочерняя клетка получает набор генетической информации 1n1chr1с. Гаплоидный набор хромосом сохраняется. Второе деление мейоза называется эквационным, или уравнительным.
Из одной материнской диплоидной клетки образуются 4 клетки (гаметы) с гаплоидным набором хромосом.
Значение мейоза:
- это механизм образования гамет;
- поддерживает постоянство числа хромосом при половом размножении;
- обеспечивает комбинативную изменчивость в результате кроссинговера, независимого расхождения хроматид и хромосом, при образовании гамет.
|
|
|
