Митоз это способ деления соматических клеток при котором

Митоз – способ деления соматических клеток человека

Деление клетки – это биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов. Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов – непрямое деление или митоз (от греч. «митос» — нить).

Митоз – способ размножения соматических клеток человека, сущность которого состоит в удвоении генетического материала клетки и его равномерного распределения между двумя дочерними клетками. Митоз – способ закономерного деления клетки, при котором каждая из двух дочерних клеток получает в точности такое же число и типы хромосом, какие имела материнская клетка. В действительности, каждая исходная хромосома синтезирует свою точную копию непосредственно около себя. Новая хромосома строится из имеющегося в ядре материала несколько раньше, чем можно увидеть начало митотического процесса. Старая и новая хромосомы тождественны как морфологически, так и функционально. Период жизни клетки между двумя митозами называется интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза и завершает ряд важных процессов, предшествующих делению клетки: идет интенсивный синтез молекулы АТФ, белков и других органических веществ, удваивается каждая хромосома, образуя две сестринские хроматиды, скрепленные общей центромерой. Набор хромосом – 2n, увеличивается число основных органоидов клетки.

Процесс митоза длится 1-2 часа, в нём различают четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

1. Профаза самая продолжительная фаза митоза. В ней спирализируются и вследствие этого утолщаются хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе центромерой. К концу профазы ядерная мембрана (оболочка) и ядрышко исчезают и хромосомы рассредоточиваются по всей клетке. В цитоплазме к концу профазы центриоли отходят к полюсам и образуется веретено деления.

2.Метафаза – хромосомы продолжают спирализацию, их центромеры располагаются по экватору (в этой фазе они наиболее видны). К ним прикрепляются нити веретена деления.

3.Анафаза – делятся центромеры, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счёт сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки.

4. Телофаза – делится цитоплазма, образуются две дочерние клетки, каждая с диплоидным набором хромосом, хромосомы раскручиваются, вновь образуются ядрышки и ядерные мембраны, исчезает веретено мембраны. После этого образуется перетяжка в экваториальной зоне клетки, разделяющая две сестринские клетки.

Так, из одной исходной клетки (материнской), образуются две новые, дочерние, имеющие хромосомный набор, который по количеству и качеству, по содержанию наследственной информации, морфологическим, анатомическим и физиологическим особенностям полностью идентичен родительским. Таким образом, митотическое деление клетки лежит в основе развития организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановление их целостности после повреждения.

Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетической информации родительской клетки между дочерними клетками. В процессе клеточного деления каждая дочерняя клетка получает в точности такие же хромосомы, какими обладала материнская клетка, и точно в таком же числе. Если в дочерней клетке в результате нарушения процесса клеточного деления оказалось больше или меньше хромосом, чем было в материнской клетке, то это приводит к заметным отклонениям от нормы, а иногда даже к гибели клетки.

Мейоз – способ деления половых клеток человека

Образование одной клетки в результате слияния двух происходит во время полового процесса. Слившиеся клетки называют половыми или гаметами. Их слияние обеспечивает размножение организмов.

Оплодотворенную клетку называют зиготой. Созревшие высокоспециализированные половые клетки – гаметы: женские – яйцеклетки, мужские – сперматозоиды – при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, дающие начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.

Оплодотворение представляет собой процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида (женской и мужской гамет), при котором восстанавливается диплоидный набор хромосом.

В результате оплодотворения – слияния мужских и женских гамет в зародыше нового организма – хромосомы отца и матери суммируются. Вот в чём заключается секрет, о сущности которого не догадывались (хотя принцип двоичности и выдвигали) ни Лукреций Кар («ибо зависят всегда от двоякого семени дети…»), ни Грегор Мендель (вспомним его двоичную шифровку растений: АА, Аа, аа).

Половое размножение характеризуется обменом генетической информации между женскими и мужскими особями. Оно связано с образованием и слиянием особых гаплоидных половых клеток – гамет, образующихся в результате мейоза.

Мейоз (от греч. «мейоз» — уменьшение) – это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Если бы не было мейоза, то в каждом поколении число хромосом удваивалось бы, а это не может продолжаться до бесконечности. Мейоз состоит из двух последовательно идущих делений, имеющих те же фазы, что и митоз. Однако продолжительность отдельных фаз и происходящие в них процессы значительно отличаются от процессов, происходящих в митозе.

И мейоз, и митоз начинаются с редупликации ДНК и наработки необходимых белков. Но уже в следующей фазе обнаруживается принципиальное отличие между двумя процессами.

Процесс мейоза состоит из двух последовательных делений – мейоза –1 и мейоза-2. В мейозе ядро делится дважды (первое и второе мейотические деления), а хромосомы лишь один раз (табл. 1.2).

Ход мейоза

Первое деление мейоза

Профаза I	Спаривание гомологичных хромосом (одна из них – материнская, другая — отцовская). Образование аппарата деления. Набор хромосом n.
Метафаза I	Расположение гомологичных хромосом по экватору,n хромосом
Анафаза I	Разделение пар хромосом (состоящих из двух хроматид) и перемещение к полюсам
Телофаза I	Образование дочерних клеток. Набор хромосом n

Второе деление мейоза

Профаза II	Возникшие в телофазе дочерние клетки проходят митотическое деление
Метафаза II Анафаза II	Центромеры делятся, хроматиды хромосом обеих дочерних клеток расходятся к полюсам. Набор хромосом n.
Телофаза II	Образование четырёх гаплоидных ядер или клеток.

Главная особенность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в 2 раза. Мейоз обеспечивает справедливое распределение отцовских и материнских хромосом. О существовании мейоза знали задолго до открытия законов Менделя. Только тогда было непонятно, зачем он нужен.

При мейозе гомологичные пары хромосом (отцовские и материнские) безошибочно опознают друг друга и устремляются навстречу. Вы помните, конечно, эту красивую, но изрядно потрёпанную лириками легенду о том, как некогда Бог, разгневавшись на людей, разрубил их на две части – мужскую и женскую. И вот теперь, они ищут друг друга и могут быть счастливы, если только найдут свою утраченную половинку. Хромосомы в этом отношении счастливее нас с вами. Гомологи, один раз встретившись в момент возникновения новой жизни, потом расстаются, но каждый раз встречаются только друг с другом в волшебном танце мейоза. В конце профазы происходит полное и точное соединение гомологичных хромосом – локус к локусу. Они обвивают одна другую. Но невидимые нити начинают разводить из в разные стороны. И перед тем, как расстаться (теперь уже навсегда), они обмениваются участками собственных тел.

Этот процесс обмена между гомологичными хромосомами получил название кроссинговера. Он выполняет важнейшую функцию в эволюции организмов – ведет к перетасовке аллелей и тем самым вносит существенный вклад в увеличение генетической изменчивости.

Говоря о кроссинговере, следует отметить ещё одну важную его особенность. Разрывы и обмены могут произойти практически в любом месте хромосомы (хотя в последнее время выявлены более и менее устойчивые к разрывам участки). Простое логическое рассуждение показывает, что чем дальше друг от друга находятся гены, тем чаще они будут разделяться в процессе кроссинговера. В мейозе между гомологичными хромосомами может произойти кроссинговер, частота которого пропорциональна расстоянию между генами (Т. Морган). На этой особенности кроссинговера основан принцип построения генетических карт.

Пусть нам известно, что два гена А и В оказываются раздельными при кроссинговере в 20% случаев. Ген С отделяется от гена А с частотой 5%, а от гена В – 15%. Следовательно, он находится между ними. На основе генетического анализа (генетических карт) можно определить точное местонахождение любого гена или же участка внутри него, несмотря на то, что сам ген измеряется долями микрона.

Таким образом, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности, изучение закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.

Особенно важно то, что распределение гомологов по клеткам происходит совершенно случайным образом. У нас с вами по 23 пары хромосом. При мейозе одна клетка может получить 12 отцовских хромосом и 11 материнских, другая, наоборот, — 11 отцовских и 12 материнских, третья – 6 отцовских и 17 материнских и т.д. При этом, следует учесть, что многие хромосомы совершили кроссинговер и в своём теле несут как отцовские, так и материнские участки.

Из 23 пар хромосом получиться 2 23 различные комбинации. А если к этому огромному числу добавить ещё комбинации, возникающие в результате кроссинговера, то получиться совсем уже астрономическая величина.

Оба эти явления, кроссинговер и независимое расхождение гомологичных хромосом, создают неистощаемый резерв комбинационной изменчивости, той самой неопределённой изменчивости, которая так поражала Ч. Дарвина.

Именно поэтому, каждый из нас – уникум. Такого уникального сочетания генов, которое есть у человека, никогда не было и никогда больше не будет за всю историю человечества. Дело в том, что из этого простого расчёта следует простой вывод – каждый человек неповторим и, следовательно, незаменим. Не верьте этой варварской фразе «незаменимых людей не бывает». Её придумали не только генетически необразованные, но и просто ограниченные люди. Каждый из нас незаменим. Посмотрите с этой точки зрения на своих ближних. Может быть, тогда, вы поймёте, как мало вы их любите и цените. Объясните это своим ближним, может быть тогда они будут больше любить вас.

Источник

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

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:

₁

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, 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.

Постсинтетический (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, делятся митохондрии и хлоропласты.

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.

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

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).

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

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.

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

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.

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.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник