Митоз — непрямое деление
Митотический цикл
Митотический цикл включает 2 последовательные фазы: интерфазу и митотическое деление.
Интерфаза (фаза покоя) — подготовка клетки к дальнейшему разделению, при которой выполняется дупликация исходного материала с последующим его равномерным распределением среди новообразованных клеток. Включает в себя 3 периода:
- Пресинтетический (G-1) G — от англ. Gar, то есть разрыв, подготовка к последующему синтезу ДНК, идет выработка ферментов. Экспериментально было проведено ингибирование первого периода, в результате чего клетка не перешла в следующую фазу.
- Синтетический (S) — основа клеточного цикла. Происходит репликация хромосом и центриолей клеточного центра. Только после этого клетка может перейти в митоз.
- Постсинтетический (G-2) или премитотический период: происходит накопление мРНК, необходимой для инициации самой митотической стадии. В период G-2 синтезируются белки (тубулины) — основной компонент митотического веретена.
По окончании премитотического периода начинается митотическое деление. Процесс состоит из 4 этапов:
- Профаза — в этот период ядрышко разрушается, ядерная мембрана (нуклеолем) растворяется, центриоли располагаются на противоположных полюсах, образуя аппарат деления. Он состоит из двух подэтапов:
- ранние — видны нитчатые тела (хромосомы), они еще не четко отделены друг от друга;
- поздно: отрисовываются отдельные участки хромосом.
- Метафаза — начинается с момента разрушения нуклеолемы, когда хромосомы хаотично лежат в цитоплазме и начинают двигаться только в сторону экваториальной плоскости. Все пары хроматид связаны между собой на центромерном участке.
- Анафаза: в мгновение ока все хромосомы разъединяются и перемещаются в противоположные точки клетки. Это короткий и очень важный этап, поскольку именно на нем происходит точное деление генетического материала.
- Телофаза: хромосомы останавливаются, снова образуется ядерная мембрана, ядрышко. В середине образуется перетяжка, которая разделяет тело родительской клетки на две дочерние клетки, завершая митотический процесс. Во вновь образованных ячейках снова начинается период G-2.
Что мы узнали?
В природе деление клеток различается в зависимости от их назначения. Так, например, неполовые клетки образуются из митоза, половые клетки у животных — из мейоза. Эти процессы имеют схожие схемы разделения на некоторых этапах. Основное отличие — количество хромосом в образующихся клетках нового поколения. Так, при митозе в клетках нового поколения количество хромосом не меняется, а при мейозе количество хромосом уменьшается в 2 раза (редукционное деление). Продолжительность фаз деления также разная. Оба метода деления играют огромную роль в жизни организмов. Без митоза нет единого обновления старых клеток, регенерации тканей и органов. Мейоз помогает поддерживать постоянное количество хромосом от поколения к поколению во время воспроизводства.
Митоз – деление соматических клеток
Митоз — это непрерывный процесс деления клеток, который делится на 4 последовательные фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
- Профаза. Содержание генетического материала: 2n4c. В этой фазе происходит конденсация хромосом в ядре, хроматиды спирализуются и образуется ахроматиновое веретено (веретено деления). Ядерная оболочка распадается. Пропадают ядрышки (но это необязательное условие, есть исключения). Центриоли клеточного центра начинают расходиться к полюсам клетки и образуют центры организации микротрубочек. Более высокие растения не имеют центриолей, но образуются микротрубочки.
- Метафаза. Набор хромосом: 2n4c. Для него характерно расположение сильно конденсированных хромосом на экваторе клетки, образование метафазной пластинки в области центромеры. Ядерная оболочка полностью исчезла. Шпиндель ахроматина полностью сформирован. Хромосомы удерживаются вместе за счет силы растяжения полюсов микротрубочек. Количество хромосом на этом этапе легко подсчитать, они компактны и имеют определенную форму.
- Анафаза. Содержание генетического материала: 4n4c. Более короткая фаза начинается, когда центромеры хромосом делятся на две части. Здесь хроматиды разделяются с последующим их движением к полюсам и прикреплением к укороченным микротрубочкам. Дивергенция происходит из-за укорочения микротрубочек, образующих филаменты веретена деления.
- Телофаза. Содержание генетического материала: 2n2c. На этой фазе заканчивается движение хромосом, которые концентрируются на полюсах клетки и раскручиваются тонкими нитями. Образуется ядрышко, от слияния мембранных везикул образуется ядерная оболочка, нити веретена деления исчезают. Образуется перетяжка, с помощью которой ячейка делится на две части.
Мейоз
Деление половых клеток называется мейозом, оно сопровождается уменьшением вдвое количества хромосом в дочерних клетках. Особенность этого процесса в том, что он проходит в две фазы, которые непрерывно следуют одна за другой.
Промежуток между двумя стадиями мейотического деления настолько короток, что практически незаметен.
Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных зародышевых клеток (с набором хромосом) у животных и спор у растений. Диплоидия (двойной набор хромосом в клетке) восстанавливается после оплодотворения, то есть слияния материнских и отцовских клеток. В результате слияния двух гамет образуется зигота с полным набором хромосом.
Уменьшение количества хромосом во время мейоза очень важно, иначе количество хромосом будет увеличиваться от поколения к поколению. За счет деления на редукцию сохраняется постоянное количество хромосом.
Сравнительная характеристика
Отличие митоза от мейоза заключается в продолжительности протекающих в них стадий и процессов. Ниже мы предлагаем таблицу «Митоз и мейоз», в которой показаны основные различия между двумя методами деления. Стадии мейоза такие же, как и в митозе. Вы можете узнать больше о сходствах и различиях между двумя процессами в сравнительной характеристике.
| Фазы | Митоз | Мейоз | |
| Первая дивизия | Второй дивизион | ||
| Межфазный | Набор хромосом материнской клетки диплоидный. Синтезируются белки, АТФ и органические вещества. Хромосомы удвоены, образуются две хроматиды, соединенные центромерой. | Диплоидный набор хромосом. Такие же действия происходят во время митоза. Разница в продолжительности, особенно в яйценоскости. | Гаплоидный набор хромосом. Нет никакого синтеза. |
| Профаза | Короткая фаза. Ядерные мембраны и ядрышко растворяются, и образуется веретено деления. | Это занимает больше времени, чем митоз. Ядерная оболочка и ядрышко также исчезают, и образуется веретено деления. Кроме того, наблюдается процесс конъюгации (сближение и слияние гомологичных хромосом). В этом случае происходит межпородное скрещивание, обмен генетической информацией в некоторых областях. Впоследствии хромосомы расходятся. | Продолжительность — короткая фаза. Процессы такие же, как и при митозе, только с гаплоидными хромосомами. |
| Метафаза | Мы наблюдаем спираль и расположение хромосом в экваториальной части веретена. | Подобно митозу | То же, что митоз, только с гаплоидным ансамблем. |
| Анафаза | Центромеры делятся на две независимые хромосомы, которые расходятся на разных полюсах. | Деления центромер не происходит. Хромосома, состоящая из двух хроматид, начинается на полюсах. | Подобно митозу, только с гаплоидным ансамблем. |
| Телофаза | Цитоплазма делится на две идентичные дочерние клетки с диплоидным ансамблем и образуются ядерные мембраны с ядрышками. Веретено деления исчезает. | Кратковременная фаза. Гомологичные хромосомы находятся в разных клетках с гаплоидным набором. Цитоплазма делится не во всех случаях. | Цитоплазма делится. Формируются четыре гаплоидные клетки. |
Мейоз и его роль в процессе размножения
При таком способе деления образуются не две, а четыре клетки, при этом количество хромосом в каждой уменьшается вдвое, но сохраняется генетическая информация. Этот набор хромосом еще называют гаплоидным.
Важно! Мейоз также отличается тем, что процесс деления происходит в два этапа, каждый из которых состоит из четырех этапов. Эти фазы называются так же, как митоз, за исключением того, что, в зависимости от стадии, название фазы дополнительно получает номер 1 или 2. Например, анафаза 1 и анафаза 2 — это разные фазы, одна из которых наступает на первой стадия разделения, а другая — на вторую.
Перед началом мейоза половые клетки удваивают свой исходный материал. Затем начинается профаза 1, или первая фаза первой стадии, которая занимает больше всего времени и является самым сложным периодом на протяжении мейоза. Первая стадия имеет много общего с митозом: хромосомы также укорачиваются, поэтому они расходятся на полюсах с образованием новой ядерной оболочки, но с сохранением веретена деления. Иногда за этими процессами следует очень короткий межфазный период, но без удвоения количества ДНК. Затем начинается второй этап. Центр клетки разделяется, ядерная мембрана снова разрушается, и образуется еще одно веретено, перпендикулярное сохранившемуся веретену деления. Хромосомы снова делятся и расходятся к полюсам, в результате чего образуются четыре новых структурных единицы.Процесс мейоза настолько сложен и интересен, что может потребоваться отдельная статья для более подробного описания. Короче говоря, во время мейоза формируются четыре клетки, но каждая из них имеет половину количества хромосом. Полученные клетки готовы к оплодотворению, в результате чего при слиянии материнского и отцовского генетического материала диплоидность восстанавливается, то есть новая клетка будущего организма снова получает удвоенное количество хромосом.
Важно! Роль мейоза в воспроизводстве видов велика. Он не только позволяет передавать информацию потомству, но также, с комбинацией различных гамет, увеличивает богатство генетического кода живых существ. А без уменьшения количества хромосом их количество неуклонно увеличивалось бы с последующим воспроизводством, увеличивая риск непредсказуемых мутаций и патологий.
Рис. 3. Амитози или прямое деление
Фазы мейоза
И, конечно, стадии мейоза отличаются от митоза. Профаза в мейозе во много раз длиннее, так как в ней происходит конъюгация — сочетание гомологичных хромосом и обмен генетической информацией. В анафазе центромеры не делятся. Интерфаза очень короткая, и ДНК в ней не синтезируется. Клетки, образовавшиеся в результате двух делений мейоза, содержат единый набор хромосом. И только при слиянии двух клеток — материнской и отцовской, диплоидия восстанавливается. Кроме того, среди прочего, мейоз протекает в две стадии, известные как мейоз I и мейоз II.
Опять же, вы можете увидеть четкое сравнение митоза и мейоза и их фаз на изображении.
Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл клетки — это продолжительность жизни клетки с момента первого деления до следующего деления или до последнего деления (гибели клетки).
Клетки делятся несколькими способами:
- Амитози. Деление клеток происходит в интерфазе. В этом случае хромосомы не конденсируются, веретено деления не образуется, и ядерная оболочка не распадается. При амитозе ядро извлекается и делится на две части перетяжкой. Таким образом, например, делятся клетки злокачественной опухоли.
- Митоз. Непрямое деление, в результате которого из одной клетки образуются две идентичные дочерние клетки. Так делятся соматические клетки.
- Мейоз. Этот способ деления выполняется, когда происходит образование половых гамет.
Интерфаза, или подготовка к делению
Интерфаза наблюдается как в половых клетках, так и в клетках тела. В этом состоянии клетки находятся в периоде между делениями или последней стадии своей жизни, когда все процессы завершены и идет подготовка к естественной смерти. Хотя эта фаза называется состоянием покоя, крошечная структура выполняет важные действия, требующие больших затрат энергии. Чтобы понять важность интерфазы, стоит отметить, что она занимает до 90% времени всего клеточного цикла. Несмотря на различия в процессах митоза и мейоза, интерфаза играет очень похожие роли для организма в целом.
Важно! Клетки в организме также называют соматическими, а половые клетки — генеративными. И те, и другие большую часть своей жизни находятся в межфазном состоянии.
В состоянии покоя происходит выработка ферментов и биосинтез белков, наиболее важные структуры, например ДНК, удваиваются. Клетка растет, накапливает энергию, увеличивается в размерах и готовится к следующему делению. Интерфаза происходит в несколько этапов, после чего начинается митоз или мейоз.