Митоз
Процесс непрямого деления, или митоза, чаще всего встречается в природе. Он является основой деления всех существующих нерепродуктивных (соматических) клеток, а именно мышечных, нервных, эпителиальных и других.
Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Основная роль этого процесса — равномерное распространение генетического кода от родительской клетки к двум дочерним клеткам. При этом клетки нового поколения генетически идентичны клеткам матери.
Время между процессами деления называется интерфазой. Чаще всего интерфаза длится значительно дольше, чем митоз. Этот период характеризуется:
- синтез молекул белка и АТФ в клетке;
- самодупликация ДНК (редупликация);
- увеличение количества органелл в цитоплазме.
Мейоз
Деление гамет называется мейозом, оно сопровождается уменьшением вдвое числа хромосом в дочерних клетках. Особенность этого процесса в том, что он протекает в два этапа, непрерывно следующих друг за другом.
Интерфаза между двумя стадиями мейотического деления настолько коротка, что практически незаметна.
Биологический смысл мейоза заключается в образовании гаплоидных (с одним набором хромосом) гамет у животных и спор у растений. Диплоидия (двойной набор хромосом в клетке) восстанавливается после оплодотворения, то есть слияния материнской и отцовской клеток. В результате слияния двух гамет образуется зигота с полным набором хромосом.
Уменьшение числа хромосом при мейозе очень важно, так как в противном случае число хромосом увеличивалось бы от поколения к поколению. Благодаря редукционному делению поддерживается постоянное число хромосом.
Два деления мейоза
Стадии мейоза в совокупности состоят из двух частей – первого деления и второго.
Между этими делениями происходит репликация ДНК (удвоение.
Что происходит в результате мейоза
В ходе этого процесса происходит следующее:
- Появление гамет (или гамет), или гаметогенез.
- Образование спор в растении.
- Конъюгация (половой процесс) у инфузорий. Две инфузории сближаются и обмениваются генетической информацией. В ходе этого процесса между ними образуется небольшой мостик цитоплазмы, соединяющий два одноклеточных организма. Из диплоидного ядра инфузории путем мейоза возникают четыре гаплоидных ядра, одно из которых сохраняется и делится митозом, а затем инфузории обмениваются образовавшимися ядрами.
- Происходит изменение наследственной генетической информации (наследственная изменчивость)
Сравнительная характеристика
Отличие митоза от мейоза заключается в продолжительности фаз и процессах, происходящих в них. Ниже мы предлагаем вам таблицу «Митоз и мейоз», в которой показаны основные различия между двумя способами деления. Фазы мейоза такие же, как и для митоза.
Фазы | Митоз | Мейоз | |
Первая дивизия | Второй дивизион | ||
Интерфаза | Набор хромосом материнской клетки диплоидный. Синтезируются белок, АТФ и органические вещества. Редупликация (самоудвоение ДНК) увеличивает количество хромосом. | Диплоидный набор хромосом. Происходят те же действия, что и при митозе. | Гаплоидный набор хромосом. Саморепликация ДНК не происходит. |
Профаза | Короткая фаза. Ядерные оболочки и ядрышко растворяются, начинает формироваться веретено и происходит спиралеобразование хромосом. | Происходит дольше, чем митоз. Ядерная оболочка и ядрышко также исчезают, и образуется веретено деления. Кроме того, наблюдается процесс конъюгации (сбора и соединения гомологичных хромосом). В этом случае может произойти кроссинговер — обмен генетической информацией на некоторых участках. | Продолжительность: короткая фаза. Процессы такие же, как при митозе, только с гаплоидными хромосомами. |
Метафаза | Хромосомы расположены в экваториальной плоскости. | В экваториальной плоскости находятся биваленты — пары гомологичных хромосом, образующиеся в профазе | То же, что и при митозе, только с гаплоидным набором. |
Анафаза | Центромеры делятся, и из одной бихроматидной хромосомы образуются две сестринские хромосомы, которые расходятся к разным полюсам клетки за счет сокращения нитей веретена. | Разделения центра не происходит. Гомологичные бихроматидные хромосомы каждой пары отходят к полюсам. | Похож на митоз, только с гаплоидным набором. |
Телофаза | На полюсах клетки вокруг хромосом формируются ядерные мембраны. Шпиндель исчезает. Хромосомы спиралевидны (расслабляются), а цитоплазма делится между двумя клетками. | Продолжительность фазы короткая. В конце деления гомологичные хромосомы располагаются в разных клетках с гаплоидным набором. Цитоплазма делится не во всех случаях. | В результате образования ядер и деления цитоплазмы образуются четыре гаплоидные клетки. |
Метафаза II, анафаза II и телофаза II
В метафазе II хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. В анафазе II нити веретена разделяют хромосомы на отдельные хроматиды, разрывая связь в центромерах. Образующиеся хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Они перемещаются к противоположным полюсам клетки с помощью нитей веретена.
В телофазе II нити веретена разрушаются и исчезают. Ядра разделяются и происходит цитокинез. В результате этого деления из двух клеток с единым (гаплоидным) набором образуются четыре клетки, также имеющие гаплоидный набор хромосом.
Телофаза I
На каждом полюсе собирались хромосомы с одним набором. Эта фаза очень короткая и длится недолго. Ядерная мембрана восстанавливается, после чего из одной клетки получаются две клетки.
Метафаза I
К этому моменту веретено деления было полностью сформировано. Нити веретена прикрепляются к хромосомам в бивалентах, а точнее к их кинетохорам (область посередине). Филаменты выстраиваются в линию с бивалентами вблизи экватора клетки.
Интерфаза
Прежде чем начинается деление клетки, каждая хромосома подвергается репликации, а дупликация происходит в период S подготовительной фазы мейоза – интерфазы. В течение определенного периода две хромосомы соединяются друг с другом центромерой. Следовательно, в начале мейоза ядро содержит четыре набора гомологичных хромосом.
В чем заключается сущность мейоза
Мейоз был впервые описан биологами в 19 веке. У. Флемминг описал мейоз у животных в 1882, а Э. Сграсбургер — у растений в 1888. Свойства мейоза можно начать с того, что посредством этого способа деления у растений возникают гаметы или гаметы и споры.
Суть мейоза заключается именно в образовании гамет. Таким образом, каждая спора или гамета содержит только одну хромосому из пары гомологов. При слиянии гамет при оплодотворении образуется одиночная зигота с двойным или диплоидным набором хромосом, наследственная информация вида передается из поколения в поколение, а кариотип организмов остается неизменным.
Мейоз – деление клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое. Его еще называют редукционным делением, т.е делением с уменьшением числа хромосом. В этом и состоит цель мейоза – предотвратить избыточное количество хромосом после слияния двух гамет. Кроме того, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие.
Второе деление
После телофазы I снова начинается интерфаза. Он подготавливает клетку ко второму делению. Это происходит быстро; Синтез ДНК на этой фазе не происходит. Второе деление похоже на митоз.
Профаза I
Так же, как и при митозе, в профазе первого деления происходит спиралеобразование хромосом (генетический материал плотно упакован). При этом парные или гомологичные хромосомы собираются вместе. Они притягиваются друг к другу одинаковыми участками, происходит конъюгация (соединение хромосом). В результате образуются пары хромосом, называемые бивалентами, которые состоят из четырех нитей. Когда хромосомы находятся в этом состоянии, они продолжают скручиваться (продолжать скручиваться по спирали), а хроматиды перепутываются.
Когда гомологичные хромосомы начинают разделяться, они кажутся отталкивающими друг друга. В результате образуются дыры, которые затем снова закрываются. Таким образом, хромосомы обмениваются участками и одновременно наследственной информацией. Кроссинговер, сопровождающийся обменом участками ДНК, называется кроссинговером.
В этом вся суть мейоза, когда дело касается генов. Значение кроссинговера велико, так как именно благодаря этому процессу возникают новые хромосомы с уникальным сочетанием генов.
Причем обмен каждый раз происходит по-разному, площади обмена разные по размеру
Что мы узнали?
В природе деление клеток происходит по-разному в зависимости от цели. Например, нерепродуктивные клетки образуются путем митоза, а половые клетки у животных образуются путем мейоза. На некоторых этапах эти процессы имеют схожие модели совместного использования. Основное отличие заключается в количестве хромосом в образующихся клетках нового поколения.
При митозе число хромосом в клетках нового поколения не меняется, однако при мейозе число хромосом уменьшается в 2 раза (редукционное деление). Время наступления фаз деления также различно. Оба способа деления играют большую роль в жизни организмов. Без митоза не происходит ни одного обновления старых клеток, регенерации тканей и органов. Мейоз помогает поддерживать постоянное количество хромосом от поколения к поколению во время размножения.
Анафаза I
Гомологичные хромосомы, ранее объединенные в биваленты, разделяются и устремляются к обоим полюсам делящейся клетки.
Кроме того, у них уже есть гаплоидный или одинарный набор хромосом (хромосома содержит две хроматиды). Поскольку случайные хромосомы расходятся к полюсам, это и определяет, в чем суть мейоза – генетическое разнообразие дочерних клеток.
Первое деление мейоза
При первом делении клетки с диплоидным (двойным) набором хромосом становятся клетками с одинарным набором. Он состоит из 4 стадий мейоза (или фаз), не считая интерфазы, которая является подготовительной.
Читайте также: Страны Южной Америки и их столицы → карта, список, флаги