ВОЗНИКНОВЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ 7 страница

Собственно митоз осуществляется примерно в течение 1-2 ч и более, когда ядро претерпевает ряд сложных, но достаточно хорошо различимых изменений, заключающихся в формировании хромосом, а затем в их распределении между дочерними клетками. На основании проведенных исследований митоз подразделяют на три периода:

1) реорганизация профазы, при которой в интерфазном ядре происходят распад клеточных структур (ядрышка, ядерной оболочки) и синтез структурных элементов хромосом и митотического аппарата;

2) деление и движение, при которых осуществляются метафаза и анафаза;

3) реконструкция, при которой стадия телофазы завершается делением клетки - цитокинезом, или цитотомией.

Движущая сила в процессе деления клетки - клеточный центр, расположенный в интерфазе, чаще всего в центральной части клетки, вблизи ядра. Он принимает активное участие в митотическом делении, входя в состав ахроматинового (делительного) аппарата и определяя полюса делящейся клетки. Клеточный центр, являющийся одной из важнейших органелл клетки, состоит из одного или двух самореплицирующихся образований, называемых центриолями.

Центриоли - цитоплазматические органеллы, пока обнаруженные лишь в клетках животных и некоторых низших растений. Они представляют собой центры, от которых во время митоза звездообразно расходятся нити веретена. Установлено, что в каждом центре имеются две центриоли, образующие диплонему, обычно видимую еще в интерфазе. Клеточный центр, входящий в состав митотического аппарата, наиболее развит в период митоза. Две центриоли, образующие пару, лежат перпендикулярно друг другу и соединяются группами микротрубочек, по три в каждой группе. Полагают, что соседние тройки микротрубочек соединены между собой фибриллами.

Структуры типа центриолей имеются также у оснований ресничек и жгутиков, в этом случае их называют базальными тельцами. Нити веретена имеют трубчатую форму и диаметр около 25 нм. Они образуются во время митоза и мейоза и построены из микротрубочек, состоящих из тубулина и других белков. Прежде считалось, что центриоли играют главную роль организаторов нитей веретена, но теперь от этого мнения отказались. В большинстве растительных клеток центриолей нет, однако у них образуются нити веретена, состоящие из таких же микротрубочек, как и в животных клетках. Некоторые нити веретена идут от одного полюса к другому, тогда как другие образуют пучки, прикрепленные к центромерам хромосом. Как полагают, расхождение дочерних хромосом в анафазе митоза обусловлено движением нитей веретена относительно друг друга.

Как показывают результаты электронно-микроскопических исследований, между нитями двух типов имеются поперечные мостики. Это наводит на мысль, что относительное смещение нитей сходно по своему механизму со скольжением миофиламентов в мышечных волокнах. Добавление колхицина к активно делящимся клеткам подавляет образование веретена, так что пары хроматид остаются там, где они находились в метафазе. Этот метод позволяет производить подсчет хромосом и изучать их структуру под микроскопом. В связи с малыми размерами центриолей их трудно наблюдать прижизненно. Под световым микроскопом на фиксированных и окрашенных препаратах делящихся клеток они обычно окружены светлой зоной, получившей название центросомы.

Электронно-микроскопические исследования этой зоны не обнаружили в ней ни эндоплазматической сети, ни рибосом, ни каких-либо других клеточных органелл. Непосредственно за центросомой располагается более плотная зона - центросфера, от которой отходят лучи звезды, или астросферы.

Современные исследования позволили создать правильное представление о морфологической структуре и размерах центриолей. Их поперечный срез напоминает зубчатое колесо, состоящее из 9 тройных трубочек (триплетов), расположенных по кругу. В продольном сечении они представляют собой полый цилиндр, стенки которого состоят из 27 микротрубочек, лежащих параллельно оси по окружности полого цилиндра. Вторая центриоль диплонемы расположена под прямым углом к первой, они четко разделены и никогда не соприкасаются друг с другом.

По современным представлениям, клеточный центр - самовоспроизводящаяся система, репродукция которой всегда предшествует репродукции хромосом, вследствие чего ее можно рассматривать как первый акт клеточного деления. Митотический аппарат, под которым понимают всю совокупность структур, составляющих ахроматическую фигуру митоза (астросфера, окружающая центриоль, и митотическое веретено, или веретено деления), не является постоянной органеллой клетки. Он формируется в поздней профазе или в ранней метафазе.

При подготовке к делению клетка обеспечивает синтез основной массы веществ, идущих на построение митотического аппарата, занимающих значительную часть делящейся клетки, а также богатых энергией и регулирующих деятельность веретена. В поляризованном свете митотическое веретено обнаруживает положительное двойное лучепреломление, которое в обводненной живой клетке проявляется сильнее, чем в обезвоженной, фиксированной или заключенной в бальзам. Между тем собственное двойное лучепреломление вещества является постоянной величиной, не зависящей от показателя преломления окружающей среды (показатель преломления воды 1,33, канадского бальзама 1,54).

Следовательно, двойное лучепреломление митотического веретена вызывается параллельно расположенными ультраструктурными элементами анизодиаметрической формы, такими, например, как палочки или ламеллы. Подобная оптическая анизотропия получила название структивированного двойного лучепреломления.

Исследование митотического веретена показало, что оно состоит из слабо окрашивающихся белковых нитей двух типов. Одни из них идут от одного полюса делящейся клетки к другому, соединяя таким образом центриоли двух клеточных центров; другие, ахроматиновые нити (называемые иногда хроматиновыми) соединяют центриоли с центромерами хромосом. Эти нити способствуют перемещению хромосом к полюсам клетки в анафазе. При изучении нитей митотического веретена в электронном микроскопе наблюдают волокнистые элементы, построенные из пучков микротрубочек.

Профаза. Она является самой продолжительной фазой клеточного деления. Хроматиды укорачиваются (до 4 % своей первоначальной длины) и утолщаются в результате их спирализации и конденсации. При окрашивании хроматиды четко видны, но центромеры не выявляются. В разных парах хроматиды центромера располагаются по-разному. В животных клетках и у низших растений центромеры расходятся к противоположным полюсам клетки. От каждой центриоли в виде лучей расходятся короткие микротрубочки, образующие в совокупности звезду. Ядрышки уменьшаются, т. к. их нуклеиновая кислота частично переходит в определенные пары хроматид. К концу профазы ядерная мембрана распадается и образуется веретено деления.

Метафаза. Процесс спирализации хромосом продолжается до стадии метафазы, при которой укорочение хромосом достигает максимума. Продолжительность метафазы в разных клетках заметно варьируется. Началом метафазы принято считать период, во время которого хромосомы приближаются к экватору клетки. Конфигурация, образуемая ими при этом, названа экваториальной пластинкой. Отличительная особенность метафазы - определенное расположение центромер в одной плоскости, строго посередине между полюсами. Конфигурация метафазной пластинки зависит от типа клетки. Более мелкие хромосомы обычно находятся в центре пластинки, крупные - по периферии.

В этот период митоза каждая хромосома состоит из двух максимально укороченных хроматид, между которыми имеется продольная щель. В этой фазе обычно подсчитывают число хромосом, а также изучают их морфологическую структуру. Хромосомы в метафазе располагаются перпендикулярно нитям веретена, на равном расстоянии от обоих полюсов, а их центромеры находятся в экваториальной плоскости, в то время как остальные участки хромосом могут помещаться и вне ее.

Экваториальное расположение хромосом в метафазе определяется равнодействием обоих полюсов. Метафаза является как бы паузой в митозе, поскольку в этот период митотический аппарат находится в относительном покое. Пути, по которым хромосомы будут передвигаться в метафазе, отчетливо обозначены хромосомными нитями веретена, соединяющими хромосомы с полюсами деления. Поздняя метафаза, во время которой дочерние хроматиды начинают разъединяться, переходит в раннюю анафазу.

Анафаза. Анафаза наступает вследствие нарушения в равновесии сил, существовавшем в метафазе до деления центромер, скреплявших хроматиды. Весь смысл митотического деления заключается в закономерно протекающем удвоении хромосом и их равномерном распределении между двумя образующимися дочерними клетками. В период ранней анафазы деление центромер осуществляется совершенно синхронно во всех хромосомах данной клетки, после чего хроматиды (теперь их можно именовать дочерними хромосомами) отталкиваются друг от друга и расходятся от экватора к полюсам. При этом в первую очередь отталкиваются центромерные участки хромосом, после чего расходятся к полюсам и сами хроматиды - дочерние хромосомы.

Благодаря развитию и успехам электронной микроскопии, применению электро- и киносъемок, а также усовершенствованию методов исследования живых клеток удалось точно установить пути и скорость передвижения дочерних хромосом в анафазе. Путь, по которому перемещаются хромосомы, в масштабе клетки довольно значителен - от 5 до 25 мкм при скорости примерно от 0,2 до 5 мкм/мин. Эту скорость движения хромосом в анафазе по сравнению с другими видами биологических движений следует считать небольшой, поскольку гранулы, увлекаемые током цитоплазмы в растительной клетке, движутся со скоростью 250 мкм/мин.

В общем, процессы, происходящие в анафазе, следует отнести к двум различным типам движения к расхождению в разные стороны полюсов деления и движению самих хромосом к этим полюсам. Для нормального завершения анафазы необходимо, чтобы все хромосомы собрались у полюсов и, кроме того, чтобы две дочерние хромосомы не оказались у одного и того же полюса. К концу анафазы веретено на экваторе уплотняется и принимает бочонкообразную форму, образуя фрагмопласт. Как только заканчивается перемещение дочерних хромосом от экватора к полюсам, наступает телофаза.

2. Телофаза

Это очень короткая стадия. Каждая центромера расщепляется на две, и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одну от другой хроматиды, которые теперь называются хромосомами. Далее хромосомы постепенно деспирализуются, формируются новые дочерние ядра.

Собственно процесс деспирализации начинается еще в ранней телофазе, когда на полюсах образуются две компактные группы хромосом. Далее хромосомы постепенно утрачивают четкость контуров. При этом их эухроматиновые участки полностью деспирализуются, а гетерохроматиновые, сохраняя слабую спирализацию, участвуют в формировании хромоцентров. Одновременно с деспирализацией происходит образование оболочки у вновь возникших дочерних ядер в результате скопления цистерн эндоплазматической сети вокруг хромосом. Процесс реконструкции дочерних ядер как бы повторяет ход профазы в обратном порядке.

В конце телофазы из ядрышкового организатора, или SAT-зоны, формируется одно или несколько ядрышек. Число их у каждого типа клеток - величина постоянная. Изменения, происходящие в обеих клетках, осуществляются синхронно. Нити веретена разрушаются, а центриоли реплицируются.

3. Цитокинез

За телофазой может сразу следовать цитокинез (разделение всей клетки на две). При подготовке к делению клеточные органеллы вместе с хромосомами равномерно распределяются по двум полюсам телофазной клетки. В животных клетках плазматическая мембрана во время телофазы начинает впячиваться внутрь на том уровне, где прежде располагался экватор веретена. Как полагают, это происходит под действием находящихся здесь микрофиламентов. В результате этого впячивания образуется непрерывная борозда, опоясывающая клетку по экватору. В конце концов клеточные мембраны в области борозды смыкаются, полностью разделяя две клетки.

В растительных клетках нити веретена во время телофазы начинают исчезать, сохраняясь лишь в области экваториальной пластинки. Здесь они сдвигаются к периферии клетки, число их увеличивается, и они образуют бочонковидное тельце - фрагмопласт. В эту область перемещаются также микротрубочки, рибосомы, митохондрии и др.

Процесс разрушения веретена, деления на полюсах сопровождается уплотнением его нитей в экваториальной зоне, где формируется новая плазматическая мембрана из фрагмопласта, делящая материнскую клетку пополам. Описание митоза, сделанное после исследования клетки с помощью светового микроскопа, может быть дополнено наблюдениями ультраструктуры ядра под электронным микроскопом.

Согласно электронной микроскопии, первые изменения структуры ядра осуществляются уже в ранней профазе. При этом в процессы перестройки ядра последовательно вовлекаются все его компоненты. Первоначальные изменения проявляются в конденсировании хроматина во всем объеме ядра. По мере нарастания этого процесса возникают митотические хромосомы с максимальной плотностью упаковки в них фибрилл дезоксинуклеопротеида.

Новообразование клеточной оболочки, формирующейся в цитоплазме между двумя телофазными ядрами, перпендикулярно митотическому веретену и, по данным электронной микроскопии, происходит вследствие слияния особых капель. Рост ее центробежно (у некоторых растений в обратном направлении) продолжается до тех пор, пока она не достигнет продольных стенок материнской клетки. Предшественниками этих капель являются субмикроскопические пузырьки Гольджи, сливающиеся между собой в экваториальной плоскости. Между пузырьками располагаются тяжи эндоплазматической сети, впоследствии обеспечивающие контакт между двумя дочерними клетками. Тут же образуется и система плазмодесм, пронизывающих клеточные стенки.

В результате роста клеточной перегородки дочерние клетки оказываются разобщенными срединной пластинкой - будущей клеточной оболочкой. Процесс образования новой клеточной оболочки после митоза происходит следующим образом. Утолщение срединной пластинки осуществляется благодаря присоединению к ней с обеих сторон новых пузырьков Гольджи, вследствие чего молодая клеточная оболочка приобретает бугристую поверхность и превращается в так называемую первичную оболочку. Это вновь возникшее трехслойное образование состоит из изотропного геля, гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Так образуется матрикс клеточной оболочки, представляющий собой аморфную пластичную массу сильно гидратированных углеводов.

После завершения формирования структуры первичной оболочки в ее пластичном матриксе появляются элементарные фибриллы целлюлозы, придающие ей эластичность, прочность и анизотропность. По своим физическим свойствам, целлюлоза - гидрофильный коллоид. Рентгеноструктурные исследования показали, что молекулы целлюлозы, получившие название микрофибрилл, собраны в нитевидные субмикроскопические структуры, в которых они образуют строго ориентированные пучки - кристаллические зоны, чередующиеся с аморфными участками, где молекулы целлюлозы не упорядочены.

Вторичные слои оболочки состоят из плотно сомкнутых микрофибрилл, расположенных либо параллельно длинной оси клетки, либо по спирали. Диаметр микрофибрилл, меняющийся в зависимости от типа ткани, обычно остается постоянным в процессе онтогенеза клетки, но оболочка, в зависимости от выполняемых функций, претерпевает ряд глубоких физико-химических превращений, которые определяют характер ее дифференциации.

Следует отметить, что аппарат Гольджи участвует лишь в построении пластического материала клеточной оболочки, скелетный же остов ее формируется плазмалеммой, которая является не чем иным, как слоем слившихся мембран пузырьков Гольджи. Как видно из электронных микрофотографий, рост клеточной оболочки происходит благодаря выделению содержимого пузырьков Гольджи в периплазматическое пространство и слиянию их мембран с плазмалеммой.

Дальнейший рост клеточной оболочки осуществляется путем ее растяжения - интуссусцепции. В дифференцирующихся клетках камбия пузырьки Гольджи, приближаясь к поверхности клетки, укрупняются и, образуя выпячивания, захватывают гиалоплазму для растяжения клеточной оболочки и одновременного увеличения поверхности плазмалеммы. Этот процесс переноса матрикса цитоплазмы, ограниченный определенными участками, происходит с исключительной быстротой путем экзоцитоза. При этом локальный рост путем интуссусцепции легче всего наблюдать на удлиняющихся клетках, которые, не делясь, растут апикально, например на корневых волосках, пыльцевых трубках, ризоидах и т. п.

Митоз является завершающим этапом в цепи процессов, составляющих в совокупности митотический цикл.

4. Значение митоза

Самое важное событие, происходящее во время митоза, - это равное распределение удвоившихся хромосом между двумя дочерними клетками. Митоз протекает в животных и растительных клетках почти одинаково, но имеется и ряд различий. В результате митоза получаются два ядра, содержащие каждое столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Эти хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, поэтому гены их содержат совершенно одинаковую наследственную информацию.

Дочерние клетки генетически идентичны родительской клетке, так что никаких изменений в генетическую информацию митоз внести не может. В результате митозов число клеток в организме увеличивается (процесс, известный под названием гиперплазии), что представляет собой один из главных механизмов роста. Многие виды животных и растений размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток. Кроме того, митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей (например, ног у ракообразных) и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.

ВОПРОС37

Главные механизмы пролиферативного цикла, обеспечивающие поддержание генетического гомеостаза (редупликация, равномерное распределение генетического материала).

СМОТРИ ВОПРОС36

ВОПРОС38

Регуляция митоза. Значение эндомитоза и политении для нормального функционирования многоклеточного организма. Прямое деление клетки — амитоз

Регуляция митоза. В организме М. контролируются системой нейрогуморальной регуляции, которая осуществляется нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной и половых желёз, а также местными факторами (продукты тканевого распада, функциональная активность клеток). Взаимодействие различных регуляторных механизмов обеспечивает как общие, так и местные изменения митотической активности. М. опухолевых клеток выходят из-под контроля нейрогуморальной регуляции.

Выражением регуляции М. в связи с взаимодействием организма и среды служит суточный ритм деления клеток. В большинстве органов ночных животных максимум М. отмечается утром, а минимум — в ночное время. У дневных животных и человека отмечается обратная динамика суточного ритма. Суточный ритм М. — следствие цепной реакции, в которую вовлекаются ритмические изменения внешней среды (освещённость, температура, режим питания и др.), ритм функциональной активности клеток и изменения процессов обмена веществ.

Эндомитоз , удвоение числа хромосом в ядрах клеток многих растительных и некоторых животных организмов. При Эндомитоз, в отличие от митоза, не разрушаются ядерная оболочка и ядрышко, не образуется веретено деления клетки и не происходит реорганизация цитоплазмы, однако, как и при митозе, хромосомы проходят цикл спирализации и деспирализации. Повторные Эндомитоз приводят к возникновению гигантских полиплоидных (см. Полиплоидия) ядер, отчего в клетке увеличивается содержание дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Эндомитоз называют также процесс многократного удвоения нуклеопротеидных нитей - хромонем, составляющих основу хромосом, без увеличения числа последних; в результате образуются гигантские (политенные) хромосомы, что также связано со значительным увеличением в ядрах количества ДНК.

Политения (от поли... и лат. taenia — повязка, лента), наличие в ядре некоторых соматических клеток гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих в сотни раз обычные. П. приводит к значительному увеличению плоидности ядер (до 32768 n у хирономуса). П. впервые описана француским цитологом Э. Бальбиани в 1881. Политенные хромосомы обнаруживаются в клетках личинок ряда двукрылых (хирономус, дрозофила), у простейших и в некоторых клетках растений. П. — результат многократных репликаций хромосом без последующего деления клетки или её ядра (см. Эндомитоз). Для гигантских хромосом характерна специфичность расположения дисков, что позволяет составлять цитологические карты хромосом и изучать функциональную активность их отдельных участков.

Амитоз

Амитотическое деление ядер

Амитоз, прямое деление ядра, один из способов деления ядра у простейших, в растительных и животных клетках. А. впервые был описан немецким биологом Р. Ремаком (1841); термин предложен гистологом В. Флеммингом (1882). При А., в отличие от митоза, или непрямого деления ядра, ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются, веретено деления в ядре не образуется, хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном) состоянии, ядро или перешнуровывается или в нём, внешне неизменном, появляется перегородка; деления тела клетки — цитотомии, как правило, не происходит (рис.); обычно А. не обеспечивает равномерного деления ядра и отдельных его компонентов.

Изучение А. осложняется ненадёжностью его определения по морфологическим признакам, поскольку не каждая перетяжка ядра означает А.; даже выраженные "гантелевидные" перетяжки ядра могут быть преходящими; ядерные перетяжки могут быть и результатом неправильного предшествующего митоза (псевдоамитоз). Обычно А. следует за эндомитозом. В большинстве случаев при А. делится только ядро и возникает двуядерная клетка; при повторных А. могут образовываться многоядерные клетки. Очень многие двуядерные и многоядерные клетки — результат А. (некоторое число двуядерных клеток образуется при митотическом делении ядра без деления тела клетки); они содержат (суммарно) полиплоидные хромосомные наборы (см. Полиплоидия).

У млекопитающих известны ткани как с одноядерными и двуядерными полиплоидными клетками (клетки печени, поджелудочной и слюнных желёз, нервной системы, эпителия мочевого пузыря, эпидермиса), так и только с двуядерными полиплоидными клетками (клетки мезотелия, соединительные ткани). Дву- и многоядерные клетки отличаются от одноядерных диплоидных (см. Диплоид) большими размерами, более интенсивной синтетической деятельностью, увеличенным количеством различных структурных образований, в том числе хромосом. От одноядерных полиплоидных клеток дву- и многоядерные отличаются главным образом большей поверхностью ядра. На этом основано представление об А. как способе нормализации ядерно-плазменных отношений в полиплоидных клетках путём увеличения отношения поверхности ядра к его объёму. Во время А. клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. Во многих случаях А. и двуядерность сопутствуют компенсаторным процессам, протекающим в тканях (например, при функциональных перегрузках, голодании, после отравления или денервации). Обычно А. наблюдается в тканях со сниженной митотической активностью. Этим, по-видимому, объясняется увеличение по мере старения организма числа двуядерных клеток, образующихся путём А. Представления об А. как форме дегенерации клеток не подкрепляются современными исследованиями. Несостоятелен и взгляд на А. как на форму деления клеток; имеются лишь единичные наблюдения амитотического деления тела клетки, а не только её ядра. Правильнее рассматривать А. как внутриклеточную регулятивную реакцию.

ВОПРОС39

Мейоз как процесс формирования гаплоидных гамет. Фазы мейоза, их характеристика и значение

Мейоз (или редукционное деление клетки) — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с гаметогенезом — образованием специализированных половых клеток, или гамет, из недифференцированных стволовых.

С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках). Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счете, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет. Определенные ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные мутации (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).

Фазы мейоза

Мейоз состоит из 2 последовательных делений с короткой интерфазой между ними.

Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий:

Лептотена или лептонема — упаковка хромосом.

Зиготена или зигонема — конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами.

Пахитена или пахинема — кроссинговер (перекрест), обмен участками между гомологичными хромосомами; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой.

Диплотена или диплонема — происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.

Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.

Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.

Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся и хромосомы расходятся к полюсам. Важно отметить, что, из-за конъюгации хромосом в зиготене, к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе.

Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления.

Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и два так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений).

ВОПРОС40

Реком­бинация наследственного материала, ее медицинское и эволюционное значение. Рекон.

Рекомбинация генов - появление новых сочетаний генов, ведущее к новым комбинациям признаков у потомства. Единицей рекомбинации служит рекон. Рекомбинация генов - универсальный механизм, свойственный всему живому. У высших организмов рекомбинация осуществляется при независимом расхождении хромосом в мейозе. У многих микроорганизмов механизм рекомбинации состоит в обмене участками молекул нуклеиновых кислот.

РЕКОМБИНАЦИЯ

(от лат. re — приставка, здесь означающая возобновление, повторпость действия, и ср.-лат. combinatio — соединение), перераспределение генетич. материала родителей в потомстве, приводящее к наследственной комбинативной изменчивости живых организмов, важной при эволюц. преобразованиях. Универсальный биол. механизм, свойственный всем живым системам — от вирусов до высших растений и животных. Для осуществления Р. у эукариот существует половой процесс, у прокариот — конъюгация, трансформация и трансдукция, а у вирусов — совместная инфекция. Р. происходит в результате расхождения гомологичных хромосом в мейозе или за счёт взаимодействия молекул ДНК, результатом к-рого является перенос участков ДНК с одной молекулы на другую (Р. .в узком смысле). Перенос может быть взаимным (реципрокная Р.) и односторонним (нереципрокная Р.). Р. может наблюдаться в соматич. и половых клетках, хотя в митотически делящихся клетках частота Р. ниже, чем в мейозе. Различают 3 типа Р. в узком смысле: общую, сайтспецифич. и незаконную (неправильную). Общая Р., или кроссинговер, у эукариот — обмен между гомологичными последовательностями ДНК, к-рый происходит по всему геному. Она осуществляется в диплоидных и мерозиготных (содержащих часть генома одной или двух объединяющихся клеток или гамет) клетках за счёт процессов разрыва и перевоссоединения гомологичных участков ДНК. При этом формируются гибридные молекулы значит, протяжённости (ок. 1000 пар нуклеотидов), образуемые нитями из разных рекомбинирующих молекул ДНК на основе их комплементарности. Сайтспецифич. Р. происходит в строго огранич. участках генома размером 10—20 пар нуклеотидов, напр. при включении профагов в геном бактерий. Под незаконной Р., механизм к-рой изучен недостаточно, понимают взаимодействие негомологичных молекул ДНК, приводящее к структурным перестройкам генетич. материала: транслокациям, инверсиям, делениям и т. д. (см. ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ). На основе Р., напр., определяют принадлежность генов к той или иной группе сцепления, строят генетич. карты, отражающие порядок расположения генов в группах сцепления, определяют аллельность мутаций со сходным фенотипич. проявлением. Целенаправленное получение рекомбииантных (гибридных) ДНК лежит в основе генетической инженерии.

Рекон, элементарная единица генетической рекомбинации, или минимальное расстояние между двумя точками хромосомы, в пределах которых возможна рекомбинация. Термин введён в 1957 американским генетиком С. Бензером. В дальнейшем изучение рекомбинации между близкими мутациями у бактерий показало, что она возможна даже между соседними звеньями полимерной цепи ДНК, т. е. ближайшими нуклеотидами. Т. о., оказалось, что Р. — то же, что нуклеотидное звено цепи ДНК. В связи с этим термин "Р." вышел из употребления.

ВОПРОС41