Жизненный цикл и митотический циклы. Митоз, его биологическое значение.

Клеточный, или жизненный, цикл клетки – это период времени от появления клетки до ее гибели или до конца следующего клеточного деления. Периоды жизненного цикла соматических клеток: рост и дифференцировка, выполнение специфических функций, подготовка к делению (размножению), деление.

       Для большинства клеток характерен митотический цикл – период подготовки ее к делению (интерфаза) и само деление (митоз).

       Интерфаза включает три периода: Сразу после деления клетки начинается пресинтетический период. Содержание генетического материала – 2n1chr2c. В среднем этот период продолжается 12 часов, но может занимать несколько месяцев. В этот период клетка растет, начинает выполнять свои функции, идут активные процессы синтеза РНК, белков, нуклеотидов ДНК, увеличивается число рибосом, накапливается энергия в молекулах АТФ.

       В синтетический период происходит репликация молекул ДНК. Содержание генетического материала становится 2n2сhr4c. Удваиваются центриоли клеточного центра. Синтезируются РНК, АТФ и белки-гистоны. Клетка продолжает выполнять свои функции. Продолжительность периода – до 8 часов.

       В постсинтетический период клетка готовится к митотическому делению. Накапливается энергия, активно синтезируются РНК и преимущественно ядерные белки и белки ахроматинового веретена деления. Содержание генетического материала не изменяется: 2n2chr4с. К концу периода затухают все синтетические процессы, меняется вязкость цитоплазмы, ядерно-цитоплазматическое отношение достигает критической величины. Клетка начинает делиться.

       Митоз, мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика

 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»;

       • действие «раневых гормонов».

       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 

        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).

Мейоз. Особенности первого и второго деления. Биологическое значение мейоза.

Мейоз – это особое деление соматических клеток половых желез, которое приводит к образованию гамет. Профаза имеет 5 стадий:

       1- лептотена: хроматин спирализуется, образуются тонкие хроматиновые нити, которые начинают движение друг к другу центромерными участками; генетический материал – 2n2chr4c.

       2 – зиготена: начинается конъюгация коротких, толстых хроматиновых нитей (хромосом), которые соединяются по всей длине; генетическая информация не изменяется – 2n 2chr4c.

       3 – 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;

       4 – диплотена: продолжают действовать силы отталкивания, но хромосомы остаются соединенным в области хиазм (перекрестов); содержание генетического материала сохраняется – 1n biv 4chr4с;

       5 – 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.

       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 телофазу мейоза 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 информации1n1chr1с. 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.