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», которые стимулируют деление рядом лежащих клеток;

• действие «раневых гормонов», которые выделяют поврежденные клетки и стимулируют деление клеток неповрежденных.

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). Образование оболочек дочерних клеток у животных начинается с периферии материнской клетки, у растений – от центра к периферии. Клеточная мембрана образуется при слиянии пузырьков эндоплазматической сети. Если цитокинез задерживается, образуются многоядерные клетки. Итог митоза:

Воздействия на клетку факторов окружающей среды в период митотического деления могут быть причиной повреждения хромосом, нарушения веретена деления или цитокинеза, что, в свою очередь, приведет к мутациям – полиплоидии или гетероплоидии.

Разновидностями митоза являются эндомитоз, политения и мейоз.

Эндомитоз – это репродукция (удвоение) хромосом без деления ядра. Он приводит к образованию полиплоидных клеток.

При политении происходит многократное удвоение хроматид. Хроматиды не расходятся, образуя политенные (многонитчатые) хромосомы.

Они встречаются в слюнных железах мухи дрозофилы.

Мейоз – это особое деление соматических клеток половых желез, которое приводит к образованию гамет. Мейоз состоит из двух делений – мейоз I и мейоз II. Каждое деление имеет четыре фазы: профаза I и профаза II, метафаза I и метафаза II, анафаза I и анафаза II, телофаза I и телофаза II

Самой сложной является профаза мейоза I. Она 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.