Мейотическое деление клеток

Половое размножение — это возможность многократного увеличения потомства и передачи ему необходимых генетических признаков. Данные факторы с самого начала эволюции способствовали естественному отбору и устанавливали скорость изменений организмов.

Передача генетических признаков у растений, животных и людей происходит через половые клетки — яйцеклетки и сперматозоиды. Если бы половые клетки имели полный набор генетических характеристик, то после их слияния зарождался бы организм с удвоенным набором.

Известно, что число хромосом строго определено. Если происходит изменение в заданном наборе, то это приводит к развитию тяжелых патологий у плода или же к его гибели. Механизм, который в два раза уменьшает количество хромосом — мейотическое деление клеток (мейоз).

Мейоз происходит методом двух делений в последовательном порядке. Редукционное деление (первое) приводит к удвоенному уменьшению количества хромосом. Второе деление направлено на уравнивание хромосом (эквационное деление), в целом повторяющее митоз. Мейоз состоит из ряда фаз, в ходе которых хромосомы изменяются:

• профаза;
• метафаза;
• анафаза;
• телофаза.

Фазы аналогичны фазам митоза.

Профаза. Происходит увеличение ядра, оболочка фрагментируется. Процесс спирализации приводит к формированию тонких нитей хромосом. Уже по окончанию профазы заметно, что хромосома состоит из двух хроматид. Хромосомы находятся в беспорядочном положении в цитоплазме клетки. Центросомы расходятся к противоположным полюсам.

Метафаза. На данной стадии хромосомы достигают наибольшей спирализации и размещаются на экваторе. В этой фазе можно легко пересчитать количество хромосом и изучить их морфологию.

Анафаза. В этой фазе каждая хромосома распадается на равные хроматиды, расходящиеся к противоположным полюсам. Из-за идентичности хроматид у полюсов клетки создается равнозначный генетический материал.

Телофаза. Фаза, в которой дочерние хромосомы деспирализуются, и ДНК становится возможным транскрибировать. Далее образуется ядерная оболочка вокруг хромосом, а в ядрах - ядрышки. Нити распадаются и на этом процесс кариокинеза заканчивается. Затем начинается цитокинез. Следовательно, в процессе митоза образуются две дочерние клетки с аналогичным хромосомным набором.

Биологическое значение мейоза

Мейотическое деление клеток обеспечивает передачу генетического материала потомкам. Мейоз — это один из самых важных этапов в половом размножении. В процессе происходит уменьшение хромосом от числа 46 до 23 (у человека).

Комбинативная изменчивость, которая обеспечивает генетическую уникальность человека, достигается мейотическим делением.

Мейотическое деление называют делением созревания, так как формирование гамет напрямую связано с редукцией хромосом.

Значение митоза в биологических процессах

Митоз — это непрямое деление клеток, способствующее зарождению двух дочерних клеток с равным набором хромосом из одной соматической. Митоз длится от 2 до 3 часов у растительных клеток, а у животных — от 30 до 60 минут.

Роль митоза заключается в создании клеток с одинаковым генетическим материалом. Достигается это методом репликации, когда ДНК удваиваются и воспроизводятся две равные хроматиды, впоследствии распределяющиеся между клетками. Митоз является необходимым для адекватного развития многоклеточного организма.

Амитоз

Амитоз — это прямое деление ядра методом перетяжки. Встречается у одноклеточных, например, у полиплоидных ядер инфузорий. Кроме того, таким способом делятся некоторые физически ослабленные, постепенно отмирающие клетки животных или растений. Также амитоз характерен для разных злокачественных процессов, воспалений и т.д.

Что касается растений, то амитоз имеется в эндосперме семян, черешках листьев.

Для животных и людей амитоз характерен для клеток роговицы глаза, печени и хрящей.

При таком типе деления часто происходит редукция одного ядра. Возможно возникновение двух- или многоядерной клетки. В случае, когда после деления ядра осуществляется деление цитоплазмы, то распределение ДНК и клеток происходит хаотично.

Гибель клеток

В многоклеточных организмах очень часто наблюдается смерть клеточных групп или клеток в отдельности. Существует две категории гибели клеток: некроз (необратимое отмирание) и апоптоз (фрагментация клетки на отдельные тельца).

Деление клеток и онкологические заболевания

Процесс деления находится под контролем двух генов — протоонкогенов и генов-супрессоров.

Протоонкогены выполняют функцию блокирования белков, которые стимулируют деление клеток. Гены-супрессоры препятствуют делению клеток.

Спровоцировать мутирование клеток способно химическое воздействие канцерогенов, вирусы и лучи. Происходят изменения в ДНК-структуре, способствующие превращению протоонкогенов в активные онкогены. Таким образом, нарушения в процессе деления клеток приводят к образованию опухолей.

Клетки с измененным ДНК имеют свойство саморазрушаться путем запрограммированного отмирания клеток (апоптоза), останавливая рост опухолей. Однако не во всех случаях развитие опухоли прекращается.