Клеточный цикл охватывает промежуток времени от одного деления клеток до другого деления с образованием двух новых клеток. В митотическом цикле выделяют две главные стадии: интерфазу и митоз (рис. 15).
Митоз — способ клеточного деления. Он обеспечивает точную передачу генетической информации от материнской клетки к дочерним. Сначала происходит закономерное удвоение числа хромосом в исходной клетке. Затем хромосомы равномерно распределяются в клетках-потомках.
Интерфаза — промежуток между двумя митозами. Она объединяет три периода: пресинтетический G1, синтетический S и постсинтетический G2.
Пресинтетический период состоит из процессов, которые подготавливают синтез ДНК. Это увеличение содержания РНК и белка. Период продолжается от нескольких часов до нескольких суток.
Синтетический период включает ряд процессов, в которых происходит синтез ДНК и редупликация хромосом. в результате содержание ДНК в ядре удваивается. Оно становится равным 4 с.
Постсинтетический период — это стадия непосредственной подготовки к митозу. в клетке накапливается энергия (АТФ). Она необходима для кинетики внутриклеточных процессов. Эти процессы приводят к равномерному распределению наследственного материала в клетках-потомках. Длится 3-4 часа.
Митотический аппарат клетки - это совокупность внутриклеточных структур, которые с началом митоза образуются из центросомы.
Митоз - короткий период клеточного цикла. Сущность его заключается в конденсации содержимого ядра и выявлении в нем хромосом, состоящих из двух хроматид. Хроматиды равномерно распределяются между двумя дочерними клетками.
в митозе выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Профаза. Сначалацентросома раздваивается на две центриоли. Они расходятся в противоположные стороны и формируют два полюса клетки. Между ними образуется ахроматиновое веретено. Оно состоит из тонких белковых нитей. формируется митотический аппарат клетки. Он состоит из микротрубочек и связанных с ними белков. Ядро клетки несколько увеличивается в размерах. В нем выявляются хромосомы в виде тонких нитевидных структур. Вся группа хромосом выглядит в виде клубка. Ядрышки уменьшаются в размерах и исчезают. В конце профазы ядерная оболочка растворяется, а хромосомы максимально укорачиваются и отделяются друг от друга.
Метафаэа. Хромосомы расположены по экватору клетки. Каждая хромосома состоит из двух тесно связанных хроматид. Такие двойные хромосомы прикрепляются к веретену деления с помощью кинетохор. их свободные концы обращены к периферии. Образуется фигура, которая называется «материнской звездой» или метафазной пластинкой.
Анафаза. Все хромосомы синхронно разделяются на сестринские хроматиды. Они начинают движение к противоположным полюсам. Основное правило анафазы: хроматиды от одной хромосомы расходятся в разные стороны. Движение связано с укорочением микротрубочек кинетохора. В анафазе хроматиды называют дочерними хромосомами. В конце анафазы дочерние хромосомы сближаются у противоположных полюсов. Здесь они образуют две «дочерние звезды».
Телофаза – заключительная стадия митоза. В эту фазу ядро восстанавливается. Хромосомы деспирализуются. Они не различаются как отдельные морфологические структуры. Ахроматиновое веретено растворяется. формируются ядерные мембраны.
Затем начинается цитокинез. Это деление цитоплазмы. В животных клетках оно происходит путем образования перетяжки между ядрами.
В растительных клетках, имеющих относительно твердую оболочку, такой механизм деления цитоплазмы невозможен. Здесь строится новая клеточная стенка. Она имеет вид пластинки из плотных гранул и волоконец, расположенной строго по экватору. В результате клетка делится на две симметричные половинки.
Биологическое значение митоза. Митоз обеспечивает одинаковое разделение хромосом между дочерними клетками и определяет рост организма.
Амитоз — прямое деление ядра клетки. При амитозе сохраняется интерфазное состояние ядра. хорошо видны ядрышко и ядерная мембрана. хромосомы не выявляются. Хромосомы распределяются неравномерно в дочерних клетках. Иногда образуется двуядерная клетка. амитоз происходит, например, в скелетной мускулатуре, клетках кожного эпителия, соединительной ткани и некоторых других. также он происходит в патологических клетках.
Эндомитоз (гр. endon — внутри). При эндомитозе после репродукции хромосом деления клетки не происходит. Это приводит к увеличению числа хромосом иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Образуются полиплоидные клетки. Эндомитоз встречается, например, в клетках печени.
Мейоз — биологический процесс в период созревания половых клеток. диплоидные яйцеклетки делятся непрямым путем. в результате образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом.
Мейоз включает первое и второе мейотическое деление.
Первое мейотическое деление (редукционное). Первому делению предшествует интерфаза. в ней происходит синтез ДНК. Однако профаза I мейотического деления отличается от профазы митоза. Она состоит из пяти стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Поэтому профаза первого деления является наиболее сложным и длительным этапом мейоза.
В метафазе первого деления хромосомы, соединенные в бивалентах, располагаются по экватору.
В анафазе I происходит расхождение к полюсам клетки гомологичных хромосом из каждой пары, а не хроматид. В этом принципиальное отличие от аналогичной стадии митоза.
Телофаза I. Происходит формирование двух клеток с гаплоидным набором хромосом (например, у человека – 23 хромосомы). однако количество ДНК сохраняется равным диплоидному набору.
Второе мейотическое деление (эквационное). Сначала идет короткая интерфаза. в ней синтез ДНК отсутствует. Затем следуют профаза II и метафаза II. В анафазе II расходятся не гомологичные хромосомы, а только их хроматиды. Поэтому дочерние клетки остаются гаплоидным. ДНК в гаметах - вдвое меньше, чем в соматических клетках.
Биологическое значение мейоза состоит в следующем:
