Митоз и мейоз

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Размножение и развитие многоклеточных живых организмов происходит путём деления клеток. В природе существует несколько вариантов этого процесса.

Мы рассмотрим два из них, наиболее распространённых и важных: митоз и мейоз. Они радикально отличаются друг от друга, но в то же время имеют и общие черты, о чём будет сказано ниже.

Митоз и его фазы

Митозом называется непрямое деление нервных, мышечных и других соматических (неполовых) клеток. Этот способ размножения – самый распространённый в природе.

Митоз включает в себя 4 стадии:

1. Профаза – идёт спирализация хромосом; исчезает оболочка ядра; возникает веретено деления – к нему прикрепляются хромосомы.
2. Метафаза – завершается спирализация хромосом, образуется экваториальная пластина.
3. Анафаза – хромосомы распадаются на две хроматиды, которые устремляются к полюсам клетки.
4. Телофаза – идёт деспирализация хромосом; создаётся ядерная оболочка; разделяется цитоплазма; возникают 2 диплоидные клетки.

Конечная цель всего процесса деления – доставка генетического кода от исходной (родительской) клетки до дочерних клеток и там равномерно его распределить. В итоге вновь образованные клетки становятся генетически тождественны материнским.

Период подготовки клетки к делению называется интерфазой. На этом этапе клетка растёт и развивается, что сопровождается синтезом белка, редупликацией ДНК и увеличением числа органоидов в цитоплазме.

Длительность интерфазы в делящихся клетках животных и растений колеблется в пределах 10-20 часов, в то время как собственно митоз продолжается порядка 1,5-2 часов.

У одноклеточных организмов, в стареющих клетках и при патологиях встречается амитоз: прямое деление, когда клетка делится на две и более части путём перетяжки. Характерными признаками процесса являются:

1. хромосомы минуют стадию спирализации;
2. отсутствует веретено деления;
3. деление происходит сразу же после удвоения ДНК;
4. между дочерними клетками ДНК распределяется неравномерно, что ведёт к спонтанной передаче генетического материала.

Амитоз занимает больше времени, чем митоз. Число дочерних клеток увеличивается, при этом могут появиться не только двухъядерные, но и многоядерные клетки. У животных (в том числе и у человека) амитоз наблюдается в органах, работающих при интенсивной нагрузке (хрящевые ткани, печень, роговица глаза).

У растений этот способ деления встречается в растущих клубнях картофеля, в завязи пестика. Претерпевшая амитоз клетка не может вступить в митотический цикл ввиду того, что хромосомы не удваиваются и бессистемно распределяются между дочерними клетками.

Мейоз и его фазы

Мейоз – это особенность деления половых (соматических) клеток, когда из материнской диплоидной клетки получаются 4 дочерние гаплоидные клетки, т.е. с редуцированным (уменьшенным в 2 раза) набором хромосом.

Особенностью процесса является то, что он протекает в два последовательных этапа. При этом интерфаза между первым и вторым этапом отсутствует (точнее, она есть, но столь коротка, что ей можно пренебречь).

Сокращение числа хромосом – важнейшая составляющая мейоза. Без этого было бы невозможно поддерживать постоянство набора хромосом, передающихся очередному поколению.

Мейоз претерпевает те же 4 стадии, что и митоз, но эти стадии протекают дважды: на первом и втором этапе деления.

На первом этапе (редукционное деление) происходят следующие процессы:

1. Профаза I – идёт спирализация хромосом и расхождение хроматид; исчезает оболочка ядра; конъюгация (образование бивалентов как результат соединения гомологичных хромосом) и кроссинговер (взаимный обмен участками хромосом с передачей генетического материала).
2. Метафаза I – биваленты вытягиваются вдоль экватора; формируется веретено деления.
3. Анафаза I – раздел бивалентов на хромосомы, которые нитями веретена притягиваются к полюсам клетки.
4. Телофаза I – редукция хромосом; разделение цитоплазмы; создание ядерной оболочки; возникновение клеточной стенки.

Результатом первой стадии является образование 2-х дочерних клеток, в которых содержится одинарный (гаплоидный) набор хромосом.

После этого сразу же начинается второй цикл деления.

1. Профаза II – аналогична профазе I, за исключением конъюгации и кроссинговера.
2. Метафаза II – появляется экваториальная пластина; хроматиды крепятся к веретену деления.
3. Анафаза II – аналогична анафазе при митозе.
4. Телофаза II – аналогична телофазе при митозе за исключением того, что образуются четыре гаплоидные клетки.

После того как родительские гаметы сливаются (т.е. после процесса оплодотворения), образуется полноценная диплоидная клетка (зигота), несущая полный набор хромосом и дающая начало новой жизни.

Отличие митоза от мейоза

Кардинальное различие между митозом и мейозом состоит в том, что в первом случае делятся соматические клетки, а во втором – половые. Второй важный момент: митоз протекает в одну стадию, в то время как мейоз является двухстадийным процессом.

Наконец, после митоза образуются две дочерние клетки, а набор хромосом не изменился (остался диплоидным). По завершении мейоза возникают четыре гаметы с редуцированным (уменьшенным в 2 раза) хромосомным набором. Тем не менее, на некоторых фазах оба процесса имеют идентичные схемы деления, хотя и со смещением по времени.

Для наглядности главные отличительные особенности обеих явлений сведены в нижеследующую таблицу.

И митоз, и мейоз имеют огромное значение для жизнедеятельности эукариот.

Без митоза не может произойти обновление клеток, регенерация органов и тканей. Образование новых органов у растений (корней, стеблей, листьев) – также результат митоза.

Благодаря мейозу при половом размножении поддерживается постоянство хромосом, что сохраняет генетическую целостность вида.

А вот у простейших организмов (прокариот) и элементарных ядерных организмов (инфузория, амёба) способ деления другой – бинарное деление надвое. Но это уже другая тема.