29042014

Митоз и мейоз

Добавил: Luckyman в раздел Познавательное | Комментариев: 0 | Просмотров: 8089
Митоз и мейоз

Рост, заживление, рождение потомства — в основе всех этих биологических процессов лежит способность клеток к делению. Существует два вида клеточного деления: митоз и мейоз.

Клетки — это строительный материал организма. Каждая часть нашего тела, будь то сердце, печень, желудок, нервы или даже кровь, состоит из клеток. Функции каждой клетки и особенности её развития во многом определяются её ДНК. ДНК несёт в себе гены — набор «инструкций», контролирующих развитие и свойства клетки. Все мы наследуем наши гены от родителей.
У клеток животных и растений есть «центр управления» — ядро, в котором находится ДНК. Ядро окружено гелеобразной цитоплазмой, в которой содержатся различные мини-органы, или органеллы. Всё содержимое клетки заключено в плазматическую мембрану.
У клеток существует свой жизненный цикл. Типичный жизненный цикл клетки включает два основных этапа. На первом этапе — так называемой интерфазе — клетка растёт и производит белки и другие вещества. Клетки тела размножаются посредством процесса, который называется митозом. Это второй этап жизненного цикла клетки. Появляются новые клетки, а отжившие клетки заменяются, так что весь организм может продолжать расти. Во время митоза клетка делится, образуя пару новых, или дочерних, клеток. Однако для того, чтобы нормально функционировать, каждой дочерней клетке необходим полный геном (полный набор генов организма). Как же клеткам удаётся его получить?

Хроматин
Большинство клеток нашего тела, кроме половых клеток, содержат два комплекта молекул ДНК.
Один комплект ДНК мы получаем от матери, а другой — от отца. Оба набора очень похожи, но не идентичны. Молекулы ДНК вместе с белками «упакованы» в сложное вещество — хроматин. Во время интерфазы хроматин клеток тела остаётся в ядре.

Что происходит в процессе митоза?
Во время интерфазы идёт подготовка к делению клетки. Пара крошечных «стержней» — центриолей — начинает реплицироваться (копировать самих себя). Реплицируется и ДНК клетки. Это неотъемлемая часть процесса, поскольку обе клетки, образовавшиеся в результате клеточного деления, нуждаются в собственном полном наборе ДНК.
Митоз начинается с того, что хроматин отделяется от других белков ядра. Волокна хроматина утолщаются и укорачиваются, а потом скручиваются в структуры, похожие на колбаски. Они называются хроматидами. Поскольку ДНК клетки самореплицировалась, образовались две идентичные копии каждой хроматиды.
Идентичные пары хроматид связываются друг с другом, образуя X-образные структуры — хромосомы. Участок в середине X, где соединяются две хроматиды, называется центромерой.

КОГДА ВОЗНИКАЕТ МЕЙОЗ?

Жизненный цикл клеток, которые делятся, формируя половые клетки, такой же, как и у любой другой клетки, хотя эти циклы могут длиться на протяжении многих лет. Если ты девочка, то оогенез — процесс формирования яйцеклеток — начался ещё до твоего рождения. Однако завершение процесса мейоза откладывается до периода полового созревания, примерно до 13 лет. По достижении этого возраста мейоз продолжается регулярно: созревание одной яйцеклетки происходит каждый месяц до достижения 50 лет или около того. Если ты мальчик, производство сперматозоидов, или сперматогенез, начнётся приблизительно только в 14 лет. Потом этот процесс будет продолжаться до конца твоей жизни.



Веретено деления
Далее две пары центриолей, образовавшихся во время интерфазы, движутся по направлению к противоположным концам клетки.
Между парами образуется структура, которая называется веретеном деления. Веретено контролирует движение хромосом. В это же самое время начинает разрушаться мембрана, окружающая ядро, — ядерная оболочка.

Начало деления
Хромосомы начинают скручиваться все туже и туже. Они выстраиваются по экватору — в середине веретена. Центромеры хромосом прикрепляются к волокнам веретена. Затем клетка и веретено начинают растягиваться. Из-за этого происходит разрыв пары идентичных хроматид, образующих каждую хромосому. Хроматиды перемещаются всё дальше и дальше вдоль веретена к центриолям, расположенным на концах делящейся клетки.
Хроматиды (или дочерние хромосомы, как их принято называть) достигают концов клетки. Вокруг каждого набора хромосом формируется новая ядерная оболочка.
Хромосомы начинают разворачиваться, вновь образуя хроматин, и происходит разрушение веретена. Теперь всё готово для физического разделения одной клетки на две части.
Экватор клетки опутывают крошечные нити, происходит сужение клетки. Потом клетка распадается на две половины — дочерние клетки. Обе дочерние клетки содержат полный набор генов, идентичный набору исходной клетки.

ПОНЯТЬ ПРИРОДУ РАКА

Исследование клеточного цикла помогает биологам выяснить причины онкологических заболеваний. Раковые клетки делятся бесконтрольно. Из них формируются новообразования, которые называются опухолями. В некоторых раковых клетках могут быть дефектные гены, отвечающие за клеточное деление. Другие клетки вырабатывают собственные факторы роста, что приводит к непрерывному клеточному делению.


Производство половых клеток
Большинство клеток в нашем теле — диплоидные. Это означает, что они содержат два набора хромосом, от матери и от отца, в общей сложности их 46. В результате митоза образуются две дочерние клетки, каждая из которых имеет по 46 хромосом. Но что происходит при оплодотворении, когда сливаются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки?
Если бы половые клетки были диплоидными, то образовавшаяся зигота (оплодотворённая яйцеклетка, из которой развивается плод) имела бы четыре копии каждой хромосомы — 92 в общей сложности. Потомство подобного существа имело бы 184 хромосомы, и так далее. Чтобы избежать этого, половые клетки должны быть гаплоидными — то есть содержать лишь один набор хромосом. Благодаря этому зигота получает только правильное количество хромосом, а не больше.
При производстве сперматозоидов и яйцеклеток происходит клеточное деление другого типа. Биологи называют его мейозом. Процесс мейоза приводит к образованию гаплоидных клеток. Например, человеческий сперматозоид и яйцеклетка содержат 23 хромосомы, а не 46, как ядра других клеток организма.

Митоз и мейоз таблица



Митоз и мейоз


Чем отличается мейоз от митоза
Мейоз отличается от митоза ещё одной важной деталью. Митоз — это механизм постоянства. Он гарантирует, что во всех клетках организма будет присутствовать один и тот же набор генов.
Мейоз, напротив, способствует генетической изменчивости. Этот процесс приводит к тому, что ДНК исходной клетки отличается от ДНК произведённых половых клеток.
Небольшое различие между поколениями идёт на пользу организмам, которые размножаются половым путём, в том числе людям. На изменение может подействовать естественный отбор, который помогает организмам справляться с переменами, происходящими в окружающей среде. Разнообразие, которому способствует процесс мейоза, объясняет, почему мы похожи на своих родителей, братьев и сестёр, но не идентичны им.

Жизненный цикл клетки определяется особой группой белков, содержащихся внутри ядра, — ферментом, который называется циклинзависимой киназой, или CDK. Сама по себе CDK не влияет на клетку, но, когда она связывается с белком — циклином, — происходит изменение формы CDK. Это открывает так называемый «активный центр» CDK, после чего он «запускает» в клетке процесс подготовки к митозу.


Как происходит мейоз
Мейоз заставляет клетки делиться дважды, хотя ДНК клетки реплицируется только один раз. Основная цель первого деления — поддержание генетического разнообразия. Одна половина из 46 хромосом каждой клетки организма происходит от матери, а другая половина — от отца. Каждая пара хромосом называется гомологичной парой. Это означает, что они похожи по размеру и внешнему виду (за исключением половых хромосом, которые могут не совпадать), Каждая хромосома в гомологичной паре несёт в себе гены с одинаковыми признаками, такими как, например, цвет глаз. Однако каждая хромосома может содержать различные варианты этого гена — аллели. Один аллель может обусловить карие глаза, а другой даст голубые глаза.

Перед тем как в нашем организме может начаться процесс мейоза, клетки должны подготовиться к делению. Происходит репликация ДНК и центриолей. Как и при митозе, волокна хроматина утолщаются и одинаковые пары объединяются в центромере, образуя X-образные хромосомы. Но затем пары хромосом объединяются в структуры, которые называются тетрадами. Одна хромосома в тетраде состоит из двух копий кода ДНК, полученной от отца. Вторая, похожая хромосома, входящая в состав тетрады, получена от матери.

Митоз и мейоз

КАК ПРОИСХОДИТ ЗАЖИВЛЕНИЕ?

CDK обеспечивает внутренний контроль над клеточным циклом, но процесс митоза может быть также вызван химическими веществами, не содержащимися в самой клетке. Их называют факторами роста. Например, если ты порезался, вокруг раны собираются фрагменты клеток (тромбоциты), которые способствуют свёртыванию крови. Тромбоциты высвобождают из себя фактор роста, который проникает в соседние клетки, заставляя их делиться. Таким образом, рана вскоре начинает
заживать.


Перестановка генов
Хромосомы, формирующие тетрады, расположены рядом друг с другом. Соответствующие гены на каждой из них точно совпадают. В этот момент происходит первый процесс, который увеличивает генетическое разнообразие — кроссинговер (перекрёст).
Части каждой хромосомы в тетраде разрываются в соответствующих точках, и отрезки ДНК меняются местами. Из-за этого случайного процесса ДНК, которую мы наследуем от матери и отца, перемешивается.
Между тем ядерная оболочка растворяется и образуется веретено деления, которое толкает пары центриолей к противоположным концам клетки. Тетрады прикрепляются к веретену и смещаются к экватору, выстраиваясь вдоль него в случайном порядке. Хромосомы матери или отца могут попасть на любую из сторон. Тетрады разделяются, и хромосомы притягиваются к противоположным концам клетки. Затем клетка распадается, как в процессе митоза, и остаются две дочерние клетки.

Случайность, с которой выстраиваются тетрады, — это второй фактор генетического разнообразия, ведь хромосомы от матери или отца могут оказаться в любой дочерней клетке.
Благодаря кроссинговеру и случайному выстраиванию тетрад на веретене, ДНК дочерних клеток отличается от исходной ДНК. Теперь дочерние клетки снова делятся, образуя половые клетки. На этот раз ДНК не реплицируется. Процесс деления схож с митозом. Хромосомы выстраиваются на веретене, после чего притягиваются к противоположным концам каждой клетки, которая затем делится. Когда мейоз завершён, из одной оригинальной клетки получились четыре половые клетки. Каждая из этих клеток содержит только один набор хромосом — другими словами, эти клетки гаплоидные. Каждая из них может сливаться с половой клеткой партнёра и образовать зиготу.

Комментарии пользователей

Информация Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Вход/Регистрация

Наш опрос

Вы хорошо учились в школе?
Да
Нет
Иногда :)
Я еще учусь