Митоз, мейоз

Клеточный цикл — это период жизни клетки от её образования путём деления материнской клетки до собственного деления на две дочерние клетки или гибели. Клеточный цикл обеспечивает рост, развитие и размножение клеток, а также поддержание генетической информации в организме.

Митотический цикл — совокупность процессов, которые происходят в клетке от одного деления до следующего, приводящие к образованию новых клеток. Существует два типа клеточных делений: митоз (непрямое деление клетки) и мейоз деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом вдвое).

Митоз включает четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

В профазе происходят биохимические изменения, которые подготавливают клетку к делению: снижается вязкость кариоплазмы, увеличивается объём ядра и разрушается ядрышко. Уплотнение хромосом происходит за счёт многоуровневой спирализации ДНК, что позволяет хромосомам становиться хорошо различимыми.

Прекращается экспрессия генов. Начинает формироваться митотическое веретено — одна из главных структур аппарата клеточного деления, ответственная за распределение хромосом между дочерними клетками. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Ядерная оболочка исчезает.

Генетический материал — 2n4c (n — число хромосом, c — число молекул ДНК).

Начальная стадия метафазы называется прометафаза.

Спирализация хромосом достигает максимума. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости веретена (а не всей клетки) примерно на равном расстоянии от обоих полюсов деления. Во время метафазы хромосомы расположены таким образом, что их кинетохоры обращены к противоположным полюсам. Такое расположение хромосом называется метафазной пластинкой. Кинетохоры хромосом соединяются с полюсами делящейся клетки при помощи нитей веретена деления.

Генетический материал — 2n4c.

Анафаза — самая короткая стадия митоза, которая начинается разделением и последующим расхождением сестринских хроматид в направлении противоположных полюсов клетки. При этом сестринские хроматиды превращаются в самостоятельные дочерние хромосомы.

В этом периоде у каждого из полюсов формируется два диплоидных набора хромосом.

Генетический материал — 2 х 2n2c.

Хромосомы увеличиваются в объёме. Вблизи сгруппированных индивидуальных хромосом начинается слияние мембранных пузырьков, что даёт начало реконструкции ядерной оболочки.

Спирализованные хромосомы раскручиваются. Параллельно с процессами образования ядер дочерних клеток в телофазе начинается и заканчивается разборка микротрубочек веретена деления. Деполимеризация протекает в направлении от полюсов деления к экваториальной плоскости клетки.

Происходит цитокинез — деление тела клетки. В конце фазы образуются две генетически идентичные клетки.

Генетический материал — 2n2c + 2n2c.

Мейоз состоит из двух делений: первого (редукционного) и второго (эквационного). Каждое из них имеет четыре фазы (профазу, метафазу, анафазу и телофазу).

Происходит упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием и спирализацией хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются). Вязкость кариоплазмы снижается, объём ядра увеличивается, ядрышко разрушается.

Далее происходит конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.

В некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.

Происходит частичная деспирализация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. Гомологичные хромосомы в центромерной области начинают отталкиваться друг от друга.

ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка. Формируются нити веретена деления. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой в хиазмах (точках, где проходил процесс кроссинговера).

Бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки. Происходит соединение кинетохоров бивалентов с полюсами делящейся клетки с помощью нитей веретена деления. Формируется метафазная пластинка.

Генетический материал — 2n4c.

Гомологичные хромосомы разделяются в результате разрыва хиазм. Микротрубочки сокращаются, биваленты делятся, а гомологичные двухроматидные хромосомы расходятся к полюсам. Из-за конъюгации хромосом в зиготене к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе.

Нити веретена деления разрушаются. Хромосомы частично деспирализуются и вокруг гаплоидного набора двухроматидных хромосом появляется ядерная оболочка. Происходит цитокинез.

У каждого полюса генетический материал n2c.

Происходит спирализация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену.

Генетический материал — n2c.

Спирализация хромосом достигает максимума. Унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на экваторе (на равном расстоянии от полюсов ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Полюса делящейся клетки соединяются с кинетохорами хромосом с помощью нитей веретена деления.

Генетический материал — n2c.

Униваленты делятся. Хроматиды расходятся к полюсам. У каждого из полюсов формируется гаплоидный набор однохроматидных хромосом.

Генетический материал — 2 х nc.

Веретено деления разрушается. Хромосомы деспирализуются. Вокруг гаплоидного набора однохроматидных хромосом появляется ядерная оболочка и ядрышко. Происходит цитокинез.

Генетический материал — nc + nc.