Лекция. Деление клетки. Митоз

1. Промежуток времени от момента возникновения клетки до ее гибели или до последующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. За это время клетка растет, специализируется (v многоклеточных организмов) и выполняет функции в составетканей и органов многоклеточных организмов.

Новые клетки образуются от существующих только в результате митотического деления. В некоторых тканях (костный мозг, эпителий кишечника и др.), где клетки непрерывно делятся, жизненный цикл клетки фактически совпадает с митотическим циклом. Митотический цикл — совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению, а также на протяжении всего деления (табл. 4). В процессе митоза происходит точное распределение генетического материала между дочерними клетками, они получают диплоидный набор хромосом.

Цитокинез — деление и образование новых эукариотных клеток. В клетках растений в середине формируется цитоплазматическая мембрана, состоящая из пектиновых веществ. Распространяясь к периферии, она разделяет клетку пополам. Вокруг цитоплазматической мембраны каждой новой растительной клетки формируется целлюлозная клеточная оболочка (стенка). В клетках животных цитоплазма делится поперечной перетяжкой на две клетки.

3 Биологическое значение митоза выражается в том, что он обеспечивает постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма благодаря сохранению одинакового набора генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз является основой многих процессов жизнедеятельности: эмбрионального развития, роста, восстановления органов и тканей после повреждения, поддержания структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования. Такие процессы наблюдаются при замещении погибших эритроцитов, слущившихся клеток кожи, эпителия кишечника и пр.

Размножение присуще всем без исключения живым существам — от бактерий до млекопитающих. Виды могут осваивать новые территории, расширять свой ареал, поддерживать преемственность между поколениями благодаря размножению. Разнообразные способы размножения можно объединить в две большие группы: половое и бесполое.

1. Бесполое размножение. Это один из самых сложных процессов жизнедеятельности; многие особенности строения и поведения организмов, сформированные действием естественного отбора, обеспечивают наиболее успешное размножение.

Бесполое размножение характеризуется тем, что новая особь развивается из неполовых соматических клеток.

При любых формах бесполого размножения все потомки имеют генотип, идентичный материнскому. Эта форма размножения, эволюционно возникшая раньше полового, не сопровождается повышением генетического разнообразия. При благоприятных условиях размножение является эффективным процессом, — численность какого-либо вида, попавшего в эти условия, может быстро увеличиваться.

Широко используется в сельскохозяйственной практике. Новые признаки, которые могут оказаться полезными, появляются только в результате относительно редких мутаций.

2. Половое размножение осуществляется на основе слияния специализированных половых клеток — гамет, образующихся в половых железах. Оно имеет огромное эволюционное преимущество по сравнению с бесполым - генотип потомков формируется благодаря комбинации генов, принадлежащих обоим родителям. Возникновение новых комбинаций генов обеспечивает особям какого-либо вида более успешное и быстрое приспособление к изменившимся условиям обитания, к освоению новых экологических ниш.

Сущность полового размножения — объединение генетической информации двух родителей в наследственном материале потомков и в увеличении генетического разнообразия потомства. Гаметогенез — развитие половых клеток (гамет). Мужские гаметы называются сперматозоидами (или спермиями), женские — яйцеклетками (или яйцами); гаметы развиваются в половых железах. Развитие сперматозоидов называется сперматогенезом (греч. sperma — семя и genesus — происхождение). Развитие яйцеклеток — овогенез (лат. ovo — яйцо). Некоторые животные сочетают в себе признаки обоих полов, однако чаще всего животные раздельнополы.

Существование двух полов имеет эволюционные преимущества, родители различаются по строению и поведению, проявляют разные формы заботы о потомстве.

Стадии гаметогенеза относятся к образованию как сперматозоидов, так и яйцеклеток: — первая стадия — период размножения, в процессе которого первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате увеличивается их количество;

— вторая стадия — период роста — протекает более интенсивно в овогенезе, размеры незрелых мужских гамет увеличиваются незначительно. Рост овоцитов осуществляется за счет веществ, образуемых другими клетками организма.

1. Период созревания гамет — мейоз (греч. meiosis — уменьшение) — характеризуется тем, что каждая половая клетка получает одинарный — гаплоидный — набор хромосом, в гаметах возникают новые комбинации генов на основе сочетания разных материнских и отцовских хромосом. Сущность периода созревания в том, что в гаметах вследствие мейотического (редукционного) деления количество хромосом уменьшается вдвое, а количество ДНК— вчетверо. Мейоз состоит из двух следующих друг за другом практически без перерыва делений, каждое из которых имеет по четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу, телофазу (рис. 18).

Первое мейотическое деление (I) имеет сложную и сильно растянутую во времени профазу I, в которой выделяется 5 стадий:

зиготена — стадия сливающихся нитей — происходит конъюгация гомологичных хромосом;

пахитена — происходит кроссинговер — перекрест хромосом;

диплотена — стадия толстых нитей, начинается взаимное отталкивание хромосом, состоящих из хроматид;

диакинез — стадия обособления двойных нитей.

На стадии метафазы I биваленты (тетрады хроматид) выстраиваются по экватору клетки, к ним прикрепляются нити веретена деления. В анафазе I хромосомы расходятся к полюсам клетки. Число хромосом уменьшается вдвое, но каждая хромосома состоит из двух хроматид, хромосомный набор в конце первого мейотического деления In 2с, удвоенное количество ДНК.

В телофазе на некоторое время может образоваться ядерная оболочка.

2. Второе деление мейоза (II) протекает, как обычное митотическое деление клетки. В анафазе II центромеры, соединяющие сестринские хроматиды, делятся, и хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. В телофазе II завершается весь цикл деления половых клеток, из одной исходной первичной половой клетки образуются четыре гаплоидные клетки с набором In 1с. Образующиеся гаметы генетически уникальны, так как несут неповторимый набор генов.

Такой набор, как уже было сказано, создается на основе разных комбинаций родительских хромосом. В одной гамете может оказаться 8 отцовских и 15 материнских хромосом, в другой 12 отцовских и 11 материнских и пр. Число возможных комбинаций очень11.2. Индивидуальное развитие организмов

3. Биологическое значение мейоза. Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшения числа хромосом, то в каждом следующем поколении при слиянии ядер яйцеклетки и сперматозоида число хромосом увеличивалось бы бесконечно. Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное (n) число хромосом, при оплодотворении же восстанавливается свойственное данному виду диплоидное (2n) число. При мейозе гомологичные хромосомы попадают в разные половые клетки, а при оплодотворении парность гомологичных хромосом восстанавливается. Следовательно, обеспечивается постоянный для каждого вида полный диплоидный набор хромосом и постоянное количество ДНК.

Происходящие в мейозе перекрест хромосом, обмен участками, а также независимое расхождение каждой пары гомологичных хромосом определяют закономерности наследственной передачи признака от родителей потомству. Из каждой пары двух гомологичных хромосом (материнской и отцовской), входивших в хромосомный набор диплоидных организмов, в гаплоидном наборе яйцеклетки или сперматозоида содержится лишь одна хромосома. Она может быть: 1) отцовской хромосомой; 2) материнской хромосомой; 3) отцовской с участком материнской; 4) материнской с участком отцовской. Эти процессы возникновения большого количества качественно различных половых клеток способствуют наследственной изменчивости.

В отдельных случаях вследствие нарушения процесса мейоза, при нерасхождении гомологичных хромосом, половые клетки могут не иметь гомологичной хромосомы или, наоборот, иметь обе гомологичные хромосомы. Это приводит к тяжелым нарушениям в развитии организма или к его гибели.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: