Поділ клітин - мітоз та мейоз Анатомія та фізіологія
Клітинний цикл представляє сукупність подій, завдяки яким клітина організму росте, подвоює свої хромосоми і ділиться, в результаті чого утворюються 2 однакові клітини. Клітинний цикл має 2 періоди: інтерфазний та мітотичний (для соматичних клітин) або мейотичний (для гаметичних/статевих клітин).
Мітотичний поділ - це той, на якому досягається ріст організму. Починається поділом ядра або каріокінезу і закінчується поділом цитоплазми або цитокінезу. Походження розмноження клітин полягає у реплікації хромосомної ДНК, що відбувається на S-стадії інтерфази.
Мейоз має місце в організмах із статевим розмноженням, будучи особливим типом поділу, при якому він починається з диплоїдних клітин і досягає гаплоїдних клітин або гамет, завдяки об’єднанню яких утворюється диплоїдна зигота (одна клітина), з якої починається розвиток нового багатоклітинного організму складний.
Дочірні клітини, отримані в результаті мітозу, мають однакову кількість хромосом (спадковий матеріал), рівномірно розподілених в ядрі клітини. Цей поділ забезпечує безперервний ріст, диференціацію клітин та безперервність генотипу, що відбувається у зростаючих соматичних клітинах та ембріональній тканині.
Мітоз
міжфазний
профаза
метафаза
анафаза
телофаза
Деконденсація та депіралізація хромосом відбувається з утворенням нового ядра на кожному полюсі клітини, яке стає оптично однорідним. Кожен полюс містить диплоїдне число (2n) хромосом. Ядерна мембрана утворюється навколо кожної групи хромосом і в кінці телофази також з'являються ядерця. Веретено поділу деградує, і цитоплазматична маса розділяється на дві половини з розподілом цитоплазматичних органів у 2 дочірніх клітинах генетично, морфологічно та функціонально ідентично стовбуровій клітині.
цитокінез (цито-порожнина, кінезіс-рух) - це поділ цитоплазми та всіх органів цитоплазми та клітинної мембрани. Це заключна стадія мітозу, поділ, в кінці якої з диплоїдної соматичної клітини (2n) утворюється 2 дочірні клітини, також диплоїдні.
Існують певні типи мітозу, що характеризуються наявністю відмінностей між стовбуровою клітиною та дочірніми клітинами. Це:
- гомотипічний мітоз - дочірні клітини ідентичні одна одній, але більш зрілі, ніж материнська клітина. Характеристика диференціації клітин (із стовбурових клітин отримують спеціалізовані клітини, що характеризують певну тканину тіла)
- гомогетеротиповий мітоз - одна з дочірніх клітин ідентична стовбуровій клітині, а інша - інша
- мітоз диференціації - типовий для лімфоцитів, дочірні клітини молодші за материнську клітину.
Функції мітозу є: забезпечення постійної кількості хромосом, настільки відповідальних за консистенцію спадкового матеріалу від стовбурових клітин до дочірніх клітин, забезпечує структурну та функціональну інтеграцію тканин (заміщення зруйнованих або старих клітин), забезпечує ріст і розвиток організму та регенерацію тканин та органів.
Мейоз
Редукційний поділ
прометафаза це коротка фаза, в якій відбувається зникнення ядерної мембрани і ядерця, а веретено поділу завершує своє формування.
Метафаза I - біваленти мігрують в екваторіальну зону осі поділу, утворюючи метафазну пластинку на екваторі клітини. Гомологічні хромосоми розташовані симетрично на веретені: одна орієнтована до одного полюса клітини, а інша - до іншого полюса, а завдяки силам відштовхування між 2-ма центромерами біваленту гомологічні хромосоми видаляються одна від одної.
Анафаза I - хіазм зникає, і гомологічні біхроматидні хромосоми кожна мігрують до полюса клітини. Центромери не діляться, отже, лише половина початкової кількості хромосом мігрує на полюси. Відбувається незалежна сегрегація гомологічних хромосом, і вони випадковим чином віднесені до протилежних полюсів клітин, незалежно від їх материнського чи батьківського походження. В кінці анафази I на кожному полюсі клітини є гаплоїдний набір біхроматидних хромосом, об'єднаних.
Телофаза I - після того, як хромосоми досягли полюсів клітини, на кожному полюсі клітини починається формування нової ядерної мембрани, що призводить до 2 гаплоїдних ядер з подальшим цитокінезом з утворенням 2 дочірніх клітин. Кожна дочірня клітина має гаплоїдне число біхроматидних хромосом, і 2 хроматиди кожної хромосоми відрізняються одна від одної внаслідок схрещування.
Це слідує interchineza, в яких кількість хромосом не змінюється, в кінці його починається еквівалентний мейоз.
Рівномірний поділ
Це схоже на мітоз з тією різницею, що тут поділяються 2 гаплоїдні клітини, які мають біхроматидні хромосоми, і в результаті отримують 4 гаплоїдні клітини, кожна з яких має монохроматидні хромосоми (утворені з однієї хроматиди). Це схоже на мітоз при поділі центромер з міграцією сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини. Різниця полягає в тому, що при мітозі диплоїдна стовбурова клітина дає дві диплоїдні дочірні клітини. Він також має 4 фази: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.
Профаза II - хроматинові нитки хромосом конденсуються, а ядерна мембрана деградує. Починає формуватися веретено поділу.
Метафаза II - формування розділового веретена завершено, і хромосоми мігрують до екваторіальної площини клітини, утворюючи метафазу або екваторіальну пластинку. Вони кріпляться до шпинделя за допомогою центромери.
Анафаза II - центромери діляться з відокремленням сестринських хроматид, кожна мігрує до полюса клітини.
Телофаза II - відбувається спіралізація та деконденсація хромосом, що досягають двох полюсів, з утворенням нової ядерної мембрани навколо кожного гаплоїдного набору хромосом. В результаті цитокінезу утворюються 4 гаплоїдні клітини, які мають у 2 рази менше монохроматичних хромосом, ніж стовбурові клітини. 4 клітини утворюють тетраду, яка є попередником гамет.
Мейоз у всіх ссавців відбувається лише в статевих залозах. У чоловіків усі 4 клітини тетради стануть чоловічими статевими клітинами (сперматозоїдами у людини) після процесу сперматогенезу. У самок 3 з 4 клітин перериваються, остання перетворюється на жіночу гамету (жіночий ооцит) внаслідок процесу овогенезу.
На закінчення випливає, що мейоз відповідає за незмінність числа хромосом, зменшивши вдвічі кількість хромосом статевих клітин, які утворюватимуть зиготу після процесу розмноження. Це також забезпечує мінливість і різноманітність людських ознак, обмін генетичним матеріалом, що утворюється в результаті кросинговеру, багато хромосомних аберацій та генетичних мутацій є результатом помилок мейозу через нерівномірність процесів кросинговеру та недиз'юнкцію хромосом.