Способы деления клетки и их биологическая роль

Однако такая модель упускает из виду существенные особенности (рис. 7), прежде всего обмен участками гомологичных хромосом - кроссинговер. Он происходит в профазе первого деления мейоза.Рисунок 5. Сравнение двух клеточных делений при митозе и при мейозе У вас почти наверняка 46 хромосом: 23 от папы и 23 от мамы. Если не считать половых хромосом, которые сильно отличаются друг от друга, остальные 22 от папы и 22 от мамы кодируют вроде бы одно и то же. Например, на одной и той же хромосоме и от папы, и от мамы закодирован гемоглобин, на другой хромосоме - ДНК-полимераза, на третьей - кератин и т. п. Но папино и мамино "одно и то же" - не совсем одно и то же. Допустим, определенный участок хромосомы кодирует глобин. Однако папин глобин может отличаться от маминого на одну-две аминокислоты. Эти варианты гена называют аллелями. Гомологичными называют хромосомы, несущие аллели одних и тех же генов. Гены гомологичных хромосом отвечают за одни и те же белки, но иногда в разных вариантах - аллелях, так что и белок образуется двух несколько отличающихся "сортов".В ходе кроссинговера могут случаться ошибки: дупликация (удвоение) или делеция (потеря) какого-то участка, или обмен негомологичными участками, при котором в одной хромосоме оказываются два аллеля одного гена, а в гомологичной — два аллеля другого гена. Но это ошибки: тогда и получаются разного рода гении и уроды. А когда речь идет про “добропорядочную серость”, никаких негомологичных обменов не происходит.В общем-то непонятно, зачем кроссинговер нужен. Чтобы создавать новые комбинации аллелей? Но у потомства удачные в эволюционном отношении комбинации тот же кроссинговер разрушит, перетасует. Другая гипотеза состоит в следующем. Поскольку функция гена сильно зависит от его окружения, то "плохие" аллели при кроссинговере могут попадать в "хорошее" окружение, где их проявление будет подавляться, или в еще более "плохое" окружение - тогда они будут легче удаляться из популяции. Эта идея тоже не все объясняет. Тем не менее обмен гомологичными участками ДНК есть у большинства организмов - даже у бактерий, хотя и не в таком красивом виде, как у нас.Итак, в первой профазе мейоза происходит кроссинговер. Еще одна особенность мейоза - в его первой профазе, в отличие от митоза, активно синтезируются ДНК и РНК. Часть синтеза ДНК - "залечивание", исправление повреждений ДНК, которые возникают при кроссинговере. Зачем синтезируется остальная ДНК. неясно. Если подавить синтез ДНК, мейоз остановится. Зачем синтезируется РНК, более понятно. Для развития из яйцеклетки понадобится много белков. Нужно синтезировать и запасные питательные белки (особенно если развитие происходит вне материнского организма), и регуляторные белки, и пр.После кроссинговера хромосомы, обменявшись участками, отходят друг от друга. Перед метафазой хромосомы выстраиваются возле экватора клетки; образуется веретено - вроде бы так, как и при митозе. Однако к полюсам расходятся не хроматиды, а двух- хроматидные хромосомы - по одной гомологичной хромосоме из каждой пары. Разрыва центромер и разделения хроматид не происходит, и в результате к одному полюсу движется одна гомологичная хромосома (например, отцовская с материнскими вкраплениями, полученными при кроссинговере), а к другому - другая.Клетки, образовавшиеся в результате первого деления мейоза, по количеству ДНК не отличаются от клеток - продуктов митоза; но по числу хромосом отличие принципиальное. Каждая из гомологичных хромосом представлена одной копией; такой набор называется гаплоидным. (Набор, содержащий по две копии каждой из гомологичных хромосом, называется диплоидным.)При втором делении мейоза к полюсам расходятся уже хроматиды - как и при митозе. Однако между делениями мейоза нет интерфазы и 3-периода. Исходно в клетке было 4с ДНК, а в каждой клетке, образовавшейся при первом делении мейоза, - по 2с ДНК. После короткой передышки клетка строит новое митотическое веретено, и второе деление мейоза идет точно так же, как митоз. В результате образуется четыре клетки, в каждой из которых - по 1с ДНК.Интервал между первым и вторым делением мейоза иногда очень велик. Например, яйцеклетки человека первое деление проделывают еще в ходе внутриутробного развития, а второе - при половом созревании, причем оно останавливается на метафазе и заканчивается только после оплодотворения.5. Нетипичные формы митозаК нетипичным формам митоза относятся амитоз, эндомитоз, политения.1. Амитоз — это прямое деление ядра. При этом сохраняется морфология ядра, видны ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы не видны, и их равномерного распределения не происходит. Ядро делится на две относительно равные части без образования митотического аппарата (системы микротрубочек, центриолей, структурированных хромосом). Если при этом деление заканчивается, возникает двухъядерная клетка. Но иногда перешнуровывается и цитоплазма.Такой вид деления существует в некоторых дифференцированных тканях (в клетках скелетной мускулатуры, кожи, соединительной ткани), а также в патологически измененных тканях. Амитоз никогда не встречается в клетках, которые нуждаются в сохранении полноценной генетической информации, — оплодотворенных яйцеклетках, клетках нормально развивающегося эмбриона. Этот способ деления не может считаться полноценным способом размножения эукариотических клеток.2. Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки. В норме этот процесс имеет место в интенсивно функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются очень часто. Однако с генетической точки зрения эндомитоз представляет собой геномную соматическую мутацию.3. Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество хромонем может достигать 1000 и более, хромосомы при этом приобретают гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме репродукции первичных нитей ДНК. Такой тип деления наблюдается в некоторых высокоспециализированных тканях (печеночных клетках, клетках слюнных желез двукрылых насекомых). Политенные хромосомы дрозофил используются для построения цитологических карт генов в хромосомах.6. Биологическое значение способов деления клетокБиологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.Биологическое значение мейоза в том, что гомологичные хромосомы попадают в разные гаметы, а при оплодотворении парность гомологичных хромосом восстанавливается, то есть два процесса, мейоз и оплодотворение, обеспечивают постоянство хромосомного набора, или постоянный для каждого вида организмов полный (диплоидный) набор хромосом.Происходящий в мейозе перекрест хромосом и обмен участками между ними, а также независимое расхождение каждой пары гомологичных хромосом способствует наследственному многообразию живых организмов.Суммируем отличия мейоза от митоза.Главное: при мейозе число хромосом уменьшается вдвое, а при митозе остается тем же. Мейоз происходит только в диплоидной клетке и дает в итоге гаплоидные клетки. В результате же митоза число хромосом не меняется; он может идти как в диплоидных, так и в гаплоидных клетках.Вторая особенность мейоза - обмен генетическим материалом между хромосомами (кроссинговер).Третья особенность мейоза - синтез ДНК и РНК в первой профазе.ЗаключениеВажнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл. Он представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки, а также до и после него. Митотический цикл — это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой своих функций и периоды покоя. В это время дальнейшая клеточная судьба неопределенна: клетка может начать делиться (вступает в митоз) либо начать готовиться к выполнению специфических функций.При половом размножении дочерний организм возникает в результате слияния двух половых клеток (гамет) и последующего развития из оплодотворенной яйцеклетки — зиготы.Половые клетки родителей обладают гаплоидным набором (n) хромосом, а в зиготе при объединении двух таких наборов число хромосом становится диплоидным (2n): каждая пара гомологичных хромосом содержит одну отцовскую и одну материнскую хромосому.Биологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма.Биологическое значение мейоза:1) является основным этапом гаметогенеза;2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.Атак же, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. Список используемых источников:Афанасьев, Ю.И.; Кузнецов, С.Л.; Юрина, Н.А. Гистология, цитология и эмбриология; М.: Медицина; Издание 6-е, перераб. и доп. - Москва, 2004. - 768 c.Билич Г.Л., Катинас Г.С., Назарова Л.В. Цитология. - СПб.: Деан, 1999. – 111 с.Богданов Ю.Ф. Изменчивость и эволюция мейоза // Генетика. - 2003. Т. 39, № 4. - С.453-473.Гистология, эмбриология, цитология; ГЭОТАР-Медиа - Москва, 2012. - 800 c.Кузнецов С. Л., Мушкамбаров Н. Н. Гистология, цитология и эмбриология; Медицинское информационное агентство - Москва, 2012. - 640 c.Ленченко Е. М. Цитология, гистология и эмбриология; КолосС - Москва, 2009. - 376 c.Ченцов Ю.С. Общая цитология, 3-е изд. М., 1995 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология, т. 1. М., 1996. – 488 с.