Митотический цикл. Митоз

ЛЕКЦИЯ 1. МАТЕРИАЛЬНЫЕ  ОСНОВЫ  НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

План лекции:

1. Клеточный цикл. Митоз, как механизм бесполого размножения. Фазы митоза. Биологическое значение митоза.

2. Мейоз как цитологическая основа развития гамет. Фазы и стадии мейотических делений. Биологическое значение мейоза.

 3. Гаметогенез – образование половых клеток.  

4. Размножение.  Биологическое значение размножения. Виды размножения.

Нерегулярный тип полового размножения: партеногенез, апомиксис, гиногенез, андрогенез.

 

Клеточный цикл. Митоз, как механизм бесполого размножения. Фазы митоза. Биологическое значение митоза.

Материальной преемственностью между поколениями организмов, размножающихся половым путем, является клетка, как универсальная единица структурно-функциональной организации живой материи. Материальные носители наследственности находятся в ядре, хотя небольшая часть наследственного материала находится в цитоплазме, т.е. ядро является основным хранителем наследственной информации. В 80 года 19 века В. Флемингом, Э Страсбургером в ядре были обнаружены нитевидные структуры, которые в 1888г. В. Вальдейер назвал  хромосомами, в переводе в греческого – окрашенное тело. В дальнейшем было подтверждено, что именно хромосомы являются носителями наследственной информации, которые наиболее четко видны во время деления клеток.

Хромосомы (от греч. хрома – цвет и сома - тело) – интенсивно окрашивающиеся нитевидные или палочковидные структуры, четко выявляемые в клетке во время митоза. Они состоят из ядерного хроматина, главным компонентом которого служат ДНК. В связи с этим хромосомы являются материальным субстратом наследственности клеток. Число х. в ядрах всех клеток данного вида постоянно. Каждая ч. в хромосомном наборе имеет определенный генный состав и может передать только ей присущую наследственную информацию.

Хроматиды (от греч. хрома – цвет и идос - подобный) – продольные половинки хромосом, состоящие в свою очередь из хромонем. Х. в качестве составной части хромосом выступают в период профазы и метофазы мейоза. Позднее во время анафазы после расщепления хромосом на хроматиды каждая из хроматид становится самостоятельным образованием и обозначается уже как дочерняя или сестринская хромосома.

Хроматин (от греч. хрома - цвет) – сильно окрашивающееся основными красителями вещество клеточного ядра. В химическом отношении х. является сложным белком, состоящим из ДНК и гистонов.

Промежуток времени между окончанием одного клеточного деления – митоза и окончанием последующего называется клеточным циклом или митотическим циклом.

Митотический цикл. Митоз

Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.

Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G₁, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G₂.

Пресинтетический период (2 n 2 c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.

Синтетический период (2 n 4 c) — репликация ДНК.

Постсинтетический период (2 n 4 c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.

Профаза (2 n 4 c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.

Метафаза (2 n 4 c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза (4 n 4 c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2 n 2 c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.

Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.

Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.

Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.