Лекция III. Жизненный цикл клетки. Способы деления клеток

Жизненный цикл — это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

Важнейший компонент клеточного цикла:
митотический цикл - совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации.

Митоз (от греч. mítos — нить) - непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений.
Деление клетки включает в себя два этапа — деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез).

Схема митоза:
1, 2, 3 — профаза;
4 — метафаза;
5 — анафаза;
6 — ранняя телофаза;
7 — поздняя телофаза.

Биологическое значение митоза: строго одинаковое распределение между дочерними клетками генетического материала, благодаря чему возможно восстановление повреждённых органов и тканей, цитологическая основа бесполого размножения организмов.

Нетипичные формы митоза
Амитоз - прямое деление ядра.
Эндомитоз -после репликации ДНК хромосомы не разделяются на хроматиды. Их число в клетке увеличивается, возникают полиплоидные клетки.
Политения кратно увеличивается содержание ДНК в хромосомах без увеличения их числа, хромосомы приобретают гигантские размеры

Мейоз — это вид деления клеток, при котором происходит уменьшение числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное.
Представляет собой последовательность двух делений.

Лептотена
Профаза I
Зиготена
Пахитена
Диплотена
Диакинез

Метафаза I
Анафаза I
Телофаза I

За телофазой I следует очень короткий интеркинез, во время которого синтез ДНК и редупликация хромосом не происходят, и начинается второе деление мейоза. В этом случае хромосомы не деконденсируются. Второе деление мейоза протекает по типу обычного митоза, но уже в клетках с гаплоидным числом хромосом.

В тех случаях, когда интерфаза короткая, профаза II выпадает и второе деление начинается с метафазы II, во время которой происходит образование веретена деления и хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. В анафазе II центромеры делятся, и начинается расхождение хроматид к полюсам, которое заканчивается на стадии телофазы II. На этой стадии происходит полная деконденсация хроматина, образуются ядра и клеточные перегородки. В конечном итоге, в результате мейоза образуется 4 клетки, каждая из которых содержит в ядре гаплоидное (n) число хромосом.

В ходе мейоза осуществляются два механизма рекомбинации генетического материала:
Непостоянный (кроссинговер) представляет собой обмен гомологичными участками между хромосомами. Происходит в профазе I на стадии пахитены. Результат — рекомбинация аллельных генов.
Постоянный — случайное и независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза. В результате гаметы получают разное число хромосом отцовского и материнского происхождения.

Биологическое значение мейоза
1. служит 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.

Гаметогенез — это процесс образования половых клеток. Протекает в половых железах — гонадах. Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.
Гаметогенез складывается из нескольких стадий.

Стадии гаметогенеза
1. Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и овогониями соответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2с. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их число существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Размножение овогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде.

2. Стадия роста. Клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода — репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4с.

3. Стадия созревания. Происходят два последовательных мейотических деления - редукционное и эквационное. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка (с генетической формулой n2с), после второго деления – 4 сперматиды и зрелая яйцеклетка (с формулой nс) с тремя редукционными тельцами, которые погибают и в процессе размножения не участвуют. Так сохраняется максимальное количество желтка в яйцеклетках.