Основные события митоза и мейоза

ОСНОВНЫЕ СОБЫТИЯ  МИТОЗА И МЕЙОЗА

хроматида - это одна нить ДНК или молекула ДНК

хромосома - структура, состоящая из 2-х сестринских хроматид

в S-периоде клеточного цикла  происходит синтез ДНК и для каждой имеющейся молекулы ДНК синтезируется  одна копия (сестринакая ДНК), обе молекулы, старая и вновьсинтезированная частично соединены между собой, и в профазу митоза или мейоза из таких двух молекул ДНК (хроматид) образуется одна хромосома

всегда следует помнить, что перед тем как клетка вступает в митоз или мейоз, она проходит G₁-, S-, G₂-периоды клеточного цикла; в S-периоде происходит синтез или редупликация ДНК, в результате этого количество молекул ДНК удваивается, в клетках человека их становится 92 (46х2); таким образом,клетка всегда вступает в митоз с уже удвоенным количеством молекул ДНК, у человека - 92 (46х2)

про клеточный цикл 
смотрите здесь

 

МИТОЗ  
митоз - это непрямое деление клетки

	количество хроматид и хромосом	события	морфологическая картина
ИНТЕРФАЗА (это  еще не митоз, а промежуток между  двумя митозами)
G1-период	46 хроматид	рост клетки, подготовка к S-периоду	клетка имеет присущую ей форму, имеет ядро, в ядре выявляется хроматин в виде точек, зерен, глыбок; как правило, имеется ядрышко
S-период	92 хроматиды (46х2)	синтез (редупликация) ДНК
G2-период	92 хроматиды (46х2)	подготовка к митозу
М И Т О З
профаза	46 хромосом;  92 хроматиды  (по 2 хроматиды в каждой хромосоме)	конденсация ДНК с образованием хромосом, исчезновение ядерной оболочкии и ядра как такового	клетка начинает терять нормальную форму, на месте ядра имеется клубок толстых нитей - хромосом, расположенных  неупорядоченно
метафаза		выстраивание хромосом по экватору клетки в процессе формирования веретена деления	клетка окончательно теряет нормальную форму и становится округлой, ядра нет, хромосомы в виде толстых  нитей образуют структуру материнской  звезды (вид сверху) или метафазной пластинки (вид сбоку)
анафаза	по 46 хроматид в каждой дочерней клетке	разделение хромосом на отдельные  хроматиды и расхождение хроматид к полюсам клетки	клетка округлой или вытянутой  формы, ядра нет, хромосомы в виде толстых нитей расположены у  противоположных полюсов клетки
телофаза		разделение цитоплазмы и  образование двух дочерних клеток, формирование ядер	две более мелкие по размерам дочерние клетки, соединенные цитоплазматическим мостиком; ядра с толстыми нитями внутри или с большими глыбами хроматина
ИНТЕРФАЗА (это  уже не митоз, а промежуток до следующего митоза)
G1-период	46 хроматид
S-период	92 хроматиды (46х2)
G2-период	92 хроматиды (46х2)
следующий митоз

 

МЕЙОЗ  
мейоз - это деление половых клеток

ОСОБЕННОСТИ

• происходит только в половых клетках
• состоит из двух последовательных делений с короткой интерфазой между ними
• профаза первого деления очень сложная и стстоит из 5 стадий
• в зигонему профазы первого деления происходит соединение гомологичных хромосом (биваленты или тетрады), которые остаются связанными между собой до анафазы первого деления
• в анафазу первого деления происходит разделение и расходжение к полюсам целых хромосом, состоящих из двух хроматид, а не разделение хромосом на отдельные хроматиды, как в митозе
• в интерфазу между первым и вторым делениями мейоза отсутствует S-период и перед вторым делением не происходит редупликации ДНК
• в процессе мейоза образующиеся дочерние клетки полностью не разделяются между собой, а остаются связанными тонкими цитоплазматическими мостиками

			количество хроматид и хромосом	события	морфологическая картина
ИНТЕРФАЗА
G1-период			46 хроматид	рост клетки, подготовка к S-периоду	клетка имеет присущую ей форму, имеет ядро, в ядре выявляется хроматин в виде точек, зерен, глыбок; как правило, имеется ядрышко
S-период			92 хроматиды (46х2)	синтез (редупликация) ДНК
G2-период			92 хроматиды (46х2)	подготовка к делению
М Е Й О З
п  е  р  в  о  е    д  е  л  е  н  и  е	п  р  о  ф  а  з  а	лептонема	46 хромосом; 92 хроматиды (по 2 хроматиды в каждой хромосоме)	конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей	в ядре имеются тонкие нити, расположенные неупорядоченно
		зигонема	23 бивалента, каждый из  которых состоит из 2 хромосом; всего  - 46 хромосом; 92 хроматиды (46х2; по 2 хроматиды  в каждой хромосоме)	коньюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединенных хромосом, называемых тетрадами или бивалентами	в ядре имеются толстые  нити, расположенные неупорядоченно
		пахинема		кроссинговер (перекрест) обмен  участками между гомологичными  хромосомами; гомологичные хромосомы  остаются соединенными между собой
		диплонема		происходит часточная деокнденсация хрмомсом, при этом часть геном может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой
		диакинез		ДНК снова максимально конденсируется, синнтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой	ядро исчезает, на его месте - клубок толстых нитей, расположенных  неупорядоченно
	метафаза			выстраивание бивалентов по экватору клетки в процессе формирования веретена деления	см. метафазу митоза
	анафаза		по 23 хромосомы в каждой дочерней клетке (каждая хромосома  состоит из 2 хроматид, всего - 46 хроматид	разделение бивалентов (соединенных  гомологичных хромосом) на отдельные  хромосомы и расхождение хромосом к полюсам клетки	см. анафазу митоза
	телофаза			см. телофазу митоза	см. телофазу митоза
интерфаза	G1-период		23 хромосомы (по 2 хроматиды  в каждой - всего 46 хроматид)
	S-период		О Т С У Т С Т В У Е Т, редупликации ДНК не происходит
	G2-период		как и в G1-периоде
второе деление	профаза		23 хромосомы; 46 хроматид (по 2 хроматиды в каждой хромосоме)	см. митоз	см. митоз
	метафаза			см. митоз	см. митоз
	анафаза		по 23 хроматиды (гаплоидный набор) в каждой дочерней клетке	см. митоз	см. митоз
	телофаза			см. митоз	см. митоз

 

В мужском организме фаза размножения сперматогоний, как и сперматогенез в целом, начинается в процессе полового созревания (в репродуктивном возрасте). В женском организме фаза размножения овогенеза инициируется и завершается еще в эмбриогенезе. К окончанию данной фазы в каждом яичнике плода закладывается около 6-7 млн овогоний.

Фаза роста в сперматогенезе выделяется в определенной степени условно, поскольку она не связана, как в женском гаметогенезе, с накоплением питательных веществ для будущего зародыша, и по этой причине ее часто объединяют с третьей фазой сперматогенеза (фазой созревания) в одну, так называемую, мейотическую фазу. В мейотической фазе половая клетка (именуемая первичным сперматоцитом, или сперматоцитом 1-го порядка) проходит длинную профазу первого мейотического деления, которая у человека продолжается около 22 суток. Рост характеризуется небольшим увеличением объема сперматоцитов. Напротив, в фазе роста женская половая клетка значительно увеличивает свои размеры в результате синтеза и накопления желтка (вителлина) в цитоплазме. В овогенезе фаза роста более продолжительна, чем в сперматогенезе, и включает малый и большой рост. Малый рост женские половые клетки претерпевают в эмбриогенезе, а в большой рост вступают после полового созревания девочки (в репродуктивном возрасте).

Фаза созревания — наиболее продолжительная фаза гаметогенеза. В овогенезе она начинается в эмбриогенезе (практически одновременно с началом малого роста половых клеток). К рождению девочки фаза созревания половых клеток (овоцитов) в ее яичниках приостанавливается и возобновляется лишь после наступления половой зрелости. В фазе созревания как мужские, так и женские половые клетки проходят мейоз — особый вид деления, в ходе которого содержание хромосом в их ядрах сокращается наполовину и составляет 23.

Перед вступлением в  мейоз диплоидные половые клетки с генетическим набором 2с2n (сперматогоний типа В и овогоний) в синтетическом периоде клеточного цикла удваивают количество ДНК и, соответственно, — количество субъединиц хромосом. Их ядерная формула может быть представлена как 4с2n.

Собственно мейоз включает два последовательных деления созревания, протекающих без интерфазы и количественного изменения генетического материала. Первое деление именуется редукционным, второе — эквационным.

В сперматогенезе исходная половая клетка, вступающая в мейоз, носит название сперматоцита 1-го порядка (первичного сперматоцита), в овогенезе — овоцита 1-го порядка.

Ответственным этапом мейоза является профаза первого деления. В спермато- и овогенезе она включает стадии лептотены, зиготены, пахитены, диплотены и диакинеза.

При этом в пахитене происходит обмен генами и группами генов между гомологичными хромосомами (кроссинговер). Значение последнего состоит в формировании качественного разнообразия генофонда половых клеток и в последующем — развивающихся из них организмов. Следует отметить, что в профазе 1 -го деления мейоза многие половые клетки погибают из-за сложности происходящих процессов.

В сперматогенезе профаза непосредственно продолжается в последующие стадии первого деления мейоза. В овогенезе половые клетки останавливаются в стадии диакинеза под влиянием мейоз-ингибирующей субстанции и могут пребывать в ней разное число лет. В этой связи стадия диакинеза в овогенезе именуется стаwbонарной стадией профазы первого деления мейоза. Разные женские половые клетки выходят из стационарного состояния и продолжают свое развитие в разные периоды репродуктивного возраста, многие погибают, так и не реинициировав мейоз. Фактором, стимулирующим продолжение мейоза, является мейоз-стимулирующая субстанция, которая как и мейоз-ингибирующая, синтезируется соматическими (фолликулярными) клетками овариальных фолликулов, в окружении которых развиваются женские половые клетки.

В процессе первого мейотического деления в каждую дочернюю клетку расходится по одной гомологичной двойной хромосоме от каждого бивалента. Иными словами, каждая дочерняя клетка получает гаплоидный набор хромосом, в связи с чем первое деление именуется редукционным. Каждая из хромосом этих клеток, однако, состоит из двух хроматид (ядерная формула клеток 2с1n). В сперматогенезе телофаза завершается неполной цитотомией и образующиеся клетки — сперматоциты 2-го порядка — также остаются связанными друг с другом цитоплазматическими мостиками (формируется синцитий).

В овогенезе в результате первого деления мейоза образуется один овоцит 1-го порядка и одна абортивная дочерняя клетка, именуемая редукционным тельцем, для которой характерно практически полное отсутствие цитоплазмы. Это тельце, как правило, остается расположенным рядом с овоцитом.

Далее следует второе деление созревания — эквационное, протекающее как обычный митоз. Однако, в отличие от чередования митозов соматических клеток здесь отсутствует отчетливая интерфаза и клетки переходят от первого деления мейоза ко второму делению мейоза без деконденсации хроматина и удвоения содержания ДНК. В образующиеся дочерние клетки (в сперматиды при сперматогенезе и в овоциты 2-го порядка при овогенезе) расходятся хроматиды от каждой из метафазных хромосом, таким образом, клетки получают истинно гаплоидный набор генетического материала (ядерная формула сперматид и овоцитов 2-го порядка — lcln).

В результате мейоза в сперматогенезе из одной исходной сперматогонии образуется 4 дифференцированные половые клетки — сперматиды, которые теряют синцитиальные связи. Половина образующихся сперматид содержит Y-половую хромосому, другая половина — Х-хромосому.

В овогенезе, как указано выше, овоциты продолжают мейоз лишь при действии мейоз-стимулирующей субстанции. Первое деление мейоза и второе деление до стадии метафазы женская половая клетка проходит, находясь в яичнике. На стадии метафазы второго деления мейоза овоцит 2-го порядка покидает яичник (овулирует) и претерпевает ана- и телофазу в маточной трубе (превращаясь в результате активирующего влияния сперматозоидов в зрелую гаплоидную половую клетку, или яйцеклетку). Если контакта со спермиями не происходит, овоцит 2-го порядка так и не завершает мейоз и погибает. В овогенезе каждая материнская клетка при каждом делении мейоза дает лишь одну полноценную половую клетку; вторая клетка оказывается абортивной и называется редукционным тельцем. Редукционное тельце, которое образуется в результате первого деления мейоза, при втором делении также делится (но необязательно), давая два дочерних тельца. Таким образом, в результате мейоза в овогенезе образуется лишь одна дифференцированная яйцеклетка и три редукционных тельца.

В фазе формирования сперматогенеза сперматиды трансформируются в сперматозоиды — из части центриоли образуется жгутик, сбрасывается большая часть цитоплазмы (что важно для обеспечения подвижности, а также для проникновения спермия в яйцеклетку при оплодотворении), синтезируются ферменты-лизины, оформляется акросомальная вакуоль, изменяется форма и объем ядра, конденсируется и компактно упаковывается хроматин.