Жизненный цикл клетки (ЖЦК) и митотический цикл клетки (МЦК)

Следует строго различать понятия МЦК и жизненного цикла клетки (ЖЦК). В отличие от МЦК ЖЦК включает период жизнедеятельности клеток, обозначаемый GO, в течение которого происходит рост, дифференцировка и функционирование клеток, иногда специализация с потерей способности к делению и естественная гибель.

МЦК - это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного I деления до следующего и заканчивающихся образованием из одной материнской двух новых дочерних клеток с неизменным набором хромосом. В МЦК условно можно выделить два периода: собственно митоз (деление) и I интерфазу. В интерфазе различают 3 периода: пресинтетический (G1-I период), синтетический (S-период), и постсинтетический (О2-период).

В пресинтетическом периоде клетки имеют диплоидный набор I хромосом (2п), причем, каждая хромосома состоит из 1 хроматиды. | Формула хромосом 2п2с.

В синтетическом периоде происходит репликация ДНК. После окончания S-периода каждая хромосома состоит уже не их 1, а из 2 |сестринских хроматид (образуются дочерние хромосомы). Формула хромосомного набора, соответственно, приобретает вид 2п4с (на 2 хромосомы теперь приходится 4 хроматиды) (рисунок).

В постеинтетическом клетка готовится к делению. Формула хромосом стается прежней - 2п4с.

За интерфазой следует непосредственно деление клеток - митоз, в котором различают два этапа: Деление ядра клетки - кариокинез; Деление цитоплазмы клетки - цитокинез.

Митоз состоит из 4 фаз: 1 - профаза (иногда выделяют прометафазу); 2 - метафаза; 3 - анафаза; 4 - телофаза. Каждая предыдущая фаза обуславливает переход к следующей.

Биологическое значение митоза заключается в точном идентичном распределении сестринских хроматид (или дочерних хромосом) между дочерними клетками. В результате этого деления из одной материнской клетки образуются две генетически равноценные дочерние клетки, которые имеют хромосомный набор, по количеству и качеству точно идентичный материнской клетке. Так поддерживается постоянство кариотипа (т.е. набора хромосом) в поколениях клеток.

Разновидностями митоза являются амитоз (прямое деление клетки), | эндомитоз и эндоредупликация (политения).

Мейоз ~ это вид деления клеток, при котором из одной диплоидной тетки образуются 4 гаплоидные. Мейоз включает два деления: 1 -редукционное и 2 - эквационное (уравнительное). Мейоз состоит из ряда фаз. предшествует мейозу интерфаза, в процессе которой происходит синтез — редупликация хромосом.

Редукционное деление начинается с профазы I, которая изначално отличается от профазы митоза. Профаза I состоит из ряда стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.

Л ептотена (тонких нитей) уже хорошо видны отдельные нити очень тонких (слабо спирализованных) и длинных (в 2—5 раз длиннее итетафазных) хромосом. Хромосомы в это время состоят из двух хроматид, соединенных общим участком — центромерой.

З иготена- (стадия конъюгирующих нитей) хромосомы, одинаковые по размеру и морфологии. Они соединяются друг с другом Происходит конъюгация, которая делает возможным обмен участками между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом, приводя к качественному изменению внутренней генетической структуры хромосом. Этот обмен участками между хроматидами гомологичных хромосом получил название «кроссинговер». Каждая пара конъюгирующих гомологичных хромосом образует бивалент. Бивалент, таким образом, состоит из четырех хроматид, поэтому бивалент называют тетрадой.

Пахитене (стадия толстых нитей)—происходит утолщение и укорочение хромосом, главным образом за счет спирализации и конденсации. Хроматиды одной хромосомы—сестринские - хорошо видны. В этой стадии хорошо различима продольная дифференциация хромосом, так что можно идентифицировать каждую хромосому.

Диплотена (стадия двойных нитей) гомологичные хромосомы начинают отталкиваться. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется к концам. В это время хорошо видно, что бивалент состоит из двух хромосом.

Тела двух гомологичных хромосом переплетаются.места перекреста - хиазмы. По мере прохождения этой стадии хромосомы как бы раскручиваются, происходит перемещение хиазм от центра к концам хромосом (терминализация хиазм). Это обеспечивает возможность движения хромосом к полюсам в анафазе.

На стадии диакинеза (стадия движения вдаль или стадия расхождения нитей) биваленты, которые заполняли весь объем ядра, начинают перемещаться ближе к ядерной оболочке. К концу диакинеза онтакт между хроматидами сохраняется на одном или обоих концах. Исчезновение оболочки ядра и ядрышек, а также окончательное формирование веретена завершают профазу I.

В метафазе I биваленты прикреплены в области центромер к нитям веретена, причем центромеры гомологичных хромосом располагаются на противоположных сторонах экваториальной плоскости. Гомологичные хромосомы связаны друг с другом переместившимися к концам хромосом хиазмами. Число бивалентов вдвое меньше, чем число хромосом в соматической клетке организма, т. е. равно гаплоидному числу.

В анафазе I к полюсам отходят гомологичные хромосомы из каждого бивалента, т. е. число хромосом у каждого полюса уменьшается вдвое. Центромеры не делятся. В этот редуцированный гаплоидный набор попадает обязательно по одной гомологичной хромосоме из каждого бивалента. Происходит независимая комбинация гомологичных хромосом (отцовские+материнские). В этом принципиальное отличие мейоза от митоза. Телофаза 1 очень короткая, в процессе ее идет формирование новых ядер. Хромосомы деконденсируются и деспирализуются. Так заканчивается редукционное деление.

Цитокинез у многих организмов происходит не сразу после деления ядер, так что в одной клетке лежат два ядра более мелких, чем исходное.

Затем наступает стадия интеркинеза, которая отличается от интерфазы тем, что в ней не происходит синтеза ДНК и дупликации хромосом. Интеркинез - это промежуточная стадия между редукционным и эквационным делениями мейоза. Отличие мейоза от митоза

1 Профаза I деления мейоза в отличие от профазы митоза очень растянута, в ней происходят важные процессы, связанные с конъюгацией гомологичных хромосом и кроссинговером.

2 функциональной единицей митоза является хроматида, а мейоза -целая хромосома.

3 На протяжении двух делений мейоза имеет место только однократное удвоение ДНК.

4 В итоге митоза образуются клетки с диплоидным набором хромосом и ДНК, а в результате мейоза - с гаплоидным набором хромосом и ДНК.