Фазы митоза и что в них происходит

Научная электронная библиотека

Юров И. Ю., Ворсанова С. Г., Воинова В. Ю., Чурносов М. И., Юров Ю. Б.,

3.4. Деление клетки

Все клетки человека проходят через цикл деления (клеточный цикл). Известны два типа деления клетки: митотческое и мейотическое, которые представлены на рисунках 6 и 7. Митоз – деление клетки, за счет которого достигается воспроизведение соматических клеток в организме. Мейоз – деление клеток, в ходе которого получаются клетки с редуцированным гаплоидным (n) набором хромосом (половые клетки). Среднее время клеточного цикла у млекопитающих составляет 17–18 часов. Клеточный цикл разделен на четыре основных стадии: G1, S (фаза синтеза ДНК), G2 и митоз (М). Первые три фазы представляют собой интерфазный период или интерфазу. Клетки, которые не делятся, находятся на стадии покоя G0.

Во время стадии G1 (примерно 9 часов) хромосомы имеют вид одиночных хроматид, клетка метаболически активна и в ней происходит синтез белков. Если клетка, находящаяся на G1 стадии, не подвергается последующему делению, то это состояние соответствует G0. Фаза синтеза (или S фаза) длится около 5 часов и характеризуется процессом репликации хромосомной ДНК. На этой стадии хромосомы состоят из двух идентичных сестринских хроматид. G2 стадия длится примерно 3 часа. Во время этой стадии клетка готовится к процессу деления. Завершение G2 соответствует концу интерфазы. Митоз длится не более 1–2 часов и является процессом образования двух генетически идентичных дочерних клеток. В свою очередь, митоз также делится на 4 стадии: профаза, метафаза, анафаза и телофаза (рис. 6).

Рис. 6. Митоз. Схематическое изображение двух пар хромосом во время митоза: а – интерфаза; б – профаза; в – метафаза; г – анафаза; д – телофаза; е – цитокинез; ж – интерфазы разделившихся клеток

Профаза – стадия, во время которой происходит постепенная конденсация (уплотнение) и спирализация хромосом, в результате чего, они имеют вид дискретных структур. Во время профазы образуется веретено деления (двуполюсное веретено, состоящее из пучков микротрубочек, которые тянутся от одного полюса к другому).

Метафаза – стадия, характеризующаяся тем, что полностью осуществляется присоединение хромосом к нитям веретена, и хромосомы собираются в экваториальной плоскости клетки, находящейся на одинаковом расстоянии от обоих полюсов веретена. На этой стадии хромосомы достигают максимальной конденсации.

Анафаза – стадия разделения сестринских хроматид и их расхождения к противоположным полюсам веретена.

Телофаза – последняя стадия митоза. Она начинается, когда все сестринские хроматиды доходят до полюсов веретена. В ходе данной фазы митоза происходит восстановление клеточного ядра и внутриядерных структур. За ней, как правило, следует цитокинез – разделение двуядерной клетки на две с одним ядром в каждой (рис. 6).

Мейоз – деление клеток, в ходе которого получаются клетки с редуцированным гаплоидным набором хромосом (половые клетки). Данный процесс включает в себя две фазы клеточного деления: мейоз 1 и мейоз 2. В ходе мейоза происходит редукция диплоидного хромосомного набора (2n) до гаплоидного (n).

Мейоз 1, в свою очередь также делится на несколько стадий: профаза I, метафаза I, анафаза I и телофаза I (рис. 7). Профаза I является комплексной стадией, которая, в свою очередь, делится на несколько этапов:

лептотена: 46 хромосом состоят из 2-х хроматид и начинают коденсироваться; эта стадия характеризует начало мейоза;

зиготена: гомологичные хромосомы спариваются своими участками – этот этап деления называется синапсом; в результате образуется тройственная структура – синаптонемальный комплекс;

пахитена: стадия завершения синапса, спаренные гомологи, состоящие из 4-х хроматид, формируют бивалент; во время этой стадии происходит кроссинговер – обмен последовательностями ДНК хромосом между несестринскими хроматидами бивалентов. Результатом этого процесса является рекомбинация генетического материала между гомологичными хромосомами, создающая новые комбинации генов в дочерних клетках;

диплотена: на этой стадии хромосомы отталкиваются друг от друга до тех пор, пока гомологи не будут соединены только участками, подверженными кроссинговеру. Такие участки называются хиазмами;

диакинез: хромосомы претерпевают наибольшее сжатие во время этой последней стадии профазы I.

Рис. 7. Мейоз I. Схематическое изображение двух пар хромосом во время мейоза I: а – профаза I; б – метафаза I; в – анафаза I; г – телофаза I; д – клетки, образующиеся в результате первого мейоза

Метафаза I характеризуется исчезновением ядерной мембраны и образованием мейотического веретена деления. Биваленты выравниваются по экваториальной плоскости клетки и их центромеры случайным образом ориентируются к противоположным полюсам. Во время анафазы I биваленты разделяются и расходятся к противоположным полюсам. В ходе телофазы I каждая хромосома из двух гаплоидных наборов достигает противоположных полюсов, и образуются две дочерние клетки, в каждой из которых по 23 хромосомы, состоящие из 2-х хроматид.

Мейоз 2 практически идентичен митотическому делению за исключением того, что в данном случае делящиеся клетки имеют гаплоидный хромосомный набор. Хромосомы выравниваются по экваториальной плоскости клетки на стадии метафазы II, хроматиды разделяются и расходятся к противоположным полюсам на стадии анафазы II, цитокинез происходит на стадии телофазы II. В результате митотического деления (мейоза 1 и 2), как правило, образуются 4 дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом, каждая из которых генетически отличается друг от друга за счет процесса кроссинговера и случайного расхождения гомологичных хромосом.

Источник

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Содержание:

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки – это время существованя клетки с момента первого деления до следующего деления, или до последнего деления (смерти клетки).

Клетки делятся несколькими способами:

Интерфаза

Митотический цикл состоит из двух последовательных стадий.

Непосредственно перед делением клетка проходит интерфазу, или стадию покоя, функциональное значение которой в том, что во время неё синтезируется ДНК. Длительность стадии покоя составляет 90% и более в течение всего цикла клеточного деления.

Интерфаза представлена тремя периодами:

Митоз – деление соматических клеток

Митоз – это непрерывный процесс деления клеток, который подразделяется на 4 последовательных стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Мейоз

Мейоз – это процесс деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое, происходит образование гаплоидных клеток.

Данный процесс проходит в двух последовательных деления, первое из которых принято называть редукционным (мейоз I), а второе эквационным (мейоз II). Эквационное деление также можно назвать уравнительным, оно позволяет сохранить гаплоидный набор хромосом. Второе деление по механизму протекания схоже с митозом, однако здесь к полюсам расходятся сестринские хроматиды.

Так же, как и митоз, мейоз начинается после интерфазы. Количество ДНК перед первым делением составляет 2n4c, где n – хромосомы, с – молекулы ДНК. Это обозначает, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет гомологичную пару. После первого деления, перед вторым, количество ДНК в каждой дочерней клетке уменьшается до 1n2c. Результатом мейоза после второго деления является образование четырёх гаплоидных клеток. Мейоз представлен такими же четырьмя фазами, как и митоз, однако протекающие процессы в двух этих делениях существенно отличаются.

Мейоз I

Мейоз II

Перед эквационным делением интерфаза называется интеркинезом, так как удвоения наследственного материала (ДНК) не происходит.

Источник

Фазы митоза и что в них происходит

• Митоз проходит через несколько фаз, которые характеризуются по локализации и поведению хромосом

• Некоторые переходы между фазами соответствуют событиям клеточного цикла и представляют собой необратимые переходы

Митоз происходит при завершении двух отдельных и несхожих процессов. В ходе первого процесса, который иногда называется кариокинез (греч. karyo — ядро; kinesis — деление), реплицированные хромосомы распределяются по двум отдельным дочерним ядрам. При втором процессе, называемом цитокинез, цитоплазма разделяется между этими двумя ядрами и образуются две отдельных дочерних клетки. Исторически деление ядра подразделяется на несколько фаз, в зависимости от структуры и положения хромосом.

Подразделение на фазы столь сложного события, как митоз, полезно, поскольку при некоторых переходах в клетке происходят необратимые изменения. Большинство этих изменений связано с активацией или инактивацией определенных ферментов. Иногда изменения могут сопровождаться деструкцией специфических белков, играющих важную роль в делении. Рассматривать митоз как серию событий полезно еще и потому, что хромосомы и веретено между фазами меняют свое поведение. Это позволяет предполагать, что для каждой фазы существует свой специфический молекулярный механизм. При подробном рассмотрении фаз митоза мы будем пользоваться рисунком ниже.

Первым видимым признаком наступающего деления является появление в ядре конденсированных хромосом. Это начало фазы митоза, называемой профазой. У холоднокровных, клетки которых содержат большие хромосомы (например, саламандры, кузнечик), профаза продолжается несколько часов; у теплокровных с небольшими хромосомами (например, мышь, человек) она длится менее 15 мин. В определенный момент профазы в клетке происходят биохимические изменения, которые переводят ее в состояние коммитированное к митозу. До момента достижения точки необратимости, конденсацию хромосом можно прервать физическими или химическими воздействиями, повреждающими клетку.

Профаза обычно характеризуется появлением центросом. Во многих клетках, в цитоплазме, становятся видимы две органеллы в виде небольших точек, окруженных светлым участком Как мы увидим позже, центросомы играют важную роль в образовании веретена: они не только определяют его полюса, но и участвуют в нуклеации микротрубочки, из которых создается эта структура.

Клетки вступают в митоз при фосфорилировании одних белков и дефосфорилировании других. Эти процессы обеспечивают ферменты, называемые киназы и фосфатазы. Наиболее важной для митоза является киназный комплекс циклин B/CDK1. Этот комплекс служит основным регулятором деления, поскольку при введении его в клетку индуцируется митоз. (За открытие этого комплекса и исследования механизмов его регуляции в 2001 г. была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.) К концу профазы циклин B/CDK1 накапливается в ядре в неактивной форме. Вскоре после этого в ядро начинает поступать другой фермент, cdc25 фосфатаза, которая активирует циклин B/CDK1.

Активированный комплекс фосфорилирует многие ядерные белки, включая те, которые обеспечивают структурную целостность окружающей ядро оболочки. В результате, эти белки теряют связь с ядерной мембраной, вызывают набухание ядра и разрыв окружающей его оболочки.

Разрыв ядерной оболочки знаменует собой начало следующей фазы митоза — прометафазы. В течение этой фазы хромосомы взаимодействуют с двумя центросомами и связанными с ними микротрубочками, образуя веретено. По мере присоединения хромосом к веретену, они совершают серию сложных движений, которые называются конгрессия. При конгрессии хромосомы движутся по направлению к полюсам веретена и от них. Каждая хромосома движется независимо, вначале к одному полюсу, затем к другому, часто до окончания движения несколько раз меняя направление.

В конце концов эти движения приводят к конгрегации всех хромосом в плоскости или в «пластинке» на экваторе веретена на полпути между полюсами. Для большинства клеток прометафаза представляет собой наиболее продолжительную фазу митоза, поскольку она продолжается до тех пор, пока все хромосомы не расположатся на экваторе. Это может занимать от нескольких минут в эмбриональных клетках до нескольких часов в сильно уплощенных клетках ткани.

Когда все хромосомы собрались на экваторе веретена, считается, что клетка переходит в метафазу митоза. В зависимости от типа клеток продолжительность метафазы может различаться. Любопытно, что сложная цепочка событий, приводящих клетку к метафазе, носит обратимый характер. Если разрушить веретено в метафазных или прометафазных клетках, обработав их токсическими веществами (например, колцемидом или нокодазолом), или подвергнуть действию низких температур или повышенного давления, вызывающих деполимеризацию микротрубочек, то при последующем реформировании структуры, как только токсические воздействия прекращаются, хромосомы повторяют процесс конгрессии. Разрушение веретена в метафазе предотвращает продвижение клетки по циклу и часто используется в экспериментальных целях для получения клеток, «заблокированных в метафазе».

Фактически эти клетки находятся в прометафазе, так как их конденсированные хромосомы распределены по цитоплазме.

Метафаза заканчивается, когда две сестринские хро-матиды каждой хромосомы начинают разделяться, и начинается анафаза митоза. Хотя каждая хромосома реплицируется до митоза, две ее хроматиды обычно становятся видимы лишь незадолго до окончания метафазы. В видеозаписи процесс разделения хроматид выглядит как моментальный и происходящий во всех хромосомах одновременно. В действительности он продолжается несколько минут и для разных хромосом длится в течение различного времени. Разделение хроматид в начале анафазы представляет еще одну точку необратимости в митозе: она совпадает с разрушением «склеивающих» белков, скрепляющих хроматиды, и основной регуляторной киназы, которая вызывает вступление клетки в митоз.

После разделения сестринских хроматид они расходятся к полюсам веретена. Это движение обеспечивается комбинацией двух различных механизмов. В анафазе А расстояние между каждой хроматидой и полюсом, к которому она присоединена, сокращается. В то же время расходятся сами два полюса веретена, растаскивая присоединенные к ним группы хромосом. Этот процесс носит название элонгация веретена или анафаза В. По мере расхождения двух групп хромосом, веретено начинает разрушаться и между ними образуются новые структуры, которые в клетках животных называются структурами межзональной области.

Заключительная фаза митоза, телофаза (от греч. telo — конец), начинается, когда хромосомы формируют ядра у полюсов. В случаях, когда при наступлении телофазы соседние анафазные хромосомы не соприкасаются между собой (как в больших клетках), каждая хромосома образует собственное маленькое ядро. Затем они сливаются, образуя одно крупное ядро. В телофазе также начинаются события, в результате которых клетка делится на две. Вначале на поверхности клетки, в той же плоскости, в которой в метафазе выстраиваются хромосомы, образуется перетяжка. В этом положении перетяжка располагается посередине между двумя новыми ядрами и опоясывает экваториальную область.

После образования перетяжка постепенно сжимается, разделяя клетку на две примерно равных части в процессе цитокинеза. По мере сжатия перетяжки, межзональные структуры собираются вместе, образуя прочную связку, которая называется остаточным тельцем. Это последняя структура, соединяющая две клетки. События, происходящие в телофазе, требуют активации комплекса циклин B/CDK1 и свидетельствуют о том, что клетка выходит из митоза.

Рассматривая митоз как последовательность событий и исследуя фотографии живых или зафиксированных препаратов клеток, может показаться, что он является статичным дискретным процессом. На самом деле, однако, митоз представляет собой непрерывный и высокодинамичный процесс. В полной мере в этом можно убедиться при видеосъемке делящихся клеток. Первый кадр такой съемки представлен на рисунке ниже.

На верхнем рисунке изображено только ядро. На остальных представлена вся клетка.
После образования веретена два его полюса располагаются в центре прозрачной области цитоплазмы в верхнем левом и нижнем правом участках клетки. Последовательность событий мейоза включает два клеточных деления.
При первом делении происходит разделение гомологичных хромосом,
при втором разделяются индивидуальные хроматиды (каждой хромосомы).
При митозе происходит только разделение хроматид.

Видео процесс и фазы митоза

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Бинарное деление надвое

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Фазы митоза и что в них происходит

• Все клетки образуются в процессе деления себе подобных; этот процесс носит название митоз

• Митоз наступает после репликации хромосом. В митозе хромосомы разделяются на равные группы, и затем клетка делится с образованием двух новых клеток по линии, проходящей между ними

• Ошибки митоза носят катастрофический характер, и в клетке существуют механизмы, обеспечивающие точность его протекания

Наиболее фундаментальной характеристикой клеток, по-видимому, является самовоспроизведение: жизнь зависит от их способности к делению. Для одноклеточных организмов деление значит размножение. В сложных многоклеточных организмах деление необходимо не только для образования клеток в процессе развития, но и для замещения погибающих.

Название клетка было предложено в 1665 г. Робертом Гуком, который использовал его для обозначения мельчайших полых ячеек, видных в срезе кусочка пробки под микроскопом. Потребовалось 175 лет дальнейших работ с микроскопом для того, чтобы Шлейден и Шванн в своей «Клеточной теории» назвали клетку фундаментальной биологической единицей жизни. После признания этого основного научного достижения XIX в. возник следующий логичный вопрос: каким образом возникают новые клетки?

Хотя некоторые считали, что новые клетки образуются самопроизвольно, в 1855 г. немецкий врач Вирхов выдвинул однозначный принцип omnis cellula е cellula — каждая клетка происходит из предсуществующей родительской клетки.

В конце XIX в. в связи с разработкой и широким использованием сложных световых микроскопов произошел быстрый прогресс в изучении событий, происходящих при клеточном делении. В 1879 г. немецкий анатом Вальтер Флемминг предложил термин митоз для обозначения структуры, напоминающей двойные нити (от греч. mitos — нити), видимых внутри ядра делящейся клетки саламандры, и описал серию изменений, которые они претерпевают.

Эти нити, состоящие из ядерного материала, который Флемминг назвал хроматин, сейчас известны под названием хромосомы (от греч. chroma — цвет; soma — тело). Флемминг обнаружил, что на ранних стадиях митоза каждая хромосома состоит из двух одинаковых нитей или хроматид, примыкающих друг к другу по длине. У высших организмов каждая хромосома содержит небольшую, но заметную область сужения, известную как первичная перетяжка или центромера. Каждая клетка организма обладает одинаковым числом хромосом, которое для всех представителей данного вида одинаково. Однако у разных видов число хромосом на клетку различается — у одних видов хромосом в несколько раз больше, чем у других.

На верхнем рисунке изображено только ядро. На остальных представлена вся клетка.
После образования веретена два его полюса располагаются в центре прозрачной области цитоплазмы в верхнем левом и нижнем правом участках клетки.

Еще в 1880 г. Флемминг высказал утверждение, что все клетки воспроизводятся через «превращение ядерного вещества в нити». В 1883 г. наблюдения за процессом оплодотворения яиц морского ежа показали, что яйцеклетка и сперматозоид передают эмбриону по одинаковому числу хромосом. Двумя годами позже было обнаружено, что все ядра клеток организма образуются при повторных делениях эмбрионального ядра, которое возникло при слиянии яйцеклетки с ядром сперматозоида. Так, в 1885 г. стало очевидным, что каждая клетка содержит хромосомы от обоих родителей. Это наблюдение связало Клеточную теорию Шлейдена и Шванна с Теорией эволюции Дарвина.

Природа этой связи была установлена позже, когда обнаружилось, что хромосомы содержат клеточные гены, элементарные единицы, которые переносят признаки от поколения к поколению.

За исключением сперматозоидов и яйцеклеток, все остальные клетки организма являются диплоидными (di = 2), т. е. каждая хромосома у них присутствует в двух копиях: одна копия наследуется с яйцеклеткой от матери, а другая со сперматозоидом — от отца (клетки человека содержат 23 пары хромосом, т. е. всего 46 хромосом). Цель митоза заключается в сохранении диплоидного набора хромосом в образующихся поколениях клеток, Поскольку сперматозоиды и яйцеклетки являются гаплоидными, т. е. содержат только половинный набор хромосом по сравнению с клетками тканей организма, они не могут образовываться за счет митоза. Вместо этого такие специализированные клетки (называемые гаметы) образуются за счет процесса, называемого мейоз.

При мейозе из одной клетки-предшественника образуются четыре гаплоидных клетки, каждая из которых содержит только одну копию каждой хромосомы. Это уменьшение числа хромосом происходит за счет деления клетки дважды после репликации хромосом, а не после однократного деления, как в митозе. В отличие от митоза, цель мейоза состоит в поддержании диплоидного количества хромосом в поколениях клеток организма. Практически митоз и мейоз характеризуются многими общими чертами — основное различие между ними заключается в способе организации хромосом в начале процесса.

В статьях на сайте будут рассмотрены вопросы, связанные с функционированием митотического процесса у высших животных, главным образом у позвоночных. Хотя, в зависимости от организма, детали митоза могут различаться, основные его черты для всех клеток одинаковы. На рисунке ниже представлены фазы митоза. У высших животных первым видимым признаком приближающегося митоза является появление в ядре реплицированных хромосом. В процессе конденсации хромосом оболочка, окружающая ядро, распадается, что приводит к их высвобождению в цитоплазму. На следующем этапе хромосомы присоединяются к структуре, называемой веретено, потому, что она по форме напоминает два конуса, соединенных своими основаниями.

Это веретено или митотический аппарат генерирует усилия, необходимые для перемещения хромосом, а также указывает на то место в клетке, куда они должны двигаться. После присоединения хромосомы постепенно выстраиваются поперек середины веретена, которое играет роль экватора. Видеосъемка, первая рамка которой представлена на рисунке ниже, показывает всю последовательность событий от момента конденсации хромосом до их выстраивания.

После того как все хромосомы выстроились, каждая из них расщепляется вдоль (т. е. происходит разделение хроматид), и образующиеся две независимые группы хромосом отходят друг от друга к противоположным концам веретена, которые называются полюсами веретена деления. Наконец, хромосомы в каждой из двух отдельных групп деконденсируются, и вокруг каждой группы образуется новая оболочка. Многочисленные мелкие ядра, образующиеся на полюсах, сливаются между собой, образуя два отдельных дочерних ядра.

На протяжении многих лет определение митоза расширилось и стало включать такое понятие, как цитокинез, т. е. серию событий, в результате которых после деления ядра происходит деление цитоплазмы клетки.

Несмотря на то что сегрегация хромосом происходит с высокой точностью, иногда случаются ошибки. Ошибки в митозе или мейозе возникают на нескольких стадиях процесса и могут вызывать появление клеток, содержащих слишком мало или слишком много хромосом. Это состояние называется анеуплоидия, и его последствия зависят от организма и от времени, когда произошла ошибка. Когда оно развивается при образовании гамет (мейоз), то приводит к появлению эмбриона с синдромом дефекта рождения, когда все его клетки обладают, по меньшей мере, одной лишней или отсутствующей хромосомой.

Примером анеуплоидии у человека является синдром Дауна, при котором все клетки индивидуума содержат лишнюю копию хромосомы 21. Однако в большинстве случаев анеуплоидия у эмбриона приводит к смерти еще до завершения процесса развития. Напротив, когда это состояние возникает в момент развития, образуется мозаичный организм, различные ткани которого состоят из клеток, содержащих различное количество хромосом. Наконец, существуют убедительные доказательства в пользу того, что образование анеуплоидных клеток во взрослом организме провоцирует онкологические заболевания.

Поскольку равномерное распределение хромосом необходимо для поддержания жизнеспособности организма, митоз включает специальные процессы, обеспечивающие его безошибочность. У всех организмов точность процесса сегрегации хромосом увеличивается за счет контрольных точек проверки. В этих точках осуществляется биохимическая регуляция, которая останавливает или задерживает клеточное деление до момента окончания или коррекции определенного события в жизни клетки. Необходимость обеспечения большой точности процесса отражается в существовании множественных путей для достижения одной и той же цели, независимо от того, будет ли это образование веретена или перемещение хромосом.

Хотя митоз всегда проходит через последовательность описанных событий, для того чтобы завершить критический процесс, существует несколько различных путей. Такое дублирование механизмов митоза, которое было обнаружено лишь недавно, добавляет еще один уровень сложности ко всему процессу, но придает ему гибкость, позволяющую противостоять обстоятельствам, способным вызвать ошибки.

На вставке представлена целая метафазная хромосома в живой клетке тритона.
На основной фотографии представлена область первичной перетяжки еще одной метафазной хромосомы.
На обеих фотографиях стрелками отмечены пары сестринских хроматид (DIC — дифференциальная интерференционная микроскопия, один из методов световой микроскопии). На вставке представлены несколько целых метафазных хромосом в живой клетке тритона.
Каждое сужение представляет собой уникальную точку, которая называется первичной перетяжкой.
На фотографии в электронном микроскопе показана первичная перетяжка хромосомы при большом увеличении. Последовательность событий мейоза включает два клеточных деления.
При первом делении происходит разделение гомологичных хромосом,
при втором разделяются индивидуальные хроматиды (каждой хромосомы).
При митозе происходит только разделение хроматид. Первый видеокадр, показывающий хромосомы в начальных стадиях митоза. Митотические хромосомы клетки, полученной от больного с синдромом Дауна.
Разные хромосомы различаются по положению первичной перетяжки, по величине и по характерному расположению темных и светлых поперечных полос.
Видны три копии маленькой хромосомы 21, но только по две копии остальных хромосом.

Видео процесс и фазы митоза

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник