Мейоз

• В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2n) образуется четыре дочерние гаплоидные клетки (n), отличные друг от друга и материнской клетки.
• Мейозу предшествует интерфаза, в которой происходит репликация молекул ДНК, а также все процессы синтеза и накопления энергии, характерные для интерфазы перед митозом.
• Мейоз, так же как и митоз, состоит из ряда фаз.

Фазы мейоза

Фазы мейоза схожи с фазами митоза по основным процессам и носят те же названия, но есть и принципиальные отличия.

Мейоз 1

• Во время профазы I мейоза двойные хромосомы хорошо заметны в световой микроскоп.
• Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области центромеры.
• Первое ключевое отличие мейоза от митоза состоит в том, что в профазе I гомологичные хромосомы сближаются и конъюгируют, т. е, продольно тесно соединяются друг с другом (хроматида к хроматиде) в продольном направлении.
• При этом хроматиды часто перекрещиваются. В местах перекреста хроматид происходят разрывы и обмены их гомологичными участками. Это явление называется кроссинговером – перекрест хромосом и обмен генами. Это ведёт к формированию естественной комбинативной изменчивости.

Пары гомологичных хромосом формируют биваленты, или тетрады. Затем, как и в профазе митоза, растворяется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена деления.

Кроссинговер

• К концу профазы гомологичные хромосомы отталкиваются друг от друга. Затем, как и в профазе митоза, растворяется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена деления.
• Хромосомный набор 2n4c

• В метафазе 1 биваленты (пары гомологичных хромосом) выстраиваются по экватору, к ним прикрепляются нити веретена деления.
• Хромосомный набор 2n4c.

• В анафазе 1 в отличие от митоза, здесь к полюсам клетки будут расходиться не сестринские хроматиды, а гомологичные хромосомы.
• Хромосомный набор: n2c – у полюсов клетки, 2n4c – в целой клетке.

• В телофазе 1 также, как и в митозе, происходит разделение клеток, цитокинез – деление цитоплазмы. У дочерних клеток в данном случае уже не диплоидный, а гаплоидный набор хромосом, так как гомологичные хромосомы расходятся по разным клеткам. Дочерние клетки отличаются от материнской.
• Хромосомный набор: n2c.

Гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами вступают во второе деление мейоза. Перед вторым делением есть интерфаза, но она короткая и репликации ДНК в ней не происходит.

Мейоз 2 (идет по типу митоза)

• В профазе II хромосомы двухроматидные –состоят их двух нитей ДНК.
• Происходят характерные для профазы процессы: спирализация хромосом, разрушение ядерной оболочки, нити веретена деления прикрепляются к центромерам.
• Хромосомный набор: n2c.

• Далее следует метафаза II. Она отличается тем, что на экваторе выстраиваются уже двухроматидные хромосомы, образуется метафазная пластинка.
• Хромосомный набор: n2c.

• В анафазе II к полюсам расходятся сестринские хроматиды – второе деление мейоза схоже с митозом. На полюсах теперь однохроматидные хромосомы.
• Хромосомный набор: nc – у полюсов клетки, 2n2c – в целой клетке.

• В телофазе II происходит расхождение однохроматидных хромосом по дочерним клеткам, каждая из которых отлична от материнской, так как произошла перекомбинация генетического материала в результате кроссинговера в профазе I и случайного расхождения гомологичных хромосом в анафазе I.
• Каждая из четырёх дочерних клеток имеет гаплоидный набор хромосом.
• То есть хромосомный набор: nc.

Путём мейоза у животных образуются половые клетки – яйцеклетки и сперматозоиды, которые затем участвуют в процессе оплодотворения. Сущность процесса оплодотворения состоит в слиянии сперматозоида с яйцеклеткой с образованием диплоидной клетки – зиготы.

Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшение числа хромосом, то в каждом следующем поколении в результате оплодотворения число хромосом увеличивалось бы вдвое. Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное число хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное (2n) число хромосом.

В ходе мейоза происходит перекрёст и обмен участками гомологичных хромосом. Кроме того, материнские и отцовские хромосомы случайно распределяются между гаметами (гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом независимо от других пар). Все эти процессы обеспечивают большое разнообразие гамет и увеличивают наследственную изменчивость организмов, что имеет большое значение для эволюции.

Процесс деления клеток (митоза и мейоза) всегда регулируется.

Регуляция клеточного деления складывается из регуляции каждой из фаз деления клетки и организации их взаимодействия, при котором в клеточном делении устанавливается последовательность процессов и вырабатываются сигналы для инициации следующего по порядку процесса.

Причем регуляция осуществляется как самой клеткой, так и ее окружением.

Факторы, регулирующие деление клетки:

1. Экзогенные факторы находятся в окружении клетки и взаимодействуют с поверхностью клетки. Например,

• деление клетки зависит от внешних факторов: ритма активности, света, температуры
• полноценное питание стимулирует деление клеток
• факторы роста, которые вырабатываются другими клетками
• большинство клеток перестают делиться при недостатке места для новых клеток. Это можно наблюдать в клеточных культурах, в которых клетки делятся, пока не начнут контактировать друг с другом, затем они прекращают деление

• тканевые культуры перестают расти, если в их среду попадают вырабатываемые ими вещества

2. Эндогенные факторы синтезируются самой клеткой и действуют внутри нее. К ним относятся:

• гормоны, например, соматотропин и тиреотропные гормоны
• продукты распада стимулируют деление
• митогены являются акселераторами (ускорителями) деления
• цитостатики являются супрессорами (подавителями) деления

Для того чтобы клетка начала процесс деления, она должна получить на мембрану сигнал, который должен дойти до ядра. Клетка, получившая сигнал, запускает процесс деления.

Нарушения в регуляции клеточного цикла приводят к появлению большинства опухолей. Это приводит к дисфункции опухолевых “подавителей”.

Если в нужный момент не происходит блокировки клеточного цикла, то клетки продолжают процесс деления и появляются мутантные клетки, часть которых может дать начало злокачественным клеткам.

Процесс образование опухолевых клеток