Стадии митоза и мейоза

Клетки делятся и размножаются двумя способами: митозом и мейозом. Митоз — это процесс деления клеток, в результате которого две генетически идентичные дочерние клетки развиваются из одной родительской клетки. Мейоз, с другой стороны, представляет собой деление зародышевой клетки, включающей два деления ядра и дающее начало четырем гаметам или половым клеткам, каждая из которых обладает половиной числа хромосом исходной клетки.

Митоз используется одноклеточными организмами для размножения. Он также используется для органического роста тканей, волокон и мембран. Мейоз обнаруживается при половом размножении организмов. Мужские и женские половые клетки (т.е. яйцеклетка и сперма) являются конечным результатом мейоза. Они объединяются, чтобы создать новое, генетически отличное потомство.

Хотя оба типа клеточного деления встречаются у многих животных, растений и грибов, митоз встречается чаще, чем мейоз, и имеет более широкий спектр функций. Митоз отвечает не только за бесполое размножение одноклеточных организмов, но и за то, что обеспечивает рост и восстановление клеток в многоклеточных организмах, таких как человек. В митозе клетка делает точный клон себя. Этот процесс лежит в основе роста детей во взрослых, заживления порезов и ушибов, и даже отрастания кожи, конечностей и придатков у животных, таких как гекконы и ящерицы.

Мейоз является более специфическим типом деления клеток (в частности, половых клеток), в результате, которого образуются гаметы, яйцеклетки или сперма. Они содержат половину хромосом, обнаруженных в родительской клетке. В отличие от митоза с его многими функциями, мейоз имеет узкую, но важную цель: содействие половому размножению. Это процесс, который позволяет детям быть родственными, но все же отличается от их двух родителей.

Мейоз и генетическое разнообразие

Половое размножение использует процесс мейоза для увеличения генетического разнообразия. Потомки, созданные в результате бесполого размножения (митоза), генетически идентичны своим родителям, но зародышевые клетки, созданные во время мейоза, отличаются от своих родительских клеток. Некоторые мутации часто возникают во время мейоза. Кроме того, половые клетки имеют только один набор хромосом, поэтому две половые клетки необходимы для создания полного набора генетического материала для потомства. Таким образом, потомство способно наследовать гены от обоих родителей и групп бабушек и дедушек.

Генетическое разнообразие делает население более устойчивым и адаптируемым к окружающей среде, что увеличивает шансы на выживание и развитие в долгосрочной перспективе.

Митоз как форма размножения одноклеточных организмов зародился самой жизнью, около 3,8 миллиарда лет назад. Считается, что мейоз появился около 1,4 миллиарда лет назад.

Стадии митоза и мейоза

Клетки проводят около 90% своего существования в стадии, известной как интерфазный. Поскольку клетки функционируют более эффективно и надежно, когда они маленькие, большинство клеток выполняют регулярные метаболические задачи, делятся или умирают, а не просто увеличиваются в объеме в интерфазе. Клетки «готовятся» к делению путем репликации ДНК и дублирования центриолей на основе белка. Когда начинается деление клеток то они вступают в митотическую или мейотическую фазы.

При митозе конечным продуктом являются две клетки: исходная родительская клетка и новая, генетически идентичная дочерняя клетка. Мейоз является более сложным и проходит через дополнительные фазы для создания четырех генетически различных гаплоидных клеток, которые затем могут объединиться и сформировать новое генетически разнообразное диплоидное потомство.

Стадии Митоза

Существует четыре митотических фазы: профаза, метафазная, анафазная и телофазная. Растительные клетки имеют дополнительную фазу, препрофазу, которая происходит перед профазой.

Во время митотической профазы мембрана (иногда называемая «оболочкой») растворяется. Интерфазный хроматин плотно скручивается и конденсируется, пока не станет хромосомным. Эти хромосомы состоят из двух генетически идентичных сестринских хроматид, которые соединены центромерой. Центросомы удаляются от ядра в противоположных направлениях, оставляя позади аппарат веретена.

В метафазе, моторные белки найдены по обе стороны от центромеры хромосом, помогают перемещать хромосомы в соответствии с притяжением противоборствующих центросомах, в конечном счете, помещая их в вертикальную линию вниз от центра ячейки. Это иногда называют метафазной пластиной.

Волокна веретена начинают укорачиваться во время анафазы, отрывая сестринские хроматиды, друг от друга на них центромерах. Эти расщепленные хромосомы тянутся к центросомам, найденным на противоположных концах клетки, в результате чего многие хроматиды на короткое время выглядят как «V». На этом этапе клеточного цикла две разделенные части клетки официально известны как «дочерние хромосомы».

Телофаза является финальной фазой деления митотических клеток. Во время телофазы дочерние хромосомы прикрепляются к своим соответствующим концам родительской клетки. Предыдущие фазы повторяются, только в обратном порядке. Аппарат веретена растворяется, и мембраны образуются вокруг отделенных дочерних хромосом. Внутри этих вновь образованных ядер хромосомы раскручиваются и возвращаются в состояние хроматина.

Последний процесс — цитокинез — необходим для того, чтобы дочерние хромосомы стали дочерними клетками. Цитокинез не является частью процесса клеточного деления, но он отмечает конец клеточного цикла и является процессом, посредством которого дочерние хромосомы разделяются на две новые, уникальные клетки. Благодаря митозу эти две новые клетки генетически идентичны друг другу и своей исходной родительской клетке. После чего они вводят свои собственные индивидуальные интерфазы.

Стадии мейоза

Существует два основных этапа мейоза, в которых происходит деление клеток: мейоз 1 и мейоз 2. Обе начальные стадии имеют четыре собственные стадии. Мейоз 1 имеет профазу 1, метафазу 1, анафазу 1 и телофазу 1, в то время как мейоз 2 имеет профазу 2, метафазу 2, анафазу 2 и телофазу 2. Цитокинез также играет роль в мейозе. Однако, как и в митозе, это отдельный процесс от самого мейоза, и цитокинез проявляется в другой точке деления.

Мейоз 1 против Мейоза 2

При мейозе 1 зародышевая клетка делится на две гаплоидные клетки (вдвое уменьшая количество хромосом в процессе), и основное внимание уделяется обмену аналогичным генетическим материалом (например, геном волос). В мейозе 2, который очень похож на митоз, две диплоидные клетки далее делятся на четыре гаплоидные клетки.

Стадии мейоза 1

Первая мейотическая фаза — это фаза 1. Как и в митозе, ядерная мембрана растворяется, хромосомы развиваются из хроматина, а центросомы раздвигаются, создавая веретенообразный аппарат. Гомологичные (сходные) хромосомы обоих родителей объединяются и обмениваются ДНК в процессе, известном как кроссинговер. Это приводит к генетическому разнообразию. Эти парные хромосомы — по две от каждого родителя — называются тетрадами.

В метафазе 1 некоторые волокна веретена прикрепляются к центромерам хромосом. Волокна вытягивают тетрады в вертикальную линию вдоль центра клетки.

Анафаза 1 — это когда тетрады отделяются друг от друга, причем половина пар направляется к одной стороне клетки, а другая половина — к противоположной стороне. Важно понимать, что в этом процессе движутся целые хромосомы, а не хроматиды, как в случае с митозом.

В какой-то момент между концом анафазы 1 и развитием телофазы 1 цитокинез начинает расщеплять клетку на две дочерние клетки. В телофазе 1 аппарат веретена растворяется, и ядерные мембраны развиваются вокруг хромосом, которые теперь находятся на противоположных сторонах родительской клетки.

Стадии мейоза 2

В профазе 2 центросомы образуются и раздвигаются в двух новых клетках. Развивается веретенообразный аппарат, и ядерные мембраны клеток растворяются.

Волокна веретена соединяются с хромосомными центромерами в метафазе 2 и выстраивают хромосомы вдоль экватора клеток.

Во время анафазы 2 центромеры хромосом разрушаются, и волокна веретена раздвигают хроматиды. На данный момент две разделенные части клеток официально известны как «сестринские хромосомы».

Как и в телофазе 1, телофазе 2 способствует цитокинез, который снова расщепляет обе клетки, в результате чего образуются четыре гаплоидные клетки, называемые гаметами. В этих клетках развиваются ядерные мембраны, которые снова вводят свои собственные интерфазы.