Биологическое значение мейоза и 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 (2л) число хромосом. В ходе мейоза происходит перекрест 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.
https://studopedia.ru/17_168326_delenie-kletki.html
Способы деления клеток
В настоящее время Землю населяет несколько миллионов видов живых организмов. Многие из них, например, бактерии и простейшие, существуют в виде отдельных клеток. Высшие растения, животные и грибы являются многоклеточными организмами. Одноклеточные сочетают в себе свойства клетки и организма. У многоклеточных организмов разные клетки специализируются на выполнении различных функций. Для того чтобы многоклеточный организм существовал как целое, деятельность отдельных клеток должна быть хорошо согласована и подчинена задачам обеспечения деятельности целого организма. Развития многоклеточных организмов связано с делением клеток и возникновением морфологических и функциональных различий между ними.Представление о самовоспроизведении клеток сложилось у биологов к середине XIX в. В концентрированной форме его выразил один из основоположников клеточной теории Рудольф Вирхов в утверждении: «Всякая клетка от клетки». Ни одна клетка не может существовать вечно. Все новые клетки образуются путем деления уже существующих. При этом весь материал делящейся (материнской) клетки равномерно распределяется между двумя новыми (дочерними) клетками.
У одноклеточных организмов деление клеток является и способом размножения. Многоклеточный организм начинает свое развитие также с одной-единственной клетки. Последовательные ее деления приводят к возникновению многочисленных новых клеток, которые дифференцируются и образуют различные структуры многоклеточного зародыша, а затем и взрослого организма.
Фото: Ano Lobb
Деление клетки – это процесс образования двух или нескольких дочерних клеток из одной – материнской. Благодаря делению клеток происходит рост многоклеточного организма, регенерация, а также размножение всех клеточных форм жизни.
Период жизни клетки от начала деления до следующего деления называется клеточным циклом. Период между делениями называется интерфазой. Интерфаза вместе с митозом образуют клеточный, или митотический, цикл.В зависимости от специализации клетки многоклеточного организма заметно отличаются друг от друга по продолжительности жизни и функциям. Все клетки, составляющие многоклеточный организм, подразделяют на половые и соматические (от сома – тело). Известно, что нервные клетки после завершения эмбрионального периода развития уже не делятся и функционируют на протяжении всей жизни организма. Другие же соматические клетки, например, клетки костного мозга, эпителия или тонкого кишечника, в процессе жизнедеятельности быстро разрушаются, и поэтому в этих тканях клетки размножаются непрерывно. Процесс размножения соматических клеток называют пролиферацией. Скорость пролиферации при развитии организма, а также локализация этого процесса находятся под строгим генетическим контролем, определяющим возникновение характерной формы, свойственной представителям данного вида.
В клеточном цикле различают:
- хромосомный цикл, в котором репликация ядерной ДНК (синтез ДНК) чередуется с митозом (делением ядра), в котором разделяются реплицированные копии генома.
- цитоплазматический цикл, при котором клетка растет, удваиваются в числе другие клеточные компоненты, чередуется с цитокинезом – делением всей клетки на две. Оба этих взаимосвязанных цикла должны быть скоординированы между собой. Клеточный цикл регулируется факторами внеклеточной среды (индукторы пролиферации), а также внутриклеточным состоянием аппарата регуляции активности генов.
Интерфаза – период между делениями клетки. Это достаточно длительный процесс, обычно занимающий не менее 90 % всего времени клеточного цикла. Время между делениями клетки может значительно отличаться в пределах одного организма. Так в двенадцатиперстном кишечнике мыши клетки делятся каждые 11 часов, в тощей кишке – примерно через 19 часов, в роговице глаза – через 3 суток, а в кожном эпителии – больше 24 суток. Время, которое клетка тратит на деление, составляет от 1 до 3 часов. Первоначально на этот период в жизни клетки не обращали особого внимания, поскольку в начале Х1Х века техническое оснащение не позволяло выявить значительных изменений, происходящих на данном этапе. И только благодаря сочетанию современных цитологических методам (электронному микроскопу, авторадиографии, методам измерения содержания внутриклеточных веществ) удалось установить, что в интерфазе происходят важные события клеточной жизни, в частности удвоение числа хромосом.
Митоз – основной способ деления клеток. В животных клетках он длится 30-60 минут, в растительных – 2-3 часа.
В митозе выделяют 4 фазы:
Профаза митоза
- ядро увеличивается в объеме
- на протяжении всей профазы хромосомы спирализуются, что приводит к укорачиванию нитей ДНК в несколько раз
- к концу профазы все хромосомы отделены друг от друга. Хорошо видны их размер, форма, строение. Можно точно посчитать их количество.
- центриоли расходятся по полюсам
- между центриолями образуются тонкие нити, состоящие из белки и представляющие собой мельчайшие трубочки. Эти нити вместе с центриолями, от которых они отходят – веретено деления.
- к концу профазы ядерная оболочка растворяется, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме.
Метафаза митоза
- хромосомы располагаются на экваторе
- к каждой хромосоме в области центромеры прикрепляется нить веретена деления
- когда все хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления, хроматиды каждой хромосомы начинают расходится к полюсам клетки
Анафаза митоза
- хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки. Движение хроматид обусловлено сокращением нитей веретена деления. Дочерние хромосомы движутся центромерами вперед. При этом используется энергия АТФ (на каком этапе интерфазы запасается энергия – постсинтетический).
Телофаза митоза
- дочерние хромосомы расположены на полюсах
- хромосомы начинают раскручиваться
- образуется ядерная оболочка, ядрышко и характерное для интерфазы строение ядра
- на протяжении всего периода идет деление цитоплазмы, в результате которого две дочерние клетки отделяются друг от друга. Они по своему строению сходны с материнской, но имеют меньший размер.
Митоз – основной способ деления ядер и образования новых клеток, но не единственный. Существует еще несколько способов деления клеток: амитоз и мейоз. В жизни организма эти три способа деления не равноценны.
Амитоз – прямое деление ядра без образования хромосом и веретена деления. Ядро делится перетяжкой или фрагментацией, оставаясь в интерфазном состоянии. Цитокинез не всегда следует за делением ядра, поэтому в результате амитоза обычно возникают многоядерные клетки. При амитозе клетки не способны переходить к митотическому делению. Амитоз характерен для клеток, заканчивающих свое развитие: отмирающих эпителиальных клеток. Встречается у простейших и в клетках специализированных тканей: хрящевой, оболочка зародыша млекопитающего. Встречается амитоз и при патологических процессах: воспалении, злокачественном росте.
Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.
Мейоз связан с процессом размножения грибов, растений и животных и происходит в цикле развития каждого организма при образовании половых клеток и спор.
http://biofile.ru/bio/3700.html