Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз / справочник

Как грамотно оформлять решение?

Если это задача на биосинтез белка, нам необходимо:

Найти, что нам дано в задаче
Определить молекулу, которую нужно найти
Определить, есть ли специальные условия
Оформить решение по формуле

Пример

Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая, нижняя — транскрибируемая):
5′ — T A A T Г Ц Ц Ц Г Ц A T A T A T Ц Ц A T — 3′
3′ — А Т Т А Ц Г Г Г Ц Г Т А Т А Т А Г Г Т А — 5′

Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту МЕТ. С какого нуклеотида начинается информативная часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Дано: ДНК (транскрибируемая): 3’ — А Т Т А Ц Г Г Г Ц Г Т А Т А Т А Г Г Т А — 5 ’

Найти: нуклеотид, с которого начинается информативная часть гена, последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка

Специальные условия: информативная часть гена начинается с триплета, кодирующего аминокислоту МЕТ.

Как оформлять решение? Формула для одного пункта ответа

Решение

Странскрибируемой цепи ДНК находим молекулу иРНК по принципу комплементарности:
иРНК: 5′ — УААУГЦЦЦГЦАУАУАУЦЦАУ- 3′
Информативная часть гена начинается с третьего нуклеотида Т на ДНК, так как аминокислота МЕТ кодируется кодоном АУГ на иРНК
С молекулы иРНК находим последовательность аминокислот в белке по таблице генетического кода:
Последовательность аминокислот: мет — про — ала — тир — иле — гис

Если это задача на хромосомный набор клетки и его изменения во время деления клетки:

Найти, что нам дано в задаче
Определить, что от нас требуют найти
Определить, есть ли специальные условия (например, дано ли нам конкретное число хромосом)
Оформить решение по формуле

Пример

Хромосомный набор в клетках корешка риса посевного равен 24. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток риса посевного в интерфазе и в анафазе мейоза 1, а также перед началом второго деления мейоза. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.·

Дано: диплоидный хромосомный набор соматической клетки 2n – 24 хромосомы, деление в задаче — мейоз

Найти: хромосомный набор в интерфазе мейоза,в анафазе мейоза 1, перед началом второго деления, объяснить процессы на этих стадиях

Как оформлять решение?

Решение

хромосомный набор в интерфазе мейоза – 2n4c (24 хромосомы, 48 ДНК) – диплоидный, так как в интерфазе происходит репликация ДНК и хромосомы становятся двухроматидными, соединенными в области центромеры
хромосомный набор в анафазе мейоза 1 – 2n4c (у каждого полюса 1n2c) (24 хромосомы, 48 ДНК. у каждого полюса 12 хромосом и 24 ДНК) – диплоидный, так как происходит редукция числа хромосом: нити веретена деления укорачиваются и гомологичные хромосомы (состоящие из двух хроматид), растягиваются к полюсам клетки. У полюсов образуются гаплоидные наборы хромосом
хромосомный набор перед началом второго деления – 1n2c (12 хромосом и 24 ДНК) – гаплоидный, так как произошла редукция числа хромосом в анафазу мейоза 1

Если это задача на изменения хромосомного набора в процессе жизненного цикла растений необходимо:

Найти, что нам дано в задаче
Определить, что от нас требуют найти
Оформить решение по формуле

Пример

У хламидомонады преобладающим поколением является гаметофит. Определите хромосомный набор взрослого организма и его гамет. Объясните из каких исходных клеток образуются взрослые особи и их гаметы, в результате какого деления формируются половые клетки.

Дано: деление в задаче – мейоз, растение — водоросль хламидомонада

Найти: хромосомный набор взрослого организма, спор + описать каким делением и из каких исходных клеток они образуются, хромосомный набор гамет + описать каким делением и из каких исходных клеток они образуются

Как оформлять решение?

Решение

хромосомный набор взрослого организма — n (гаплоидный)
хромосомный набор споры — n (гаплоидный), споры (зооспоры) образуются из диплоидной зиготы путём мейоза
хромосомный набор гамет — n (гаплоидный), гаметы образуются из клетки взрослого организма (гаметофита) путём митоза

Интерфаза

Основной период клеточного цикла, во время которого осуществляется репликация ДНК – это интерфаза. Этот период практически не заметен под микроскопом. Фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, представляют собой митотический цикл, за время которого происходит полное обновление клеток. То есть, существуют две стадии этого процесса – интерфазу (подготовительный период) и митоз, включающий четыре фазы клеточного цикла. В интерфазе также присутствует три периода:

G1 пресинтетическая фаза;
S фаза клеточного цикла, во время которой непосредственно происходит синтез ДНК;
G2 – период после удвоения ДНК.

Эти фазы клеточного цикла по порядку расположены так, чтобы обеспечить нормальное восстановление клеток. Кроме того, для них характерна определенная длительность и функция. S фаза клеточного цикла является ключевой, так как в ней происходит синтез ДНК. Во время этого периода происходит удвоение центросом и центриолей. Во время G1-фазы осуществляется максимально интенсивный синтез РНК и белковых молекул. В частности, в данный период синтезируются белки, которые контролируют фазы клеточного цикла. В G1-фазу восстанавливается объем клетки, который существенно уменьшился на фоне предыдущего митоза. Существуют клетки, для которых не характерно непрерывное деление. Здесь фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, регулярно не наступают. То есть, в них клеточный цикл временно прекращается или останавливается навсегда. В таком состоянии могут находиться нервные или мышечные клетки, для которых характерно постоянно нахождение в фазе G0.

Для фазы клеточного цикла G2 характерно накопление энергии, с помощью которой в дальнейшем будет осуществляться митоз. Кроме того, в этот период происходит формирование тубулина, который участвует в сборке митотических микротрубочек. Также для фазы клеточного цикла G2-фазы типична продукция негистоновых хромосомных белковых молекул. При этом осуществляется накопление специального белкового компонента, который способствует созреванию. Этот белок, получивший название стимулирующий фактор роста М, индуцирует фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы. То есть, он контролирует все периоды, связанные с митозом. Одним из факторов роста, используемых в медицинской практике, является эритропоэтин. Этот белок способствует повышению пролиферативных свойств и дифференциации клеток предшественников эритроцитарного ряда в костном мозге.

Митоз и мейоз в эволюции

Обычно мутации в ДНК соматических клеток, которые подвергаются митозу, не передаются потомству и поэтому не применимы к естественному отбору и не способствуют эволюции вида. Однако ошибки в мейозе и случайное смешивание генов и хромосом в течение всего процесса, действительно способствуют генетическому разнообразию и приводит к эволюции. Пересечение создает новую комбинацию генов, которые могут кодировать благоприятную адаптацию.

Кроме того, независимый ассортимент хромосом во время метафазы I также приводит к генетическому разнообразию. Гомологичные пары хромосом выстраиваются в линию на этом этапе, поэтому смешивание и сопоставление признаков имеет много вариантов, что способствует разнообразию. Наконец, случайное оплодотворение также может увеличить генетическое разнообразие. Поскольку в конце мейоза II образовывается четыре генетически разных гамета, которые фактически используются во время оплодотворения. По мере того, как имеющиеся признаки смешиваются и передаются, естественный отбор воздействует на них и выбирает наиболее благоприятные адаптации в качестве предпочтительных фенотипов индивидуумов.

Деление клетки — амитоз и митоз

Деление клеток — это обязательно предотвращение старения и, во-вторых, разделение индивидуума на полунезависимые единицы, что приводит к эффективности. Таким образом, мы видим, что деление клеток является широко распространенным явлением, которое необходимо не только для поддержания жизни, но и для развития самого организма.

READ Исчерпаемые возобновимые ресурсы

Деление клеток удобно описать как:

Амитоз: Где ядро и тело клетки подвергаются простому делению массы на две части.
Митоз: Здесь ядро претерпевает сложные изменения, прежде чем оно разделяется на два дочерних ядра.

Амитоз или прямое деление клеток является средством бесполого размножения в бесклеточных организмах, таких как бактерии и простейшие, а также методом размножения или роста в плодных оболочках некоторых позвоночных.

При амитозном типе клеточного деления расщепление ядра сопровождается цитоплазматическим сужением. Во время амитоза ядро сначала удлиняется, а затем приобретает вид гантели. Углубление или сужение увеличивается в размерах и в конечном итоге делит ядро на два ядра; за делением ядра следует сжатие цитоплазмы, которая делит клетку на две равные или примерно одинаковые половины. Следовательно, без возникновения какого-либо ядерного события образуются две дочерние клетки.

При митозе одна клетка делится на две, которые генетически идентичны друг другу и родительской клетке. Другими словами, и хромосомы, и гены одинаковы во всех клетках. Этот тип клеточного деления необходим, если организм и/или клетка должны сохраняться и выживать.

Существует много фактов о необходимости деления клеток, и они варьируются в зависимости от конкретной биологической функции. Например, в ткани печени, когда некоторые клетки умирают или повреждены, другие делятся и дают новые клетки, чтобы пополнить те, которые потеряны.

Другие клетки в организме действительно растут (увеличиваются в размерах), и, возможно, что когда они достигают точки, где слишком много цитоплазмы далеко от заданного количества ядерного материала, они делятся, и весь процесс начинается снова. Явления роста также связаны с увеличением числа клеток. Увеличение размера ткани или органа часто обусловлено численным увеличением клеток, а не увеличением размера клеток.

При воздействии соответствующих экологических и биохимических сигналов эти клетки могут стимулироваться дифференцироваться до определенного типа клеток. Общая сумма состоит в том, что в результате любого деления организму предоставляется определенная степень пластичности и бессмертия.

Когда пластичность теряется, организм подвергается процессу старения, а когда процесс деления выходит из-под контроля, организм буквально «вырастает» до смерти!

Клеточная теория

Внутренняя среда организма человека

Строение клетки

Химический состав клетки

Генетический код клетки

Сравнение растительной и животной клетки

Фазы митоза – определение, стадии и особенности

Митоз — это тип деления клеток, при котором одна материнская делится, чтобы произвести две новые генетически идентичные дочерние. В контексте клеточного цикла митоз является частью процесса деления, происходящего последовательно, при котором ДНК ядра разделяется на два равных набора хромосом:

Во время митоза одна клетка делится один раз, чтобы сформировать две одинаковые.
Главной целью митоза является рост и замена изношенных клеток.
Если не исправить ошибки, возникшие во время митоза, это вызовет изменения в ДНК, что приведёт к генетическим нарушениям.

В процессе продолжительного развития и роста митоз наполняет организм клетками, а на протяжении всей жизни он заменяет старые изношенные новыми. Для одноклеточных эукариот, каковыми являются дрожжи, митотические деления фактически являются основой размножения, добавляя в популяцию новых особей.

Митоз у животных впервые смог открыть В.Флемминг в 1882 году, а в 1888 году Э. Страсбургер у растений.

Стадии деления клеток

Митоз состоит из четырёх основных стадий. Они имеют чёткую очерёдность:

профаза;
метафаза;
анафаза;
телофаза.

Здесь часто возникают расхождения, поскольку некоторые учебники перечисляют 5, разбивая профазу на раннюю фазу (интерфазу) и позднюю фазу (называемую прометафазой).

Они происходят в строгом последовательном порядке, а также цитокинез, который начинается в анафазе или телофазе.

Для того чтобы стало понятно, какими характеристиками обладают фазы, следует рассмотреть кратко сущность каждой из них.

Таблица по фазам

Фаза	Процесс
Профаза	Хромосомы становятся видимыми в результате спирализации. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Ядерная оболочка и ядрышко разрушаются.
Метафаза	Хромосомы располагаются по экватору, образуется двухполюсное митотическое веретено.
Анафаза	Центромеры делятся и хроматиды расходятся с помощью нитей митотического веретена к полюсам.
Телофаза	Исчезает митотическое веретено. Вокруг разошедшихся хромосом образуются новые ядерные оболочки. Образование двух клеток.

Последовательная схема

Митоз является одним из способов репликации в биологии. У одноклеточных организмов митоз является единственной жизнеспособной формой размножения. У сложных организмов роль митоза заключается в восстановлении повреждённых тканей и помощи организму осуществлять рост. Основными целями митоза являются:

Бесполое размножение. В одноклеточном организме (амёбе) митоз — это способ размножения.
Рост. По мере старения растений и животных, большинство из них увеличивается в размерах. Митоз создаёт клетки, необходимые для увеличения массы тела, а также большее их число, чтобы справиться с ростом, например, новые клетки крови. Особенностью является то, что не все клетки человеческого организма подвергаются митозу или другим формам размножения, например, нервные и мышечные.
Регенерация. Некоторые животные могут регенерировать части тела. Когда организм получает травму, возникает процесс деления, чтобы заменить повреждённые клетки. Этот ремонт особенно важен для кожи и кровеносных сосудов, которые защищают и насыщают кислородом мышцы и органы в организме. Митоз также помогает заменить кровь, потерянную через рану. В некоторых организмах, таких как ящерицы, митоз может заменить целые потерянные конечности, такие как хвосты или ноги.
Ошибки. Поскольку митоз так важен для восстановления и роста, при появлении ошибок возникают серьёзные проблемы. Одной из основных разновидностей осложнений является рак. Мутации в ДНК могут происходить во время процесса митоза, и если они не пойманы, могут возникнуть раковые клетки. Ошибки также могут возникать во время развития плода, что приводит к хромосомным расстройствам, таким как синдром Дауна и синдром Тёрнера.

Эукариоты и прокариоты

Митоз встречается только в эукариотах. Прокариоты, в которых отсутствует ядро, делятся с помощью другого процесса, называемого бинарным делением. Митоз варьируется между организмами.

Например, в организме животных происходит открытый митоз, где ядерная оболочка разрушается до того, как хромосомы отделяются, тогда как грибы подвергаются закрытому митозу, где хромосомы делятся внутри неповреждённого ядра.

Большое количество клеток животных претерпевает изменение формы, известное как округление митотических клеток, чтобы принять почти сферическую морфологию в начале митоза. Большинство клеток человека получаются путём деления митотических клеток. Важные исключения включают гаметы — сперматозоиды и яйцеклетки, которые получаются в процессе мейоза.

Фазы митоза:

Препрофаза (в клетках растений)

Препрофаза является дополнительной фазой во время митоза в клетках растений, которая не встречается у других эукариот, таких как животные или грибы. Она предшествует профазе и характеризуется двумя различными событиями.

Изменения, которые происходят в препрофазе:

Образование полосы препрофазы — плотного микротрубочного кольца под плазматической мембраной.
Начало зарождения микротрубочек в ядерной оболочке.

Профаза

В профазе хроматин конденсируется в дискретные хромосомы. Ядерная оболочка ломается, а веретено деления образуются на противоположных полюсах клетки. Профаза (по сравнению с интерфазой) является первым истинным шагом митотического процесса.

Изменения, которые происходят в профазе:

Хроматиновые волокна превращаются в хромосомы, имеющие по две хроматиды, соединенные в центромер. Волокна деления, состоящие из микротрубочек и белков, образуется в цитоплазме.
В клетках животных волокна деления первоначально появляется как структуры, называемые астерами, которые окружают каждую пару центриолей.
Две пары центриолей (сформированных из репликации одной пары в интерфазе) отходят друг от друга к противоположным полюсам клетки из-за удлинения микротрубочек, образующихся между ними.

READ Таблица “почвы и природные зоны”

Прометафаза

Прометафаза — фаза митоза после профазы и предшествующая метафазе в эукариотических соматических клетках. Некоторые источники относят процессы протекающие в прометафазе к поздней профазе и начальной стадии метафазы.

Изменения, которые происходят в прометафазе:

Ядерная оболочка распадается.
Полярные волокна, которые представляют собой микротрубочки, составляющие волокна веретена, перемещаются от каждого полюса до экватора клетки.
Кинетохоры, которые являются специализированными областями в центромерах хромосом, прикрепляются к типу микротрубочек, называемых кинетохорными нитями.
Нити кинетохора «взаимодействуют» с веретеном деления.
Хромосомы начинают мигрировать к центру клетки.

Метафаза

В метафазе полностью развиваются волокна деления, а хромосомы выравниваются на метафазной (экваториальной) пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов).

Изменения, которые происходят в метафазе:

Ядерная мембрана полностью исчезает.
В клетках животных две пары центриолей расходятся в противоположных направлениях к полюсам клетки.
Полярные волокна (микротрубочки, составляющие волокна веретена) продолжают распространяться от полюсов к центру. Хромосомы перемещаются случайным образом, пока не присоединяют (при помощи своих кинетохор) к полярным волокнам с обеих сторон центромеров.
Хромосомы выравниваются на метафазной пластине под прямым углом к полюсам веретена.
Хромосомы удерживаются на метафазной пластине равными силами полярных волокон, которые нажимают на их центромеры.

Анафаза

В анафазе парные хромосомы (сестринские хроматиды) отделяются и начинают двигаться к противоположным концам (полюсам) клетки. Волокна веретена, не связанные с хроматидами, вытягиваются и удлиняют клетку. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.

Изменения, которые происходят в анафазе:

Парные центромеры в каждой отдельной хромосоме начинают раздвигаться.
Как только парные сестринские хроматиды отделены друг от друга, каждая из них считается «полной» хромосомой. Они называются дочерними хромосомами.
При помощи веретена деления, дочерние хромосомы перемещаются к полюсам на противоположные концы клетки.
Дочерние хромосомы сначала мигрируют в центромер, а кинетохорные нити становятся короче, чем хромосомы вблизи полюсов.
При подготовке к телофазе два полюса клетки также отдаляются друг от друга во время анафазы. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.
Начинается процесс цитокинеза (разделение цитоплазмы исходной клетки), который завершается после телофазы.

Телофаза

В телофазе хромосомы достигают ядер новых дочерних клеток.

Изменения, которые происходят в телофазе:

Полярные волокна продолжают удлиняться.
Ядра начинают формироваться на противоположных полюсах.
Ядерные оболочки новых ядер образовываются из остатков ядерной оболочки материнской клетки и кусочков эндомембранной системы.
Появляются ядрышка.
Разматываются хроматиновые волокна хромосом.
После этих изменений телофаза и митоз в основном завершены, а генетическое содержание одной клетки поделено на две части.

Цитокинез — это разделение цитоплазмы клетки. Он начинается до конца митоза в анафазе и заканчивается вскоре после телофазы. В конце цитокинеза образуются две генетически идентичные дочерние клетки.

Гомологичные хромосомы: нерасхождение

Иногда в клеточном делении возникают проблемы, которые приводят к неправильному делению клетки. Отказ хромосом от правильного разделение в митозе или мейозе называется нерасхождением. Если на первом этапе мейотического деления происходит нерасхождение, то гомологичные хромосомы остаются парными, что приводит к двум дочерним клеткам с дополнительным набором хромосом и двум дочерним клеткам без хромосом. Нерасхождение также может происходить в мейозе II, когда сестринские хроматиды не могут отделиться до деления клеток.

Нерасхождение часто является фатальным или может вызвать хромосомные аномалии, приводящие к врожденным дефектам. Трисомические клетки содержат дополнительную хромосому.

У людей это приводит к образованию 47 хромосом вместо 46. Трисомия наблюдается в синдроме Дауна, где хромосома 21 имеет дополнительную или частичную хромосому. Также нарушения могут наблюдаться в половых хромосомах. Моносомия — отклонение, при котором присутствует только одна хромосома из пары. У женщин с синдромом Тернера есть только одна Х-хромосома. У мужчин с синдромом XYY есть дополнительная Y-хромосома. Нерасхождение в половых хромосомах обычно имеет менее серьезные последствия, чем в аутосомных хромосомах.

Шаги

Метод 1 из 2:

Митоз

1

Давайте рассмотрим этапы митоза. С помощью митотического деления происходит регенерация и рост организма. Непосредственно перед митозом происходит репликация (удвоение) ДНК, после чего клетки начинают делиться. В этом процессе можно четко выделить несколько фаз:
X
Источник информации
- Во-первых, происходит укорачивание и утолщение (конденсация) цепей ДНК, в результате чего цепи ДНК превращаются в хромосомы. Хромосомы выравниваются.
- Затем дочерние хромосомы разъединяются и начинают перемещаться к разным полюсам клетки.
- В конце деления клетка разделяется мембраной на две новые клетки.
2

Подсчитаем количество делений. В процессе митоза деление происходит только один раз. Клетки, образовавшиеся после деления, называются дочерними. В нашем организме большинство клеток делится именно таким образом, расщепляясь на две новые клетки.
X
Источник информации
- Подсчитайте количество получившихся (дочерних) клеток. В процессе митоза из одной клетки вы получите только две клетки.
- После деления на две дочерние клетки материнская клетка исчезает.
3

В дочерней клетке должен быть полный набор хромосом (столько же хромосом, сколько было у материнской). Если количество хромосом меньше, значит, деление еще не закончилось, или клетка повреждена. У всех соматических клеток одинаковый набор хромосом.
X
Надежный источник

Nature

Метод 2 из 2:

Мейоз

1

Рассмотрим порядок получения гамет в ходе мейоза. Итак, с помощью мейотического деления организм может размножаться. В ходе мейоза получаются гаметы – половые клетки. В этих клетках набор хромосом вдвое меньше, чем в соматических клетках (гаплоидный).
X
Источник информации
- Таким образом, в яйцеклетках и сперматозоидах, которые образовались в ходе мейоза, гаплоидный (половинчатый) набор хромосом.
- Пыльца тоже относится к гаметам, так как служит средством размножения для растений. Как и человеческие половые клетки, пыльца содержит гаплоидный (половинчатый) набор хромосом. Другие клетки растения, которое развилось из этой пыльцы, тоже содержат половинчатый набор хромосом.
2

Имейте в виду, что в ходе мейоза происходит кроссинговер. Этот процесс заключается в том, что две пары хромосом обмениваются своими участками ДНК. Кроссинговер является частью мейоза, но не встречается при митозе. Это одно из главных отличий мейоза и митоза.
X
Источник информации

Кроссинговер представляет собой процесс, при котором две хромосомы сближаются, после чего происходит обмен участками хромосом и генетической информацией. Когда клетка разделится на дочерние клетки, в двух клетках из четырех будет смешанная генетическая информация.
3

Подсчитайте количество делений в мейозе. В мейозе число делений в два раза больше, чем в митозе. Это главное отличие имеет большое значение для производства гамет. Большое число делений объясняется тем, что гаметы должны содержать половинчатый набор хромосом (то есть в два раза меньше хромосом, чем в обычных клетках). Поэтому каждая фаза митоза встречается в мейозе два раза:
X
Источник информации
- Перед началом деления происходит репликация (удвоение) ДНК, как при митозе.
- Затем одна клетка делится на две дочерние клетки с одинаковым набором хромосом, как при митозе.
- Затем каждая из дочерних клеток делится еще на две клетки. Как раз именно это деление отсутствует в процессе митоза. Число делений поможет вам отличить митоз от мейоза.
4

Подсчитайте количество дочерних клеток. В ходе мейоза получается 4 дочерние клетки. Процесс мейоза необходим для производства половых клеток с гаплоидным набором хромосом (то есть набор хромосом в два раза меньше, чем в материнской клетке). Без мейотического деления половое размножение было бы невозможным.
X
Надежный источник

Nature

Сравнительная характеристика

Отличие митоза и мейоза состоит в продолжительности фаз и происходящих в них процессах. Ниже предлагаем вам таблицу «Митоз и мейоз», где указаны основные различия двух способов деления. Фазы мейоза такие же, как и у митоза. Подробнее узнать о сходствах и различиях двух процессов вы сможете в сравнительной характеристике.

Фазы	Митоз	Мейоз
Первое деление	Второе деление
Интерфаза	Набор хромосом материнской клетки диплоидный. Синтезируется белок, АТФ и органические вещества. Хромосомы удваиваются, образуются две хроматиды, соединённые центромерой.	Диплоидный набор хромосом. Происходят те же действия, что и при митозе. Отличием является продолжительность, особенно при образовании яйцеклеток.	Гаплоидный набор хромосом. Синтез отсутствует.
Профаза	Непродолжительная фаза. Растворяются ядерные мембраны и ядрышко, формируется веретено деления.	Занимает больше времени, чем при митозе. Также исчезают ядерная оболочка и ядрышко, формируется веретено деления. Помимо этого наблюдается процесс конъюгации (сближение и слияние гомологичных хромосом). При этом происходит кроссинговер – обмен генетической информации на некоторых участках. После хромосомы расходятся.	По продолжительности – короткая фаза. Процессы такие же, как и при митозе, только с гаплоидными хромосомами.
Метафаза	Наблюдается спирализация и расположение хромосом в экваториальной части веретена.	Аналогично митозу	Тоже, что и при митозе, только с гаплоидным набором.
Анафаза	Центромеры делятся на две самостоятельные хромосомы, которые расходятся к разным полюсам.	Деление центромер не происходит. К полюсам отходит одна хромосома, состоящая из двух хроматид.	Аналогично митозу, только с гаплоидным набором.
Телофаза	Цитоплазма делится на две одинаковые дочерние клетки с диплоидным набором, образуются ядерные мембраны с ядрышками. Веретено деления исчезает.	По длительности непродолжительная фаза. Гомологичные хромосомы располагаются в разных клетках с гаплоидным набором. Цитоплазма делится не во всех случаях.	Цитоплазма делится. Образуется четыре гаплоидные клетки.

Рис. 3. Сравнительная схема митоза и мейоза

Что мы узнали?

В природе деление клеток отличается в зависимости от их назначения. Так, например, неполовые клетки делятся путём митоза, а половые – мейоза. Эти процессы имеют схожие схемы деления на некоторых этапах. Главным отличием является наличие числа хромосом у образованного нового поколения клеток. Так при митозе у новообразованного поколения диплоидный набор, а при мейозе гаплоидный набор хромосом. Время протекания фаз деления также отличаются. Огромную роль в жизнедеятельности организмов играют оба способа деления. Без митоза не проходит ни одно обновление старых клеток, репродукция тканей и органов. Мейоз помогает поддерживать постоянное количество хромосом в новообразованном организме при размножении.

Биологическая роль мейоза

По сути мейоз – способ деления клетки, благодаря которому, из одной клетки с двойным набором хромосом образуют целых четыре клетки с гаплоидным набором. Еще в чем заключена сущность мейоза, так это в том, что этот механизм препятствуют непременному увеличению хромосом в клетке при слиянии гамет. Если бы мейотического деления не существовало и половые клетки имели как и все прочие клетки тела двойной хромосомный набор, и при половом размножении количество хромосом удваивалось в каждом поколении.

В чем заключается сущность мейоза, так это в том, что благодаря ему у гамет появляется большое разнообразие генетического состава. Достигается оно в процессе кроссинговера (обмена участками хромосом), так и в результате случайного сочетания хромосом матери и отца при их разном независимом расхождении к полюсам в анафазе I. Можно подвести итог и сказать, что значение мейоза сводится к появлению разного потомства с разнообразными качествами и признаками при половом размножении. Существование этого процесса обуславливает существование полового размножения, которое в эволюционном плане является более перспективным, чем бесполое. Благодаря половому размножению могут появляться новые признаки у видов, новые виды растений и животных.

Строение, развитие, а также деление мужских и женских половых клеток

Организмы, которые размножаются половым путем, производят половые клетки, также называемые гаметами. Эти клетки значительно отличаются у мужчин и женщин. У мужчин половые клетки или сперматозоиды имеют хвостоподобные выросты (жгутики) и являются относительно подвижными.

Женские половые клетки, называемые яйцеклетками, не подвижны и намного больше относительно мужских гамет. Когда эти клетки сливаются в процессе, называемом оплодотворением, результирующая клетка (зигота) содержит смесь унаследованных генов от отца и матери. Половые клетки человека производятся органами репродуктивной системы – гонадами.

Гонады продуцируют половые гормоны, необходимые для роста и развития первичных и вторичных репродуктивных органов и структур.

Строение половых клеток человека

Мужские и женские половые клетки сильно отличаются друг от друга по размеру и форме. Мужские сперматозоиды напоминают длинные, подвижные снаряды. Это небольшие клетки, которые состоят из головки, средней и хвостовой частей. Головка содержит колпачковое покрытие, называемое акросомой.

Акросома включает ферменты, которые помогают клетке спермы проникать в наружную оболочку яйцеклетки. Ядро расположено в головке сперматозоида. ДНК в ядре плотно упаковано и клетка не содержит много цитоплазмы. Средняя часть включает несколько митохондрий, обеспечивающих энергию для движения клетки.

Хвостовая часть состоит из длинного выроста, называемого жгутиком, который помогает в клеточной локомоции.

Zona pellucida – это мембранное покрытие, которое окружает плазматическую мембрану яйцеклетки. Она связывает клетки спермы и помогает в оплодотворении.

Лучистый венец является внешним защитным слоем фолликулярных клеток, окружающий zona pellucida.

Образование половых клеток

Половые клетки человека продуцируются посредством двухэтапного процесса деления клеток, называемого мейозом.

Через серию последовательных событий, реплицированный генетический материал в родительской клетке распределяется между четырьмя дочерними клетками.

Поскольку эти клетки имеют половину числа хромосом от родительской клетки, они являются гаплоидными клетками. Половые клетки человека содержат один набор из 23 хромосом.

Существуют два этапа мейоза: мейоз I и мейоз II. До мейоза хромосомы реплицируются и существуют в виде сестринских хроматид. В конце мейоза I образуется две дочерние клетки.

Сестринские хроматиды каждой хромосомы в дочерних клетках все еще связаны центромерой. В конце мейоза II образуются сестринские хроматиды и четыре дочерние клетки.

Каждая клетка содержит половину хромосом от родительской клетки.

Мейоз подобен процессу деления неполовых клеток, известному как митоз. Митоз продуцирует две дочерние клетки, которые генетически идентичны и содержат такое же количество хромосом, как и родительская клетка.

Эти клетки являются диплоидными, потому что включают два набора хромосом. Человеческие диплоидные клетки включают 23 пары или 46 хромосом.

Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.

Производство сперматозоидов известно как сперматогенез. Этот процесс происходит непрерывно внутри мужских яичек. Сотни миллионов сперматозоидов должны быть выпущены, чтобы произошло оплодотворение. Подавляющее большинство сперматозоидов не доходят до яйцеклетки.

При оогенезе или развитии яйцеклеток, дочерние клетки делятся неравномерно в мейозе. Такой асимметричный цитокинез приводит к образованию одной большой яйцеклетки (ооцита) и меньших клеток, называемых полярными телами, которые деградируют и не оплодотворяются.

Когда оплодотворение завершено, объединенная сперма и яйцеклетка становятся зиготой.

Половые хромосомы

Мужские сперматозоиды у человека и других млекопитающих являются гетерогаметическими и содержат один из двух типов половых хромосом: Х или Y. Однако женские яйцеклетки содержат только X-хромосому и поэтому гомогаметичны.

Сперматозоид определяет пол индивидуума. Если клетка спермы, содержащая Х-хромосому, оплодотворяет яйцеклетку, результирующая зигота будет XX или женский пол.

Если клетка спермы содержит Y-хромосому, тогда результирующая зигота будет XY или мужской пол.