В статье рассматриваются понятия митоза и мейоза, их особенности, характерные черты и отличия, стадии указанных процессов, а также их биологическое значение.
Митоз и мейоз в жизни клетки
Период существования всего живого на Земле, в том числе и клеток, ограничен. Однако стремление к сохранению рода заложено в организмах от природы, что выражается в процессе размножения. В жизненном цикле клетки это явление проявляется в виде деления: митоза или мейоза.
Для понимания сущности указанных процессов необходимо выявить различия между двумя видами клеток – соматическими и половыми. Первые образуют ткани и органы, вторые необходимы для размножения. Неполовые клетки содержат диплоидный набор хромосом, половые, или гаметы, – гаплоидный.
Жизненный цикл клетки складывается из двух составляющих: интерфазы и деления. Первый этап характеризуется активным ростом, синтезом белка, увеличением числа органелл и цитоплазмы. В его составе выделяют три периода:
- пресинтетический;
- синтетический, на котором осуществляется репликация (удвоение) ДНК;
- постсинтетический.
С наступлением второго периода существование соматической клетки завершается с образованием двух новых с идентичным генетическим материалом. Процесс непрямого деления получил название митоза. Его продолжительность составляет около 1 часа.
Мейоз – это способ двойного деления половых клеток с непродолжительной интерфазой. В результате образуется две пары гаплоидных клеток (гамет), содержащих одинарный набор хромосом. Мужские – это сперматозоиды, женские – яйцеклетки, у растений – споры. Их основное предназначение – передача наследственных характеристик родительских особей, поддержание биологического разнообразия и сохранение кариотипа и вида.
Стареющим клеткам организма присущ иной способ прямого деления – амитоз. В результате распределение генетического материала происходит случайным образом без удвоения.
Такие процессы позволяют организму жить и развиваться, а тканям и органам – обновляться. Основные отличия заключаются в том, что митоз происходит на протяжении жизни организма во всех тканях и органах, в то время как мейоз характерен лишь для половых клеток.
| Митоз | Мейоз |
| непрямое деление | репродуктивное деление |
| создаются две диплоидные клетки | создаются четыре гаплоидные клетки |
| составляет основу бесплодного размножения организмов | составляет основу полового размножения организмов |
| одно деление | два деления |
| обеспечивается сохранение генетического кода | реализуется принцип изменчивости |
Особенности митоза
Митоз позволяет сохранять наследственные признаки, поддерживать жизнеспособность тканей и органов. Основные его задачи:
- бесполое размножение одноклеточных;
- обеспечение роста организма;
- регенерация тканей, крови и частей тела (например, хвоста у ящериц).
Размножение простейших (бактерий) происходит путем бинарного деления надвое. Прокариоты не способны к митозу из-за отсутствия в их структуре ядра.
В процессе митоза принято выделять несколько фаз:
- профазу, на которой происходит распределение центриолей к полюсам, растворение оболочки ядра, формирование веретена деления;
- метафазу, характеризуемую перемещением хромосом к клеточному экватору;
- анафазу, при которой происходит разделение центромер и их расхождение к полюсам;
- телофазу, где осуществляется деспирализация хромосом, распределение цитоплазмы (цитокинез) и формирование клеточных стенок.
Специфика митоза у растений и животных отражена в таблице.
| Растения | Животные |
| деление происходит в меристемах | делению подвергаются все ткани и клетки |
| образуется клеточная пластинка | клеточная пластинка не образуется |
| отсутствие центриолей | наличие центриолей |
| цитокинез без образования борозд | цитокинез с образованием борозд |
При правильном делении соматических клеток происходит равномерное распределение генетического материала. Иногда случаются ошибки – мутации. Такие нарушения выражаются в образовании дочерних клеток с различным набором хромосом. При дальнейшем делении в организме возникают хромосомные расстройства или мозаики.
Если мутации ДНК произошли в период формирования эмбриона, то ребенок рождается с генетическими заболеваниями. Следствием ошибок при митозе в постнатальном периоде становится возникновение раковых клеток и опухолей.
Отличительные черты мейоза
Отличительной чертой мейоза является наличие двух процессов деления: редукционного и эквационного. Первое завершается образованием двух дочерних гаплоидных клеток с удвоенным набором хромосом. Равномерное распределение хроматид между четырьмя образующимися гаметами проходит в ходе второго деления. При этом не происходит репликации ДНК и удвоения хромосом.
Важнейшим процессом при мейотическом делении является кроссинговер – произвольный обмен участками гомологичных хромосом. Его основная задача – обеспечение наследственной изменчивости организмов и увеличение их адаптации в условиях окружающей среды. Благодаря рекомбинации генов появляется уникальное потомство, обладающее при этом чертами материнской и отцовской особей.
Нарушения в процессе мейоза возникают при получении гибридов. Причина этого в различиях между отцовскими и материнскими генами. Рожденное в данном случае потомство оказывается бесплодным.
Другой тип нарушений при мейозе – нерасхождение хромосом. В результате дочерние клетки становятся диплоидными. Следовательно, при их слиянии образуется тетраплоид – полиплоидная зигота.
Селекционеры выводят новые жизнеспособные сорта растений при помощи полиплоидии. Для этого искусственно увеличивается набор хромосом в клетках организмов.
Процесс мейоза имеет серьезное эволюционное значение:
- редукция хромосом позволяет сохранять видовые характеристики и передавать их следующим поколениям;
- рекомбинация генетического материала поддерживает разнообразие организмов и обеспечивает процесс естественного отбора.
Зная особенности рассмотренных механизмов, нетрудно определить их роль в биологии: сохранение видового разнообразия, продолжение рода, передачу наследственных признаков потомству и др.
А в чем, по-вашему, заключается главное значение митоза и мейоза в эволюционном масштабе?
