Способы деления эукариотических и прокариотических клеток

Жизненный цикл клетки – это время существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

Деление клеток. В настоящее время известно несколько способов деления клетки: прямое бинарное деление (прокариоты), амитоз, митоз и мейоз (эукариоты).

Бактериальные клетки содержат только одну кольцевую молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки ДНК реплицируется и образуются две идентичные молекулы ДНК, каждая из которых также прикреплена к клеточной мембране. При делении клетки мембрана врастает между двумя молекулами ДНК так, что в конечном итоге в каждой дочерней клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК. Такой процесс получил название прямого бинарного деления.

Деление клеток

Различают три типа деления клеток:

Амитоз

Прямое деление, при котором ядро делится перетяжкой, но дочерние клетки получают различный генетический материал.

Митоз
Непрямое деление, при котором дочерние клетки генетически идентичны материнской.

Мейоз
Деление, в результате которого дочерние клетки получают уменьшенный в два раза генетический материал.

Амитоз или прямое деление, — это деление интерфазного ядра путем перетяжки. При амитозе веретено деления не образуется и хромосомы в световом микроскопе неразличимы.
Такое деление встречается у одноклеточных организмов (например, так делятся большие полиплоидные ядра инфузорий), а также в некоторых высокоспециализированных с ослабленной физиологической активностью, дегенерирующих, обреченных на гибель клетках растений и животных либо при различных патологических процессах.

У животных и человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза. При амитозе часто наблюдается только деление ядра: в этом случае могут возникнуть двух- и многоядерные клетки. Если же за делением ядра следует деление цитоплазмы, то распределение клеточных компонентов, как и ДНК, осуществляется произвольно.

Интерфаза

G 1 G G 1 1 G 1

S

G 2 G G 2 2 G 2

Интерфаза – подготовительный этап перед делением клетки

G1 период
S период
G2 период

пресинтетический постмитотический

Промотор

ДНК

Экзон 1

Интрон 1

Экзон 2

Интрон 2

иРНК

Промотор

ДНК

Экзон 1

Интрон 1

Экзон 2

Интрон 2

Экзон 1

Интрон 1

Экзон 2

Интрон 2

Экзон 1

Экзон 2

Транскрипция

Сплайсинг

иРНК

n – количество хромосом
c – количество хроматид (ДНК)

синтетический

Материнская цепочка

Дочерняя
цепочка

ДНК-полимераза

n – количество хромосом
c – количество хроматид (ДНК)

синтетический

синтетический

Клеточный центр

Центриоли

Удвоение клеточного центра

постсинтетический премитотический

β

α

Тубулин

Веретено деления

Митоз - это процесс непрямого деления эукариотических клеток, в результате которого хромосомы сначала удваиваются, а затем равномерно распределяются между дочерними клетками.

Конденсация хромосом

Ядрышко

Ядерная мембрана

Спирализованные хромосомы

Центриоли

Расхождение центриолей к полюсам

Веретено
деления

Экваториальная пластинка

Центриоли достигли полюсов

Расхождение хроматид к полюсам

Хроматиды дотстигли полюсов

Ядерная мембрана

Ядрышко

Деспирализованные хромосомы

Деление клетки
поперечной перетяжкой

Деление клетки путём образования клеточной пластинки

Мейоз – это способ деления эукариотических клеток, в результате которого число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое.

Мейоз - особый вид деления клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным

Происходит при образовании половых клеток у животных (гаметический)
Происходит при образовании спор у растений (споровый)
Происходит при делении зиготы у водорослей (зиготический)


В 1882 г. Вальтер Флемминг открыл мейоз у животных
В 1888 г. Эдвард Страсбургер открыл мейоз у растений

Интерфаза I

Профаза I

Метафаза I

Анафаза I

Телофаза I

Мейоз

Интерфаза II

Профаза II

Метафаза II

Анафаза II

Телофаза II

Механизм мейоза

Включает два последовательных деления клетки, следующих друг за другом

Интерфаза I

Мейоз I

Интерфаза II

Мейоз II

Накапливаются энергия и вещества необходимые для обоих делений мейоза

Редукционное деление

Практически отсутствует; не происходит репликация ДНК

Эквационное деление. Происходит по принципу митоза, но при гаплоидном наборе хромосом

n – количество хромосом
c – количество хроматид (ДНК)

синтетический

Материнская цепочка

Дочерняя
цепочка

ДНК-полимераза

n – количество хромосом
c – количество хроматид (ДНК)

синтетический

постсинтетический премитотический

β

α

Тубулин

Веретено деления

Конденсация хромосом

Ядерная мембрана

Ядрышко

Гомологичные хромосомы

Центриоли

Ядерная мембрана

Ядрышко

Гомологичные хромосомы

Центриоли

Бивалент (тетрада)

Гомологичные хромосомы

Кроссинговер

Рекомбинантные хроматиды

Не рекомбинантные хроматиды

Кроссинговер

Профаза I

Растворение ядерной оболочки и ядрышка
Спирализация хромосом
Расхождение центриолей к полюсам клетки
Образование нитей веретена деления
Коньюгация (лат. сonjugatio – соединение) – сближение гомологичных хромосом, образование хромосомных пар - бивалент
Кроссинговер (перекрест) – обмен участками между гомологичными хромосомами

Биваленты в экваториальной плоскости

Расположение пар гомологичных
хромосом (бивалент) по экватору
клетки

К каждой хромосоме присоединяется нить веретена деления только от одного полюса

Материнские и отцовские по происхождению хромосомы ориентированы к полюсам произвольно

Расхождение целых хромосом к полюсам

Хромосомы достигли полюсов

Биваленты распадаются на две хромосомы

Целые хромосомы конкретной пары расходятся к разным полюсам

Каждая хромосома состоит из двух хроматид

Образование двух дочерних клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом
Каждая хромосома состоит из двух хроматид

Профаза I

Метафаза I

Анафаза I

Телофаза I

2n 4c

2n 4c

2n 4c

1n 2c

1n 2c

Сильно укорочена
Кроссинговер не происходит
Проходит по принципу митоза, но при гаплоидном наборе хромосом
- Растворение ядерной оболочки и ядрышка
- Спирализация хромосом
- Расхождение центриолей к полюсам клетки
- Образование нитей веретена деления

Происходит по принципу митоза, но при гаплоидном наборе хромосом:
- Хромосомы, состоящие из 2 хроматид располагаются по экватору клетки
- Нити веретена присоединяются к центромерам (по одной с разных сторон)

Происходит по принципу митоза

К полюсам расходятся дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды

Происходит по принципу митоза

Образуются 4 гаплоидные клетки

Хромосомы в каждой из клеток однохроматидные

Профаза I

Метафаза I

Анафаза I

Телофаза I

2n 4c

2n 4c

2n 4c

1n 2c

1n 2c

Профаза II

Метафаза II

Анафаза II

Телофаза II

n 2c

n 2c

2n 2c

1n 1c

1n 1c

Поддерживает определенное и постоянное число хромосом во всех поколениях каждого вида живых организмов
Обеспечивает многообразие генетического состава гамет в результате кроссинговера и произвольного расхождения различных по происхождению хромосом в анафазе I обеспечивает, комбинативную изменчивость.
Появляется разнообразное и разнокачественное потомство, что имеет большое значение для эволюции