Сравнение митоза в животных и растительных клетках

Самое важное событие, происходящее во время митоза, – это распределение удвоившихся хро­мосом поровну между двумя дочерними клетка­ми. Этот процесс протекает в животных и растительных клетках почти одинаково, но в ходе самого митоза имеется и ряд раз­личий (см. таблицу).

Значение митоза

Митоз – деление с сохранением плоидности: в результате митоза ядро родительской клетки делится на два дочерних ядра, каждое из которых содержит столько же хромосом, сколько их име­ется в родительском ядре. Вслед за этим проис­ходит цитокинез. Для того чтобы это стало возможным, хромосомы сначала реплици­руются в периоде интерфазы. Образующиеся в результате репликации парные структуры назы­вают хроматидами и во время митоза они расхо­дятся по разным клеткам. Этим достигается:

1. Генетическая стабильность. В результате митоза возникают два ядра, каждое из ко­торых содержит столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Поскольку хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, их гены содержат оди­наковую генетическую информацию. До­черние клетки идентичны родительской клетке, так что никаких изменений в ге­нетическую информацию митоз внести не может. Поэтому популяции клеток (клоны), происходящие от одних и тех же родительских клеток, генетически ста­бильны.

2. Рост. В результате митозов число клеток организма возрастает и это лежит в основе роста многоклеточных организмов.

3. Замещение клеток и тканей также связано с митозом. Клет­ки постоянно гибнут и замещаются но­выми – наглядным примером служат клетки эпидермиса кожи.

4. Регенерация. Некоторые животные спо­собны к восстановлению (регенерации) утраченных частей тела, например ног (ракообразные) или лучей (морские звезды). Необходимые для этого клетки образуются в результате ми­тозов.

5. Бесполое размножение. Митоз лежит в основе бесполого размножения – продуцирования новых организмов дан­ного вида одной родительской особью. Бесполое размножение свойственно многим видам.

Мейоз – основной тип деления с изменением плоидности.

Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) – редукционное деление клетки, т.е. деление, сопровождающееся уменьшени­ем плоидности вдвое (например – от диплоидного 2n до гап­лоидного n).

Общий обзор

Мейозу подвергаются клетки с четной плоидностью. Очевидно, что в гаплоидных клетках мейоз невозможен. В клетках нечетных полиплоидов (3n, 5n и т.д.) мейоз крайне затруднен, хотя иногда возможен.

Иногда в учебной литературе можно встретить такое определение мейоза: «Мейоз – это деление созревания гамет». Это неверно. Мейоз обязателен в жизненных циклах организмов при наличии полового размножения, но у разных организмов он происходит на разных стадиях цикла.

Мейоз действительно происходит при гаметогенезе у многих животных, в том числе и у человека. Такое положение мейоза называют гаметической редукцией.

Однако в жизненных циклах всех высших растений чередуются два поколения – гаплоидный (n) гаметофит (половое поколение), образующей гаметы (n) митозом и диплоидный (2n) спорофит (бесполое поколение), производящий гаплоидные споры (n) (специализированные клетки бесполого размножения) мейозом. Это пример так называемой споратической редукции.

Клетки многих водорослей и грибов гаплоидны. Так известная вам хламидомонада – гаплоид (n), и при половом размножении формирует гаметы (n) митозом, а после оплодотворения зигота (2n) делится мейотически. Это пример зиготической редукции.

Подробнее варианты жизненных циклов организмов мы будем разбирать в 10 классе. Сейчас важно осознать, что:

мейоз – это редукционное деление, позволяющее организмам

размножаться половым способом,

а на каком этапе жизненного цикла он происходит – это отдельный разговор.

Как и при митозе, во вре­мя интерфазы, происходит репликация ДНК в родительской клетке, однако за этим следуют два цикла делений, изве­стные как первое деление мейоза (мейоз I) и вто­рое деление мейоза (мейоз II). Между ними репликации нет. Таким образом, одна диплоидная клетка дает начало четырем гаплоидным клеткам.

Однако самым примечательным является то, что редукция генетической информации происходит уже при первом делении! Именно оно является редукционным и принципиально отличается от митотического.

Схематическое изображение сути мейоза на примере репликации одной хромосо­мы и двух последующих делений ядра и клеток. Обра­тите внимание, что, как и при митозе, хромосомы могут быть одиночными или двойными структурами. Две части удвоившейся хромосомы – хроматиды.

Задание:

Ниже приведены схемы митоза и мейоза. Сравните их, и объясните:

А) Почему при репликации масса ДНК изменяется, а информация – нет?

Б) Почему механизм первого деления мейоза принципиально особый, а механизм второго деления – типичный митоз?

В) Какова плоидность материнских и дочерних клеток в приведенных схемах митоза и мейоза?

Обозначения: m – масса гаплоидного набора ДНК, i – информация гаплоидного набора ДНК,

S – репликация ДНК в S-фазе интерфазы, M – митоз, M-I – мейоз-1, M-II – мейоз-2

S M S М-I М-II

Митоз: (2m)(2i) → (4m)(2i) → 2 х (2m)(2i) Мейоз: (2m)(2i) → (4m)(2i) → 2 х (2m)(i) → 4 х (m)(i)

Подобно митозу, мейоз – непрерывный про­цесс, но и его тоже можно ради удобства подразде­лить на профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Эти стадии происходят в первом делении мейоза и еще раз повторяются во втором. Однако как механизмы протекающих событий, так и их последствия принципиально различны.