Хромосомы и молекулы ДНК присутствуют в живой клетке в различных количествах. Число их зависит от фазы клеточного цикла — периода между делениями клетки.
Для растительных клеток продолжительность клеточного цикла находится в интервале между 10 и 30 часами.
- Периоды клеточного цикла и принцип деления клетки
- Схема митоза
- Важность мейотического деления
- Формы бесполого размножения
- Особенности полового размножения
- Схема мейоза
Периоды клеточного цикла и принцип деления клетки
Различают несколько периодов этого цикла:
- Пресинтетический — время роста клетки, а также увеличения массы белков, РНК и органики.
- Синтеический — процесс удвоения ДНК.
- Постсинтетический — время клеточного деления, сопровождаемого интенсивным синтезом белков и АТФ.
Деление клетки — составная часть процесса размножения, то есть воспроизводства жизненных форм.
Этот процесс, необходимый для поддержания жизни на планете, даёт ей следующие преимущества:
- Передаётся наследственная информация.
- Обеспечивается сохранение преемственности поколений.
- Сохраняются биологические виды.
- Происходит возрастание численности живых организмов, занимаются новые территории.
Размножение бывает бесполым и половым. Бесполое размножение — наиболее древняя форма, присущая живым организмам разного уровня развития. Самая примитивная и наиболее распространённая её форма — митоз.
Речь идёт о непрямом делении клетки с образованием двух дочерних ядер, имеющих идентичный друг другу и родительской клетке хромосомный набор.
Схема митоза
Вначале происходит спирализация хромосом и разрушение ядерной оболочки с формированием веретена деления.
Содержание ДНК в хромосомах увеличивается в два раза.
Затем происходит перемещение хромосом к середине клетки. В этот период каждая из них отчётливо разделена на две хроматиды, которые соединяет центрометра. К центромере одним из своих концов прикрепляется веретено деления.
Происходит разделение центромер за счёт сокращения микротрубочек. Каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой, общее число хромосом удваивается.
Вновь образовавшиеся хромосомы расходятся к полюсам, что сопровождается исчезновением веретена деления. Происходит формирование новых ядер.
Следующим этапом является раскручивание спиральных хромосом, образование двух новых ядрышек и ядерных оболочек. В каждом новом ядре — стандартное число хромосом и такое же количество ДНК, как и в материнской клетке.
Параллельно с образованием новых ядер идёт процесс разделения цитоплазмы — цитокинез.
Вдоль экватора материнской клетки образуется двухмембранная перегородка, и клетка полностью делится.
Важность мейотического деления
- В ходе митоза число клеток увеличивается, в результате чего обеспечивается рост и развитие многоклеточных тканей.
- Таким образом замещаются изношенные и повреждённые ткани.
- Обеспечивается сохранение хромосомного набора в каждой соматической клетке.
- Происходит бесполое размножение, при котором дочерние организмы полностью идентичны родительскому.
Научное значение митоза состоит в возможности подробно изучить кариотип организма в начале деления, когда хромосомы особенно хорошо видны.
Формы бесполого размножения
- При собственно бесполом размножении делится одна клетка.
- Вегетативное размножение, распространённое среди растений, заключается в том, что происходит синхронное деление группы клеток, приводящих к формированию нового организма.
- Партеногенез (деление половой клетки без оплодотворения) наблюдается у ряда многоклеточных организмов (пчёлы, тли, скальные ящерицы).
Отдельным типом выделяется коньюгация организмов, характерная для бактерий,грибов, инфузорий и пр. В результате происходит обмен генетической информацией между различными хромосомами, характерный для полового размножения. Однако, но отсутствует полноценное деление половых клеток — мейоз.
Особенности полового размножения
В половом размножении участвуют две родительские особи. Происходит процесс слияния спермия и яйцеклетки с последующим формированием зиготы. Особенность процесса состоит в том, что число хромосом (и, соответственно, количество ДНК) в спермии, как и в яйцеклетке, в два раза меньше, чем в образованной их слиянием зиготе. Таким образом, зигота несёт в себе хромосомные наборы от обоих родителей. Это запускает механизм наследственной изменчивости, что увеличивает возможности адаптации вида и содействует его эволюции.
Спермий и яйцеклетка — гаметы, как правило, образующиеся в тканях специальных половых органов — гонад. Образованию гамет предшествует мейоз — особый тип клеточного деления.
У растений тип мейоза может быть зиготным, гаметным и споровым. Зиготный тип приводит к образованию водорослевых зооспор, остальные типы характеризуются, соответственно, образованием спор и гамет.
Схема мейоза
Сначала происходит деление, имеющее название мейоз 1.
Непосредственно перед ним количество ДНК в хромосомах удваивается. Во время первого деления имеет место расхождение хромосом с уменьшением их числа в два раза. Второе деление происходит по типу митоза. Происходит формирование новых ядер, содержащих такой же набор хромосом, как и в клетках после первого деления, но в два раза меньший, чем в исходной клетки. Сформировавшиеся гаметы готовы к слиянию и образованию зиготы. Таким образом обеспечивается поддержание разнообразия генотипа в популяции организмов.
