Клітинний цикл. Інтерфаза

Мейоз– це спосіб поділу клітин еукаріотів, при якому утворюються гаплоїдні клітини. Цим мейоз відрізняється від мітозу, при якому утворюються диплоїдні клітини.

Крім того, мейоз протікає в два наступні один за одним поділи, які називають відповідно першим (мейоз I) та другим (мейоз II). Вже після першого поділу клітини містять одинарний, тобто гаплоїдний набір хромосом. Тому перший поділ часто називають редукційним. Хоча іноді термін «редукційний поділ» застосовують по відношенню до всього мейозу.

Другий поділ називається екваційнимі за механізмом протікання подібно до мітозу. У мейозі II до полюсів клітини розходяться сестринський хроматиди.

Мейозу, як і мітозу, в інтерфазі передує синтез ДНК – реплікація, після якої кожна хромосома складається з двох хроматид, які називають сестринськими. Між першим та другим поділами синтезу ДНК не відбувається.

Якщо в результаті мітозу утворюються дві клітини, то в результаті мейозу - 4. Однак якщо організм виробляє яйцеклітини, то залишається тільки одна клітина, яка сконцентрувала поживні речовини.

Кількість ДНК перед першим розподілом прийнято позначати як 2n 4c. Тут n означає хромосоми, c – хроматиди. Це означає, кожна хромосома має гомологічну собі пару (2n), до того ж час кожна хромосома і двох хроматид. З урахуванням наявності гомологічної хромосоми виходить чотири хроматиди (4c).

Після першого та перед другим розподілом кількість ДНК у кожній з двох дочірніх клітин скорочується до 1n 2c. Тобто гомологічні хромосоми розходяться у різні клітини, але продовжують складатися із двох хроматид.

Після другого поділу утворюються чотири клітини з набором 1n 1c, тобто в кожній є тільки одна хромосома з пари гомологічних і складається вона тільки з однієї хроматиди.

Нижче наводиться докладний опис першого та другого мейотичного поділу. Позначення фаз таке саме як за мітозу: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Однак процеси, що протікають в ці фази, особливо в профазі I, дещо відрізняються.

Мейоз I

Профаза I

Зазвичай це найдовша і найскладніша фаза мейозу. Протікає набагато довше, ніж за мітозу. Пов'язано це з тим, що в цей час гомологічні хромосоми зближуються та обмінюються ділянками ДНК (відбуваються кон'югація та кросинговер).

Кон'югація- процес зчеплення гомологічних хромосом. Кросинговер- обмін ідентичними ділянками між гомологічними хромосомами. Несестринські гомологічні хроматиди хромосом можуть обмінятися рівнозначними ділянками. У місцях, де відбувається такий обмін, формується так звана хіазму.

Спарені гомологічні хромосоми називаються бівалентами, або зошитами. Зв'язок зберігається до анафази I та забезпечується центромірами між сестринськими хроматидами та хіазмами між несестринськими.

У профазі відбувається спіралізація хромосом, так що до кінця фази хромосоми набувають характерної для них форми та розмірів.

На пізніших етапах профази I ядерна оболонка розпадається на везикули, ядерці зникають. Починає формуватися мейотичне веретено поділу. Утворюються три види мікротрубочок веретена. Одні прикріплюються до кінетохорів, інші – до трубочок, що наростають із протилежного полюса (конструкція виконує функцію розпірок). Треті формують зірчасту структуру та прикріплюються до мембранного скелета, виконуючи функцію опори.

Центросоми з центріолями розходяться до полюсів. Мікротрубочки впроваджуються в область колишнього ядра, прикріплюються до кінетохорів, що знаходяться в області центроміру хромосом. При цьому кінетохори сестринських хроматид зливаються і діють єдиним цілим, що дозволяє хроматидам однієї хромосоми не роз'єднуватись і надалі разом відійти до одного з полюсів клітини.

Метафаза I

Остаточно формується веретено поділу. Пари гомологічних хромосом розташовуються у площині екватора. Вони шикуються один проти одного по екватору клітини так, що екваторіальна площина виявляється між парами гомологічних хромосом.

Анафаза I

Гомологічні хромосоми роз'єднуються і розходяться до різних полюсів клітини. Через кросинговер, що відбувся в профазу, їх хроматиди вже не ідентичні один одному.

Телофаза I

Відновлюються ядра. Хромосоми деспіралізуються у тонкий хроматин. Клітина ділиться надвоє. У тварин вп'ячуванням мембрани. У рослин утворюється клітинна стінка.

Мейоз II

Інтерфаза між двома мейотичними поділами називається інтеркінезомвін дуже короткий. На відміну від інтерфази, подвоєння ДНК не відбувається. По суті вона і так подвоєна, просто в кожній із двох клітин міститься по одній із гомологічних хромосом. Мейоз II протікає одночасно у двох клітинах, що утворилися після мейозу I. На схемі нижче зображено поділ лише однієї клітини з двох.

Профаза II

Короткий. Знову зникають ядра та ядерця, а хроматиди спіралізуються. Починає формуватися веретено поділу.

Метафаза II

До кожної хромосоми, що складається з двох хроматид, прикріплюється дві нитки веретена поділу. Одна нитка з одного полюса, інша з іншого. Центроміри складаються з двох окремих кінетохор. Метафазна пластинка утворюється в площині перпендикулярній екватору метафази I. Тобто якщо батьківська клітина в мейозі I ділилася вздовж, то тепер дві клітини будуть ділитися впоперек.

Анафаза II

Білок, який зв'язує сестринські хроматиди, поділяється, і вони розходяться до різних полюсів. Нині сестринські хроматиди називаються сестринськими хромосомами.

Телофаза II

Подібна до телофази I. Відбувається деспіралізація хромосом, зникнення веретена поділу, утворення ядер і ядерців, цитокінез.

Значення мейозу

У багатоклітинному організмі мейоз діляться тільки статеві клітини. Тому головне значення мейозу – це забезпеченнямеханізмастатевого розмноження,при якому зберігається сталість числа хромосом у виду.

Інше значення мейозу - це перекомбінація генетичної інформації, що протікає в профазі I, тобто комбінативна мінливість. Нові комбінації алелів утворюються у двох випадках. 1. Коли відбувається кросинговер, тобто несестринські хроматиди гомологічних хромосом обмінюються ділянками. 2. За незалежного розходження хромосом до полюсів в обох мейотичних поділах. Іншими словами, кожна хромосома може опинитися в одній клітині в будь-якій комбінації з іншими хромосомами.

Вже після мейозу I клітини містять різну генетичну інформацію. Після другого поділу всі чотири клітини відрізняються між собою. Це важлива відмінність мейозу від мітозу, у якому утворюються генетично ідентичні клітини.

Кросинговер і випадкова розбіжність хромосом і хроматид в анафазах І і ІІ створюють нові комбінації генів і є однієюз причин спадкової мінливості організмівзавдяки якій можлива еволюція живих організмів.

Усі клітинні структури живих організмів у нормі проходять кілька основних етапів розвитку. У ході свого існування кожна клітина в нормі проходить етап розмноження чи поділу. Воно може бути прямим, непрямим або редукційним. Поділ – це нормальний етап життєдіяльності структурних одиниць різних організмів, який забезпечує нормальне існування, зростання та розмноження всіх живих істот на планеті. Саме завдяки клітинному розмноженню в тілі людини можливе оновлення тканин, відновлення цілісності пошкодженого епітелію або дерми, успадкування генетичних даних, зачаття, ембріогенез та багато інших найважливіших процесів.

Існує два основні різновиди розмноження структурних одиниць в організмі багатоклітинних істот: мітоз та мейоз. Кожен із цих способів розмноження має характерні особливості.

Увага!Виділяють також розподіл клітин простим поділом надвоє – амітоз. У людини цей процес зустрічається в аномально змінених структурах, наприклад, пухлинах.

Мітоз – вегетативний розподіл клітин, що найчастіше зустрічається, процес відтворення. Цей спосіб також називають непрямим розмноженням або клонуванням, оскільки сформована в ході пара дочірніх структур виявляється повністю ідентичною материнською. З допомогою клонування розмножуються соматичні структурні одиниці людського організму.

Увага!Вегетативний поділ спрямовано формування абсолютно однакових клітин із покоління до покоління. Подібно розмножуються всі клітини людського організму, крім репродуктивних.

Клонування становить основу онтогенезу, тобто розвитку організму від зачаття досі загибелі. Мітотичний поділ необхідний нормального функціонування різних органів прокуратури та систем і формування та збереження певних характеристик людини від народження на смерть на морфологічному і біохімічному рівні. Тривалість цього способу клітинного розмноження становить середньому близько 1-2 годин.

Перебіг мітозу ділиться на чотири основні фази:

В результаті клонування з материнської клітини формуються дві дочірні, мають абсолютно аналогічний набір хромосом і зберігають всі якісні та кількісні характеристики вихідної клітини. В організмі людини за рахунок мітозу відбувається постійне оновлення тканин.

Увага!Нормально перебіг мітотичних процесів забезпечує нейрогуморальна регуляція, тобто спільна дія нервової та ендокринної систем.

Особливості перебігу редукційного поділу

Мейотичне розподіл - процес, результатом якого стає утворення репродуктивних структурних одиниць - гамет. При цьому способі розмноження утворюється чотири дочірні клітини, причому кожна з них має 23 хромосоми. Так як утворені в результаті цього способу гамети мають неповний хромосомний набор, він називається редукційним. У людини при гаметогенезі можливе утворення двох типів структурних одиниць:

• сперматозоїдів зі сперматогоніїв;
• яйцеклітин у фолікулах.

Характерні риси

Так як кожна отримана гамета має одинарний набір хромосом, то при злитті з іншою репродуктивною клітиною відбувається обмін генетичним матеріалом та формування зародка, який одержує повний хромосомний набір. Саме за рахунок мейозу забезпечується комбінаторна мінливість - це процес, в результаті якого утворюється величезний перелік різних генотипів, а плід успадкує різні риси матері та батька.

У процесі утворення гаплоїдних структур також слід виділяти чотири перераховані вище фази, властиві мітозу. Основна відмінність редукційного поділу полягає в тому, що ці етапи повторюються двічі.

Увага!Перша телофаза закінчується формування двох клітин, які мають повний генетичний набір з 46 хромосом. Потім починається другий поділ, завдяки якому формуються чотири репродуктивні клітини, кожна з яких має 23 хромосоми.

При мейотичному розподілі перший етап займає більше часу. Під час тієї стадії відбувається злиття хромосом та процес обміну генетичними даними. Метафаза протікає так само, як і за мітозу, але при одинарному наборі спадкових даних. При анафазі немає ділення центромір, а до полюсів розходяться гаплоїдні хромосоми.

Період між двома поділами, тобто інтерфаза, дуже короткий, дезоксирибонуклеїнова кислота у цей час не продукується. Тому клітини, що вийшли після другої телофази, містять гаплоїдний, тобто одинарний, комплект хромосом. Диплоїдний набір відновлюється при злитті двох репродуктивних клітин під час сингамії. Це процес поєднання чоловічої та жіночої гамети, утворених в результаті мейозу. За підсумками редукційного поділу утворюється зигота, що має 46 хромосом і повний набір спадкової інформації, отриманої від обох батьків.

У результаті злиття гамет можливе формування різних варіантів будь-яких ознак. Саме за рахунок мейозу діти успадкують, наприклад, колір очей одного з батьків. За рахунок рецесивного носія будь-яких генів можлива передача ознак через одне або кілька поколінь.

Увага!Домінантні ознаки – переважаючі, які зазвичай у першого покоління нащадків. Рецесивні - приховані або поступово зникають у особин наступних поколінь.

Роль мітотичного поділу:

1. Підтримка сталості кількості хромосом. Якби отримані клітини мали повний набір хромосом, то у плода після зачаття їхня кількість збільшувалася б удвічі.
2. Завдяки мейотичному поділу формуються репродуктивні клітини з різними наборами спадкової інформації.
3. Рекомбінація спадкової інформації.
4. Забезпечення мінливості організмів.

Порівняльна характеристика

Спосіб розмноження	Клонування	Гаметогенез
Види клітин	Соматичні	Репродуктивні
Кількість поділів	Одне	Два
Скільки дочірніх структурних одиниць формується у результаті	2	4
Зміст спадкової інформації у дочірніх клітинах	Не змінюється	змінюється
Кон'югація	Не властиво
	Не властиво	Зазначається під час першого поділу

Відмінності клонування та редукційного поділу

Клонування і редукційне розмноження клітин досить подібні процеси. Мейотическое поділ включає самі етапи, як і мітотичний, проте їх тривалість і які у різних його етапах процеси мають значні відмінності.

Відео - Мітоз і мейоз

Відмінності протягом статевого та безстатевого поділу

Клітини, що виходять в результаті мітотичного поділу та гаметогенезу, несуть різне функціональне навантаження. Саме тому під час мейозу відзначаються деякі особливості перебігу:

1. На першому етапі редукційного поділу відзначається кон'югація та кросинговер. Ці процеси необхідні взаємного обміну генетичної інформацією.
2. Під час анафази відзначається сегрегація подібних до хромосом.
3. У період між двома циклами поділами не відбувається редуплікації молекул дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Увага!Кон'югація – стан поступового сходження друг з одним гомологічних, тобто подібних, хромосом і наступне формування пар. Кросинговер – перехід певних ділянок від однієї хромосоми до іншої.

Другий етап гаметогенезу протікає так само, як і мітоз.

Характерні відмінності за результатами процесу розподілу:

1. Результатом клонування стає утворення двох структурних одиниць, а результатом редукційного поділу – чотири.
2. За допомогою клонування діляться соматичні структурні одиниці, що входять до складу різних тканин організму. В результаті мейозу утворюються лише репродуктивні клітини: яйцеклітини та сперматозоїди.
3. Клонування призводить до утворення абсолютно однакових структурних одиниць, а за мейотичного поділу відбувається перерозподіл генетичних даних.
4. У результаті редукційного поділу кількість спадкової інформації у репродуктивних клітинах скорочується на 50%. Це забезпечує можливість подальшого злиття генетичних даних клітин матері та батька при заплідненні.

Клонування та редукційний поділ – найважливіші процеси, що забезпечують нормальне функціонування організму. Дочірні клітини, що сформувалися в результаті клонування, виявляються у всьому, в тому числі на рівні дезоксирибонуклеїнової кислоти, ідентичні вихідній. Це дозволяє передавати хромосомний набір у незмінному вигляді з одного покоління клітин до іншого. Мітоз є основою нормального зростання тканин. Біологічне значення редукційного поділу полягає у збереженні певної кількості хромосом у організмів, розмноження яких відбувається статевим шляхом. При цьому мейотичне поділ дозволяє виявлятися найважливішій якості різних багатоклітинних організмів – комбінативної мінливості. Завдяки їй можлива передача потомству різних ознак як батька, і матері.

При статевому розмноженні дочірній організм виникає внаслідок злиття двох статевих клітин ( гамет) та подальшого розвитку із заплідненої яйцеклітини - зиготи.

Статеві клітини батьків мають гаплоїдний набор ( n) хромосом, а в зиготі при об'єднанні двох таких наборів число хромосом стає диплоїдним (2 n): кожна пара гомологічних хромосом містить одну батьківську та одну материнську хромосому.

Гаплоїдні клітини утворюються з диплоїдних у результаті особливого клітинного поділу – мейозу.

Мейоз - різновид мітозу, в результаті якого з диплоїдних (2п) соматичних клітин статевих жлез утворюються гаплоїдні гамети (1n). При заплідненні ядра гамети зливаються і відновлюється диплоїдний набір хромосом. Таким чином, мейоз забезпечує збереження постійного для кожного виду набору хромосом та кількості ДНК.

Мейоз є безперервним процесом, що складається з двох послідовних поділів, званих мейозом I і мейозом II. У кожному розподілі розрізняють профазу, метафазу, анафазу та телофазу. В результаті мейозу I число хромосом зменшується вдвічі ( редукційний поділ):при мейозі II гаплоїдність клітин зберігається (Екваційний поділ).Клітини, які вступають у мейоз, містять генетичну інформацію 2n2хр (рис. 1).

У профазі мейозу відбувається поступова спіралізація хроматину з утворенням хромосом. Гомологічні хромосоми зближуються, утворюючи загальну структуру, що складається з двох хромосом (бівалент) та чотирьох хроматид (тетрада). Дотик двох гомологічних хромосом по всій довжині називається кон'югацією. Потім між гомологічними хромосомами з'являються сили відштовхування, і хромосоми спочатку поділяються в ділянці центромір, залишаючись з'єднаними в ділянці плечей, і утворюють перехрести (хіазми). Розбіжність хроматид поступово збільшується, і перехрести зміщуються до кінцях. У процесі кон'югації між деякими гомологічними хроматидами хромосом може відбуватися обмін ділянками - кросинговер, що призводить до перекомбінації генетичного матеріалу. До кінця профази розчиняються ядерна оболонка та ядерця, формується ахроматинове веретено поділу. Зміст генетичного матеріалу залишається тим самим (2n2хр).

У метафазімейозу I біваленти хромосом розташовуються в екваторіальній площині клітини. У цей час спіралізація їх досягає максимуму. Зміст генетичного матеріалу не змінюється (2п2хр).

В анафазімейоз I гомологічні хромосоми, що складаються з двох хроматид, остаточно відходять один від одного і розходяться до полюсів клітини. Отже, з кожної пари гомологічних хромосом до дочірньої клітини потрапляє лише одна - число хромосом зменшується вдвічі (відбувається редукція). Зміст генетичного матеріалу стає 1n2хр у кожного полюса.

У телофазівідбувається формування ядер та поділ цитоплазми – утворюються дві дочірні клітини. Дочірні клітини містять гаплоїдний набір хромосом, кожна хромосома – дві хроматиди (1n2хр).

Інтеркінез- короткий проміжок між першим та другим мейотичним поділом. У цей час не відбувається реплікації ДНК, і дві дочірні клітини швидко вступають у мейоз II, що протікає за типом мітозу.

Мал. 1. Схема мейозу (показана одна пара гомологічних хромосом). Мейоз I: 1, 2, 3. 4. 5 – профаза; 6-метафаза; 7 – анафаза; 8 – телофаза; 9 – інтеркінез. Мейоз ІІ; 10 -метафаза; II-анафаза; 12 – дочірні клітини.

У профазімейозу II відбуваються ті ж процеси, що і в профазі мітозу. У метафазі хромосоми розташовуються в екваторіальній площині. Змін вмісту генетичного матеріалу немає (1n2хр). В анафазі мейозу II хроматиди кожної хромосоми відходять до протилежних полюсів клітини, і вміст генетичного метеріалу у кожного полюса стає lnlxp. У телофазі утворюються 4 гаплоїдні клітини (lnlxp).

Таким чином, в результаті мейозу з однієї диплоїдної материнської клітини утворюються 4 клітини з набором гаплоїдним хромосом. Крім того, в профазі мейозу I відбувається перекомбінація генетичного матеріалу (кросинговер), а в анафазі I та II - випадкове відходження хромосом і хроматид до одного або іншого полюса. Ці процеси є причиною комбінативної мінливості.

Біологічне значення мейозу:

1) є основним етапом гаметогенезу;

2) забезпечує передачу генетичної інформації від організму до організму за статевого розмноження;

3) дочірні клітини генетично не ідентичні материнській та між собою.

Також біологічне значення мейозу полягає в тому, що зменшення числа хромосом необхідне при утворенні статевих клітин, оскільки при заплідненні ядра гамет зливаються. Якби зазначеної редукції не відбувалося, то в зиготі (отже, і в усіх клітинах дочірнього організму) хромосом ставало б удвічі більшим. Однак це суперечить правилу сталості числа хромосом. Завдяки мейозу статеві клітини гаплоїдні, а при заплідненні в зиготі відновлюється набір диплоїдний хромосом (рис. 2 і 3).

Мал. 2. Схема гаметогенезу: ? - сперматогенез; ? - овогенез

Мал. 3.Схема, що ілюструє механізм збереження диплоїдного набору хромосом при статевому розмноженні

Давно вже відомі два типи поділу клітин: розподіл мітотичний та редукційний. Перше називають також мітозом, а друге – мейозом. Першим способом, мітозом, діляться всі клітини, другим – лише статеві.

Спочатку – про мітоз. Йому передує подвоєння молекул, що несуть спадкову інформацію.

Молекули ДНК, у яких укладено генетичний шифр, розташовуються у ядрі клітини, у особливих довгих нитках - хромосомах. У кожного виду тварин і рослин суворо певна кількість хромосом. Зазвичай їх кількадесят. У людини, наприклад, 46 ( До 1956 року думали, що у людських клітинах їх 48. Але 1956 року генетики Тжио і Леван точно встановили, що з людини 46, а чи не 48 хромосом.). А в одного з хробаків лише дві. У деяких раків по 200 хромосом. Але рекорд побили мікроскопічні радіолярії: одна з них має 1600 хромосом!

Коли молекули ДНК подвоюються, подвоюються і хромосоми. Кожна будує за своєю подобою двійника. Отже, якийсь час у наших клітинах хромосом буває вдвічі більшим, ніж зазвичай.

Між двома поділами, так званої інтерфазі, хромосоми в звичайний мікроскоп не видно. Начебто їх немає зовсім. В електронній видно, що вони все-таки тут, нікуди не поділися, але такі тонкі, що без дуже сильного збільшення не помітні. Говорять, що на цій фазі своєї діяльності хромосоми мають вигляд "лампових щіток". І справді, вони трохи схожі на йоржі, якими колись прочищали скельця гасових ламп.

За десять-двадцять годин відносного спокою між двома поділами хромосоми повинні встигнути синтезувати своїх двійників з повною копією всіх генів, що містяться в них, всіх молекул ДНК.

Як тільки двійники будуть готові, довгі хромосомні нитки (оригінали та їх копії) починають згортатися у тугі спіралі. А ті скручуються у спіралі другого порядку. Сенс цього скручування цілком зрозумілий. Досі хромосоми лежали сплутаним клубком, і розтягнути їх різними полюсами клітини, напевно, було б нелегко. Тепер кожна хромосома - спіраль, скручена спіраллю, - дуже компактний і зручний для транспортування "багаж".

Всі ДНК людської клітини, витягнуті в одну нитку, займають у довжину приблизно близько метра, а згорнута двічі спіраллю ця нитка вміщується в 46 хромосомах, довжина кожної з яких лише кілька мікронів.

Отже, перед розподілом хромосоми самі себе пакують у компактні "в'юки". До цього моменту, який у клітинному розподілі називається профазою, оболонка ядра розчиняється, а вже відомі нам центріолі, або. центросоми, розходяться до протилежних полюсів клітини. Нитки так званого мітотичного апарату або веретена з'єднують кожну хромосому з одним з полюсів.

Потім хромосоми вишиковуються парами (оригінал пліч-о-пліч зі своєю копією) вздовж екватора клітини, як танцюристи на балу. Цю стадію поділу називають метафазою.

Потім кожна з парних хромосом прямує до свого полюса. Партнери розлучаються назавжди, бо скоро перегородка розділить по екватору стару клітинку на дві нові. Враження таке, ніби центріолі тягнуть до себе хромосоми за ниточки, як маріонеток.

Хромосоми мають вигляд, який буває у будь-якого гнучкого тіла, коли його за ниточку простягають через рідину.

Місце, за яке її тягнуть, у кожної хромосоми завжди одне й те саме. Його називають кінетохором, або центроміром. Від того, де у хромосоми кінетохор, часто залежить її форма. Якщо кінетохор посередині, то хромосома, коли під час мітозу її тягнуть за нитку, перегинається навпіл і стає схожою на латинську цифру "п'ять" (V). Якщо кінетохор у самого кінця хромосоми, то вона згинається на кшталт латинської літери "йот" (J).

У свій час думали, що нитки мітотичного апарату - свого роду рейки, якими хромосоми котяться до полюсів. Потім вирішили, що вони скоріше схожі на тонкі гумки, мініатюрні м'язи, які скорочуючись підтягують до полюсів свій хромосомний вантаж. Але тоді, скорочуючись, нитки ставали б товстішими, "худнели" б, подовжуючись. Однак, цього не відбувається. Вкорочуючись і подовжуючись, вони не стають ні товстішими, ні тоншими.

Очевидно, механіка клітинного веретена інша. Можливо, думають деякі вчені, нитки коротшають від того, що частина складових молекул виходить з гри: тобто з ниток. А додавання молекул в одному лінійному напрямку призводить до подовження ниток.

Тим чи іншим способом хромосоми зі швидкістю близько одного мікрона за хвилину перетягуються з центру клітини до її полюсів. З цього моменту мітоз перетворюється на стадію, звану анафазою.

За анафазою слідує телофаза. Спіралі хромосом розкручуються. Знову "лампові щітки" входять у гру. Клубки ниткоподібних хромосом обростають ядерними оболонками: у клітці тепер два ядра-близнюки. Кільцева перетяжка швидко розділить її навпіл. Кожній половині дістанеться своє ядро.

Закінчується клітинний поділ подвоєнням центріолей. Їх було чотири – по дві на кожному полюсі. Клітина розділилася, і в кожній її половині виявилося лише дві центріолі.

На екрані електронного мікроскопа центріолі схожі на порожнисті циліндрики, що складаються з трубочок. Центріолі завжди лежать під прямим кутом один до одного. Тому одну з них бачимо завжди в поперечному, а іншу в поздовжньому розрізі.

У телофазі від кожної з центріолей відгалужується маленька центріолька - щільне циліндричне тільце. Воно швидко росте, і ось уже в клітці чотири центріолі.

Шляхом мітозу з однієї виходять дві клітини, цілком ідентичні за спадковістю, прихованої у тому хромосомах (якщо жодна їх піддавалася мутації).

Зазвичай мітоз триває годину чи дві години. У нервових тканинах мітози трапляються дуже рідко. Зате в кістковому мозку, де щосекунди народжується на світ 10 мільйонів еритроцитів, щосекунди відбувається 10 мільйонів мітозів!

Тепер, перш ніж розповісти про другий тип клітинного поділу - мейоз, ми повинні ввести кілька нових термінів.

Набір хромосом, укладений у ядрі нормальної соматичної (іншими словами, не статевої, а звичайної) клітини тіла, генетики називають подвійним – диплоїдним. У людини диплоїдний набір хромосом дорівнює 46. Всі ці 46 хромосом по зовнішності та величині легко поділяються на ідентичні за конфігурацією пари (лише партнери однієї пари - статеві хромосоми "x" і "y" - не схожі один на одного. Але про це пізніше) .

Набір хромосом, у якому з кожної пари присутній лише один партнер, називають гаплоїдним, або ординарним. Всі статеві клітини, або гамети містять гаплоїдний набір хромосом. (Це означає, що в сперміях і в яйцеклітинах людини тільки по двадцять три хромосоми.) Інакше при заплідненні яйця, коли зливаються материнська та батьківська гамети, виходила б зигота з числом хромосом удвічі більшою за нормальну.

Мейоз, що передує утворенню сперміїв та яйцеклітин, покликаний наділити гамети вдвічі меншим, гаплоїдним, числом хромосом. А коли гамети зіллються, у зиготі буде вже нормальна диплоїдна кількість хромосом. Половина від матері, половина батька.

Зрозуміло тепер, чому всі хромосоми у зиготі парні?

Адже кожній материнській хромосомі відповідає така сама за формою, величиною і характером спадкової інформації батьківська хромосома. Парні хромосоми називають гомологічними.

Мейоз починається з того, що однотипні конфігурації хромосоми об'єднуються в пари, кон'югують. Потім кожна з хромосом кожної пари створює речовини, розчинені в протоплазмі, свого двійника. Як і у мітозі.

Тепер однотипних хромосом уже не дві, а чотири. Четвірками, або зошитами, щільно притиснувшись один до одного, шикуються вони вздовж екватора клітини. Нитки веретена роз'єднують четвірки знову на пари, розтягуючи їх до різних полюсів.

Клітина ділиться навпіл, а потім ділиться ще раз, але тепер в іншій площині перпендикулярної до першої. На цей раз хромосоми не подвоюються. Пари, що вишикувалися по екватору, розходяться поодинці в різні кінці клітини.

У кожного полюса їх тепер удвічі менше, ніж за мітозу або в першій фазі мейозу. Тому, коли клітина розривається навпіл, народжені з неї дві нові гамети одержують гаплоїдну кількість хромосом. Так як у першій фазі мейозу з однієї клітини народжується дві диплоїдні клітини, то в кінці другої його фази маємо чотири гамети. І в кожній, повторюю, гаплоїдна кількість хромосом. Якщо це гамети людські, то в них буде по двадцять три хромосоми. А коли при заплідненні вони зіллються в одну зиготу, хромосом у ній стане сорок шість.

Зигота дає початок людському зародку, всі клітини в якому будуть із 46 хромосомами.

Механікою клітинного поділу в мейозі - розбіжністю по різних гамет парних хромосом, кожна з яких веде свій рід або від батька, або від матері, - пояснюються багато законів спадковості і мінливості, відкриті Грегор Менделем та іншими генетиками.

Польські вчені нещодавно методом цейтраферної зйомки зробили чудовий фільм про мітоз. Усі фази мітозу на екрані прискорені в кілька сотень разів. Насправді ж рухи хромосом під час поділу відбуваються значно повільніше. Я бачив цей фільм, і він вразив мене сильніше, ніж найкращі з найкращих художніх фільмів.

У ньому незвичайні актори – хромосоми. Вони сходяться, розходяться, шикуються в ряд і розбігаються в різні боки, немов танцюристи на балу, що виконують складні па старовинного танцю. Американський біолог Меллер, засновник радіаційної генетики, назвав танцем хромосом їхні дивні переміщення під час поділу клітини.

Що секунди в нашому тілі відбуваються мільйони мітозів! І сотні мільйонів неживих, але дуже дисциплінованих маленьких балерин виконують найдавніший на землі танець. Танець життя. У таких танцях клітини тіла поповнюють свої лави. І ми ростемо та існуємо.

На узгодженому розбіжності хромосом до різних полюсів клітини ґрунтуються всі явища спадковості та життя. Адже кожна хромосома – складне поєднання гігантських нуклеїнових кислот та білків. А нуклеїнові кислоти несуть у собі безліч спадкових одиниць - генів, тобто суть всього сущого на Землі.

http://nplit.ru "NPLit.ru: Бібліотека юного дослідника"