Клетъчно делене - митоза и мейоза Анатомия и физиология
Клетъчният цикъл представлява съвкупността от събития, чрез които една клетка на организма расте, удвоява своите хромозоми и се дели, като по този начин се получават 2 еднакви клетки. Клетъчният цикъл има 2 периода: междуфазния и митотичния цикъл (за соматични клетки) или мейотичен (за гаметични/полови клетки).
Митотичното разделение е това, върху което се постига растеж на организма. Започва с разделяне на ядрото или кариокинезата и завършва с разделяне на цитоплазмата или цитокинезата. Произходът на клетъчното размножаване се крие в репликацията на хромозомна ДНК, която се извършва в S стадия на интерфазата.
Мейоза се осъществява в организми с полово размножаване, като е определен вид деление, при което започва от диплоидни клетки и достига до хаплоидни клетки или гамети, чрез обединението на които се получава диплоидната зигота (единична клетка), от която започва развитието на нов многоклетъчен организъм комплекс.
Дъщерните клетки, получени в резултат на митоза, имат еднакъв брой хромозоми (наследствен материал), равномерно разпределени в клетъчното ядро. Това разделяне осигурява непрекъснат растеж, клетъчна диференциация и приемственост на генотипа, протичащи в растящи соматични клетки и ембрионална тъкан.
Митоза
междуфазна
профаза
метафаза
анафаза
телофаза
Декондензацията и депирализацията на хромозомите става с образуването на ново ядро на всеки клетъчен полюс, което става оптически хомогенно. Всеки полюс съдържа диплоиден брой (2n) хромозоми. Ядрената мембрана се формира около всяка група хромозоми и в края на телофазата се появяват и ядрата. Разделящото вретено се разгражда и цитоплазмената маса се отделя на две половини с разпределението на цитоплазматичните органи в 2-те дъщерни клетки генетично, морфологично и функционално идентично на стволовата клетка.
цитокинеза (цито-кухина, кинезис-движение) е разделянето на цитоплазмата и всички цитоплазмени органи и клетъчна мембрана. Това е последният етап на митоза, разделяне в края на което от диплоидна соматична клетка (2n) води до 2 дъщерни клетки, също диплоидни.
Съществуват определени видове митоза, характеризиращи се с наличието на разлики между стволовите клетки и дъщерните клетки. Това са:
- хомотипна митоза - дъщерните клетки са идентични помежду си, но по-зрели от майчината клетка. Характерно за диференциацията на клетките (от стволовите клетки се получават специализирани клетки, които характеризират определена тъкан на тялото)
- хомохетеротипична митоза - една от дъщерните клетки е идентична със стволовата клетка, а другата е различна
- диференциационна митоза - типична за лимфоцитите, дъщерните клетки са по-млади от майчините клетки.
Функции на митозата са: осигуряване на постоянен брой хромозоми, така отговорни за консистенцията на наследствения материал от стволови клетки до дъщерни клетки, осигурява структурна и функционална интеграция на тъканите (заместване на разрушени или стари клетки), осигурява растеж и развитие на тялото и регенерация на тъканите и органите.
Мейоза
Редукционно разделение
прометафаза това е кратка фаза, в която се случва изчезването на ядрената мембрана и ядрото и разделящото вретено завършва своето формиране.
Метафаза I - бивалентите мигрират към екваториалната зона на оста на разделяне, образувайки метафазната плоча в екватора на клетката. Хомоложните хромозоми са разположени симетрично на вретеното: едната е ориентирана към единия полюс на клетката, а другата към другия полюс, а чрез отблъскващите сили между 2-те центромери на бивалента хомоложните хромозоми се отстраняват една от друга.
Анафаза I - хиазмът изчезва и хомоложните бихроматидни хромозоми мигрират към полюса на клетката. Следователно центромерите не се делят, следователно само половината от първоначалния брой хромозоми мигрират към полюсите. Настъпва независима сегрегация на хомоложни хромозоми и те се разпределят произволно към противоположни клетъчни полюси, независимо от техния майчин или бащин произход. В края на анафаза I, на всеки полюс на клетката има хаплоиден набор от бихроматидни хромозоми, комбинирани.
Телофаза I - след като хромозомите достигнат полюсите на клетката, образуването на нова ядрена мембрана започва на всеки клетъчен полюс и по този начин се получават 2 хаплоидни ядра, последвани от цитокинеза с образуването на 2 дъщерни клетки. Всяка дъщерна клетка има хаплоиден брой бихроматидни хромозоми, а 2-те хроматиди от всяка хромозома са различни помежду си поради кръстосване.
Следва interchineza, при които броят на хромозомите не се променя, в края на което започва еквивалентната мейоза.
Равномерното деление
Подобно е на митозата с тази разлика, че тук се делят 2 хаплоидни клетки, които имат бихроматидни хромозоми и се получават 4 хаплоидни клетки, всяка от които има монохроматидни хромозоми (образувани от една хроматида). Подобно е на митозата при разделянето на центромери с миграцията на сестрински хроматиди към противоположните полюси на клетката. Разликата е, че при митоза диплоидна стволова клетка води до две диплоидни дъщерни клетки. Той също така има 4 фази: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.
Профаза II - хроматиновите нишки на хромозомите се кондензират и ядрената мембрана се разгражда. Започва да се формира делителното вретено.
Метафаза II - завършването на разделящото вретено завършва и хромозомите мигрират към екваториалната равнина на клетката, образувайки метафазата или екваториалната плоча. Те са прикрепени към шпиндела с помощта на центромерата.
Анафаза II - центромерите се разделят с отделянето на сестринските хроматиди, като всяка мигрира към полюс на клетката.
Телофаза II - настъпва спирализация и декондензация на хромозомите, достигащи двата полюса, с образуването на нова ядрена мембрана около всеки хаплоиден набор от хромозоми. Цитокинезата води до 4 хаплоидни клетки, които имат 2 пъти по-малко монохроматидни хромозоми от стволовите клетки. 4-те клетки образуват тетрада, която е предшественик на гамети.
Мейозата при всички бозайници се среща само в половите жлези. При мъжете всичките 4 клетки на тетрадата ще станат мъжки гамети (сперматозоиди при хората) след процеса на сперматогенеза. При женските 3 от 4 клетки прекъсват, като последната се превръща в женска гамета (женски ооцит) след процеса на овогенеза.
В заключение, мейозата е отговорна за постоянството на броя на хромозомите, като намалява наполовина броя на хромозомите на половите клетки, които ще образуват зиготата след процеса на размножаване. Той също така осигурява променливостта и разнообразието на човешките черти, обмяната на генетичен материал, произведен в резултат на кръстосване, много хромозомни аберации и генетични мутации са резултат от грешки на мейозата поради неравномерни процеси на кръстосване и недизюнкция на хромозомите.