Митоза, мейоза и клетъчен цикъл

Две форми на ядрено делене разпределят хромозомите в новите клетки: митозата копира пълен набор във всяка дъщерна клетка, докато мейозата намалява наполовина набора, за да образува гамети и по този начин генерира генетично разнообразие.

Definition

Митозата е деленето, което произвежда две генетично идентични дъщерни ядра, мейозата е двустъпковото редукционно делене, което произвежда хаплоидни гамети, а клетъчният цикъл е регулираната последователност от събития, чрез които клетката расте, репликира своята ДНК и се дели.

Scope

Тази тема обхваща фазите на клетъчния цикъл и неговите контролни точки, етапите на митозата, които произвеждат две генетично идентични дъщерни клетки, двете деления на мейозата, които намаляват броя на хромозомите наполовина, сдвояването на хомолози и кросинговъра в мейоза I, както и начина, по който мейотичните събития осигуряват физическата основа за законите на Мендел. Тя разглежда подреденото разпределение на хромозомите; грешките в този процес са обхванати в анеуплоидията.

Core questions

• Какви са фазите на клетъчния цикъл и как контролните точки регулират прогресията?
• Как митозата гарантира, че всяка дъщерна клетка получава пълен хромозомен набор?
• Как двете деления на мейозата намаляват броя на хромозомите наполовина?
• Как сдвояването на хомолози и кросинговърът в мейозата са в основата на законите на Мендел?

Key concepts

• Фази и контролни точки на клетъчния цикъл
• Етапи на митозата
• Мейоза I и мейоза II
• Сдвояване на хомолози и кросинговър
• Редукционно делене и образуване на гамети

Mechanisms

ДНК се репликира във фаза S, а при деленето вретеното се прикрепя към центромерите, за да раздели генетичния материал; при митозата сестринските хроматиди се разделят, за да дадат идентични клетки, докато при мейозата хомоложните хромозоми първо се сдвояват и обменят сегменти чрез кросинговър, след което се разделят, последвано от второ делене, разделящо сестринските хроматиди, намалявайки броя на хромозомите наполовина и размесвайки алелите.

Clinical relevance

Мейотичните събития на разделяне на хомолозите обясняват как рекомбинацията и независимото сортиране генерират разнообразие на гаметите, докато нарушенията в контрола на клетъчния цикъл са в основата на рака, а грешките в мейотичното разделяне причиняват анеуплоидиите, наблюдавани при спонтанен аборт и състояния като синдрома на Даун.

History

Флеминг описва митозата през 80-те години на XIX век, а мейозата е характеризирана скоро след това; признанието, че мейотичното поведение на хромозомите отразява менделовото разделяне, затвърждава хромозомната теория, а молекулярните контроли на клетъчния цикъл са изяснени в края на XX век, работа, призната с Нобелова награда през 2001 г.

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Каква е основната разлика между митоза и мейоза?

Митозата произвежда две дъщерни клетки, генетично идентични на родителската клетка и една на друга, докато мейозата включва две деления, които намаляват броя на хромозомите наполовина и, чрез кросинговър и независимо сортиране, произвеждат четири генетично разнообразни гамети.

Защо мейозата е важна за генетичното разнообразие?

Мейозата размесва алелите по два начина: кросинговърът обменя сегменти между хомоложни хромозоми, а независимото сортиране произволно разпределя майчините и бащините хромозоми, така че всяка гамета носи уникална комбинация от алели.