25. Клітинний цикл, характеристика його періодів. Інтерфаза. Мейоз

Інтерфаза – це період життєдіяльності клітини між двома поділами. Виділяють три періоди інтерфази: 1) пресинтетичний – G₁; 2) синтетичний – S; 3) постсинтетичний – G₂.

1. Пресинтетичний – G₁-період – характеризується функціональною активністю клітини. Це початковий період інтерфази. У цей період відбувається синтез РНК, білків-ферментів, необхідних для формування внутрішньоклітинних структур; ріст клітини. У G₁ є точка рестрикції. Це ключовий момент клітинного циклу, пройшовши який, клітина переходить у наступний період. G₁ – найтриваліший період інтерфази і в різних клітинах коливається від кількох годин до кількох діб.

2. Синтетичний – S-період. Характеризується тим, що в цей період завдяки реплікації відбувається синтез ДНК (подвоєння ядерної ДНК): будуються так звані сестринські хроматиди, які є точними копіями одна одної. Реплікація ДНК у фазі S у людини починається відразу в багатьох точках геному, і кожна хромосома має від 20 до 80 репліконів. Синтез ДНК не відбувається одночасно в усіх хромосомах і навіть у частинах хромосоми: спостерігається деяка асинхронність цих процесів.Треба зазначити, що кількість хромосом у людини в ядрі клітини залишається незмінною – 46, (2n), але кожна хромосома містить дві сестринські хроматиди, з’єднані центромерою. В S-період ще продовжується синтез білків. У цей період у клітині відбувається обмін. Тривалість періоду – від кількох хвилин до 6 – 12 год.

3. Постсинтетичний період – синтез ДНК призупиняється, і починається синтез і накопичення енергії АТФ, яка необхідна для поділу клітини. Продовжується синтез РНК і білків. G₂ – найкоротший період інтерфази, триває 2 – 4 год.

Усі три періоди G₁, S, G₂, що становлять інтерфазу, займають майже 90 % часу клітинного циклу, а мітоз (М-фаза) – менше ніж 10 %. Повний час проходження клітинного циклу в клітинах одного типу значно варіює залежно від типу тканини й умов росту (наприклад, у людини тривалість клітинного циклу для клітин кісткового мозку становить 8–124 доби, а для епітелію шкіри – 20–25 діб). Головним показником тривалості всього циклу є тривалість G₁-фази. Так, клітини, позбавлені достатнього запасу поживних компонентів, затримуються в С₁-фазі. Це пов’язано з тригерними білками (р21, ρ 16 і р27), які інгібують початок S-фази. З появою поживних речовин у клітинах відновлюються процеси, характерні для кінця фази G₁/ Закінчується пресинтетична фаза перед початком подвоєння хромосом.

Мейоз – тип клітинного поділу, за якого з однієї диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдних клітини з різними геномами.

У процесі мейозу відбуваються два послідовних поділи. У кожному поділі розрізняють такі самі фази, що й у мітозі. Однак тривалість фаз і перетворення генетичного матеріалу мають відмінності.

I поділ мейозу – редукційний, унаслідок якого в анафазі до різних полюсів клітини розходяться хромосоми кожної гомологічної пари. Дочірні клітини отримують удвічі менший набір хромосом (n2с).

II поділ – екваційний, унаслідок якого до різних полюсів клітини в анафазі II поділу розходяться сестринські хроматиди. Тобто гаплоїдність клітин зберігається (nс). З однієї клітини з диплоїдним набором хромосом утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом.

І поділ мейозу

Перед І поділом в S-період інтерфази завдяки реплікації відбувається подвоєння ниток ДНК. У кожній хромосомі містяться сестринські хроматиди аналогічно, як в S-період інтерфази, яка передує мітозу. Накопичуються білки, РНК, АТФ. Набір хромосом у клітині – 2n 4с.

Далі настає профаза І – дуже тривала фаза. У ній розрізняють п’ять головних стадій – лептонема, зигонема, пахінема, диплонема і діакінез.

У стадії лептонеми хромосоми в ядрі являють собою тонкі спіралізовані нитки.

У стадії зигонеми хромосоми конденсуються і зливаються, щільно прилягаючи одна до одної й утворюючи біваленти.

У стадії пахінеми біваленти конденсуються, спіралізуються, внаслідок чого вони вкорочуються і стовщуються. кросинговер

У стадії диплонеми спостерігається подальше вкорочення, стовщення і взаємне відштовхування сестринських хроматид, унаслідок чого хроматиди в бівалентах майже роз’єднуються, але центромера у цьому разі не розщеплюється.

У метафазі І гомологічні хромосоми розташовуються попарно в екваторіальній площині клітини. Їхня спіралізація досягає максимуму. Вміст генетичного матеріалу в цей період не змінюється – 2n 4с.

В анафазі І гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох сестринських хроматид, розходяться до різних полюсів клітини. Таким чином? відбувається зменшення кількості хромосом удвічі (відбувається редукція). Причому кожна пара розходиться незалежно від інших пар, що зумовлює появу нових типів гамет. Вміст генетичної інформації – 2n 4с.

У телофазі І хромосоми розташовуються на полюсах клітини, потім відбувається цитокінез. Навколо хромосом формується ядерна оболонка. Утворюються дві дочірні клітини. У кожній клітини гаплоїдний набір хромосом, кожна з яких складається з двох хроматид. Вміст генетичної інформації в кожній дочірній клітині – n 2с. Після цього або настає коротка інтерфаза, або її може зовсім не бути. Редуплікації ДНК не відбувається, і клітина швидко вступає у II поділ мейозу.