Клітинне розмноження відбувається за одним із двох типів циклів поділу клітин: мітозом або мейозом.
A розмноження клітин за допомогою мітозу розпадається на дві послідовності кроків, які ведуть до створення двох однакових дочірніх клітин. Для розмноження таким чином потрібна лише одна клітина, і всі клітини, створені в результаті мітозу, є копіями вихідної материнської клітини, яка служить основним визначенням поділу клітини.
Однак мейоз передбачає більш тривалий процес, який дозволяє створювати і приєднувати сперму та яйцеклітини. Мейоз виробляє клітини, необхідні для створення нового організму, який генетично відрізняється від обох батьківських організмів.
Два види клітинного поділу
Одноклітинні організми, які розмножуються безстатевим шляхом, такі як бактерії та водорості, зазнають мітозу. Організм копіює свою ДНК і ділиться надвоє, розподіляючи по одній копії до кожної з двох нових дочірніх клітин. Мітоз виникає у більш складних організмів як спосіб відновлення та заміщення пошкоджених клітин та забезпечення росту, наприклад, утворення нових клітин шкіри, волосся або м’язів.
Мейоз, який утворює сперму та яйцеклітини, необхідні для статевого розмноження, зустрічається в усіх еукаріотичних організмах, включаючи тварин і рослини. Мейоз вимагає двох повних циклів. Під час першого циклу мейозу, іменованого як мейоз I, батьківська клітина розпадається на дві дочірні клітини, кожна з яких має повний набір хромосом.
Потім дочірні клітини проходять другий цикл мейозу, мейоз II. Під час другого циклу кожна дочірня клітина розпадається на дві частини, утворюючи загалом чотири гаплоїдні клітини, кожна з яких містить половину генетичного матеріалу, необхідного для створення нового організму.
Розуміння мітозу
Клітина, що зазнає мітозу, проходить шість етапів або фаз:
- Міжфазна
- Профаза
- Метафаза
- Анафаза
- Телофаза
- Цитокінез
На першому етапі, інтерфазно, материнська клітина росте, розвивається і дублює кожну хромосому. Хромосоми містять генетичний матеріал або ДНК.
Під час профази нещодавно скопійовані хромосоми спаровуються і злипаються, утворюючи сестринські хроматиди. Мембрана ядра, яка зазвичай містить хромосоми, розчиняється, забезпечуючи хроматиди для зсуву і полярні волокна утворюються як нитки, які кріплять хроматиди до протилежних полюсів всередині клітини.
Під час метафази хроматиди шикуються вздовж екватора клітини. Їх полярні волокна повністю сформувались і утримують хроматиди в положенні. В анафазі хроматиди відокремлюються у свої побратимські хромосоми. Коли кожна хромосома відокремлюється від своєї копії, полярні волокна повільно тягнуть хромосоми до полюсів клітини.
Під час телофази клітина утворює дві нові ядерні мембрани навколо двох однакових угруповань хромосом. Клітина подовжується, і клітинна мембрана готується до розщеплення.
Цитокінез - це останній етап мітозу, при якому мембрана видовженої клітини починає стискатися вздовж екватора клітини, поки мембрани не зустрінуться. Потім дві половинки відокремлюються одна від одної, утворюючи дві нові дочірні клітини, ідентичні материнській клітині.
Мейоз I
Рослини, тварини та інші організми, які розмножуються статевим шляхом, використовують мейоз для створення своїх репродуктивних клітин, дозволяючи генетичне різноманіття, яке неможливо через мітоз. Під час мейозу потрібні два окремі цикли або поділи. Як і при мітозі, перший цикл, мейоз I, протікає через шість етапів:
- Інтерфаза I
- Профаза I
- Метафаза I
- Анафаза I
- Телофаза I
- Цитокінез I
Під час інтерфази I соматична клітина або клітина, яка має два набори хромосом, копіює свою ДНК. У профазі I гомологічні, або відповідні, хромосоми збігаються, утворюючи пари, які називаються бівалентами або тетрадами. Кожен бівалент має дві хромосоми, по одній від матері та батька організму, та чотири хроматиди. Ядерна мембрана починає розчинятися.
Під час метафази I біваленти шикуються вздовж екватора клітини. Напрямок, з яким вони стикаються, є випадковим, тому існує 50:50, щоб кожна дочірня клітина отримала хромосому, що містить ДНК матері або батька організму.
Далі, в анафазі I, пари хромосом відокремлюються і тягнуться до будь-якого полюса, але кожна хромосома все ще зберігає дві хроматиди. Телофаза I починається, коли ядерні мембрани утворюються навколо кожного набору хромосом. Потім деякі клітини піддаються цитокінезу I і діляться на дві окремі сестринські клітини, хоча у багатьох тварин сестринські клітини повністю не відокремлюються до початку мейозу II.
Мейоз II
Під час мейозу II обидві дочірні клітини, сформовані під час мейозу I, проходять п'ятиступеневий цикл поділу, що включає:
- Профаза II
- Метафаза II
- Анафаза II
- Телофаза II
- Цитокінез II
Інтерфаза пропускається, оскільки цей другий поділ не призначений для створення копій, а скоріше для розділення двох хроматид кожної хромосоми та підготовки клітин до статеве розмноження. Під час профази II новоутворені ядерні мембрани починають розчинятися, і пари хроматид починають дрейфувати на свої місця.
У метафазі II парні хроматиди вирівнюються вздовж екваторів кожної дочірньої клітини, тоді як полярні волокна утворюють їх на місці. Під час анафази II хроматиди кожної хромосоми відокремлюються і тягнуться до окремих полюсів. Потім телофаза II починається з ядерних мембран, що утворюються навколо кожного набору хромосом.
Нарешті, відбувається цитокінез II. Клітинні мембрани починають склеюватися, і обидві дочірні клітини розпадаються на дві, загалом на чотири гаплоїдні клітини, хромосоми яких мають лише одну хроматиду. І яйцеклітини, і сперматозоїди є гаплоїдними клітинами, створеними внаслідок мейозу.
Коли два гаплоїдні клітини у поєднанні хроматиди відповідних хромосом збігаються, забезпечуючи генетичний матеріал, необхідний для створення нового організму.