Мейоз и митоз: что такое и чем отличаются

Что такое митоз

Митозом в биологии принято называть самый распространенный способ деления всех соматических клеток (клеток тела) любого живого существа. При нем из исходной материнской клетки образуются две дочерние, которые являются абсолютно одинаковыми по свойствам, как друг с другом, так и с материнской клеткой. Митоз наиболее распространен в природе, ведь именно он лежит в основе деления всех неполовых клеток (нервных, костных, мышечных и т. д.).

Что мы узнали?

В природе деление клеток отличается в зависимости от их назначения. Так, например, неполовые клетки образуются путём митоза, половые клетки у животных – путем мейоза. Эти процессы имеют схожие схемы деления на некоторых этапах. Главным отличием является число хромосом у образованного нового поколения клеток. Так при митозе у нового поколения клеток число хромосом не изменяется, а при мейозе происходит уменьшение числа хромосом в 2 раза (редукционное деление). Время протекания фаз деления также отличаются. Огромную роль в жизнедеятельности организмов играют оба способа деления. Без митоза не проходит ни одно обновление старых клеток, регенерация тканей и органов. Мейоз помогает поддерживать постоянное количество хромосом из поколения в поколение при размножении.

Чем мейоз отличается от митоза

Чтобы определить основные особенности и отличия рассматриваемых понятий, важно проанализировать каждый этап.

Интерфаза

При митозе и мейозе 1 материнская клетка имеет диплоидный набор хромосом. Также наблюдается выделение белка, АТФ, органических элементов. Количество молекул увеличивается и происходит репликация. При мейозе 2 наблюдается гаплоидный набор хромосом. При этом самоудвоения ДНК нет.

Профаза

При митозе эта фаза занимает минимум времени. На этом этапе наблюдается растворение ядерных мембран и ядрышка, формируется веретено деление, осуществляется спирализация хромосомных элементов.

Мнение экспертаКарнаух Екатерина ВладимировнаЗакончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»Первое деление при мейозе занимает больше времени. При этом тоже пропадает ядерная оболочка и ядрышко, а также образуется веретено деления. Также наблюдаются процессы конъюгации и кроссинговера. Второй этап мейоза занимает минимум времени. При этом протекают те же процессы, что и при митозе, однако используются гаплоидные хромосомы.

Метафаза

При митозе наблюдается расположение хромосом в экваториальной плоскости. При мейозе 1 в этой плоскости размещаются биваленты. Они представляют собой пары гомологичных хромосом, которые образуются на этапе профазы. Второй этап сопровождается теми же процессами, что при митозе, однако в нем задействован гаплоидный набор.

Анафаза

Митоз сопровождается делением центромеров. В итоге из одной двухроматидной хромосомы происходит формирование двух сестринских. Они расходятся к различным клеточным полюсам. Это происходит благодаря сокращению нитей веретена.

На начальном этапе мейоза центромеры не делятся. При этом к полюсам отходят гомологичные двухроматидные элементы. На втором этапе происходят те же процессы, что при митозе. Однако в этом случае используется гаплоидный набор.

Телофаза

Митоз сопровождается образованием ядерных мембран на полюсах клеточных элементов. Они появляются вокруг хромосом. При этом пропадает веретено деления. Хромосомы раскручиваются, а цитоплазма делится между двумя клетками.

При мейозе эта фаза считается достаточно короткой. На заключительном этапе гомологичные хромосомы размещаются в разных клетках. Деление цитоплазмы происходит не всегда. При мейозе 2 формируется 4 гаплоидные клетки.

Биологическое значение

Процесс мейоза позволяет поддерживать постоянное количество хромосомных элементов. Помимо этого, в них появляются новые соединения генетических задатков. При митозе происходит продольное расщепление молекул, что приводит к их удвоению. При этом количество и качество исходной информации остается прежним. Этот процесс представляет собой базу развития всех многоклеточных существ.

Понятие мейоза

Под этим термином понимают деление половых клеток. Оно характеризуется сокращением количества хромосом в дочерних клетках в 2 раза. Отличительной особенностью процесса считается то, что он протекает в 2 стадии, которые постоянно сменяют друг друга.

С биологической точки зрения процесс направлен на формирование гаплоидных половых клеток у животных. Также он способствует появлению спор у растений. Диплоидность восстанавливается после оплодотворения – слияния родительских клеток. В результате формируется зигота, которая характеризуется полным комплектом молекул.

Сокращение количества молекул имеет большое значение, поскольку иначе их число с каждым поколением увеличивалось бы. За счет редукционного этапа удается поддерживать стабильный показатель.

Мейоз 1

Первый этап называется редукционным. Он характеризуется следующими стадиями:

1. Профаза I – сопровождается спирализацией хромосомных элементов и расхождением хроматид. При этом ядро теряет свою оболочку, формируются биваленты как следствие соединения гомологичных хромосом и происходит взаимный обмен их фрагментами с передачей генетической информации.
2. Метафаза I – происходит вытягивание бивалентов вдоль экватора. Оно сопровождается формированием веретена.
3. Анафаза I – биваленты делятся на хромосомы. С помощью нитей веретена они притягиваются к клеточным полюсам.
4. Телофаза I – происходит редукция хромосом. Также делится цитоплазма и формируется ядерная оболочка. К тому же появляются клеточные стенки.

Мейоз 2

Для второго цикла характерны следующие составляющие:

1. Профаза II – совпадает с профазой I. Однако при этом конъюгация и кроссинговер отсутствуют.
2. Метафаза II – формируется экваториальная пластина. К веретену деления прикрепляются хроматиды.
3. Анафаза II – совпадает с анафазой при митозе.
4. Телофаза II – формируется 4 гаплоидные клетки.

В чем отличие

По итогам первого этапа формируется две дочерних клетки, которые включают одинарный набор хромосом. Он называется гаплоидным.

Мнение экспертаКарнаух Екатерина ВладимировнаЗакончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»На втором этапе наблюдается слияние родительских гамет в результате оплодотворения. По его итогам формируется полноценная диплоидная клетка. Она называется зиготой и включает полный набор хромосом. Это дает начало новой жизни.

Сравнительная характеристика

Отличие митоза и мейоза состоит в продолжительности фаз и происходящих в них процессах. Ниже предлагаем вам таблицу «Митоз и мейоз», где указаны основные различия двух способов деления. Фазы мейоза такие же, как и у митоза.

Фазы	Митоз	Мейоз
Первое деление	Второе деление
Интерфаза	Набор хромосом материнской клетки диплоидный. Синтезируется белок, АТФ и органические вещества. Редупликация (самоудвоение ДНК), увеличение числа хромосом.	Диплоидный набор хромосом. Происходят те же действия, что и при митозе.	Гаплоидный набор хромосом. Самоудвоение ДНК не происходит.
Профаза	Непродолжительная фаза. Растворяются ядерные мембраны и ядрышко, начинает формироваться веретено деления, происходит спирализация хромосом.	Занимает больше времени, чем при митозе. Также исчезают ядерная оболочка и ядрышко, формируется веретено деления. Помимо этого наблюдается процесс конъюгации (сближение и слияние гомологичных хромосом). При этом может происходить кроссинговер – обмен генетической информации на некоторых участках.	По продолжительности – короткая фаза. Процессы такие же, как и при митозе, только с гаплоидными хромосомами.
Метафаза	Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.	В экваториальной плоскости располагаются биваленты – пары гомологичных хромосом, образовавшиеся в профазу	Тоже, что и при митозе, только с гаплоидным набором.
Анафаза	Центромеры делятся и из одной двухроматидной хромосомы образуется две сестринские, которые расходятся к разным полюсам клетки за счет сокращения нитей веретена деления.	Деление центромер не происходит. К полюсам отходят гомологичные двухроматидные хромосомы каждой пары.	Аналогично митозу, только с гаплоидным набором.
Телофаза	На полюсах клетки образуются ядерные мембраны вокруг хромосом. Веретено деления исчезает. Хромосомы деспирализуюся (раскручиваются), происходит разделение цитоплазмы между двумя клетками.	По длительности непродолжительная фаза. В конце деления гомологичные хромосомы располагаются в разных клетках с гаплоидным набором. Цитоплазма делится не во всех случаях.	В результате образования ядер и разделения цитоплазмы образуется четыре гаплоидные клетки.

Рис. 3. Сравнительная схема митоза и мейоза

Конъюгация

В процессе мейоза в первом делении происходит слияние гомологичных хромосом, при митозе любые виды спаривания отсутствуют.

Сходство

Для рассматриваемых понятий характерны следующие общие черты:

1. Протекают в клеточном ядре. Их можно рассмотреть под световым микроскопом.
2. Подразумевают деление.
3. Наблюдаются в М-фазе клеточного цикла.
4. Имеют одинаковые этапы – профазу, метафазу, анафазу, телофазу.
5. Сопровождаются синтезом ДНК.
6. В процессы не вовлекаются сердце и нервные ткани. Они формируются один раз и впоследствии не делятся.

Таблица основных различий между митозом и мейозом

Сравниваемые характеристики	Митоз	Мейоз
Деление клеток	Соматическая клетка делится один раз. Цитокинез (разделение цитоплазмы) происходит в конце телофазы.	Половая клетка, как правило делится дважды. Цитокинез происходит в конце телофазы I и телофазы II.
Дочерние клетки	Производится две дочерние диплоидные клетки, содержащие полный набор хромосом.	Производится четыре дочерние клетки. Каждая клетка представляет собой гаплоид, содержащий половину числа хромосом от родительской клетки.
Генетическая композиция	Полученные в митозе дочерние клетки являются генетическими клонами (они генетически идентичны). Не происходит рекомбинации или перекрестка.	Полученные в мейозе дочерние клетки содержат различные комбинации генов. Генетическая рекомбинация происходит в результате случайной сегрегации гомологичных хромосом в разные клетки и путем перехода (переноса генов между гомологичными хромосомами).
Длительность профазы	Во время первой митотической стадии, известной как профаза, хроматин конденсируется в дискретные хромосомы, ядерная оболочка ломается, а волокна веретена деления формируются на противоположных полюсах клетки. Клетка проводит меньше времени в профазе митоза, чем клетка в профазе I мейоза.	Профаза I состоит из пяти этапов и длится дольше, чем профаза митоза. Этапы мейотической профазы I включают: лептотен, зиготен, пахитен, диплотен и диакинез. Эти пять стадий не происходят при митозе. Генетическая рекомбинация и скрещивание происходят во время профазы I.
Образование тетрада (бивалента)	Тетрада не образовывается.	В профазе I пары гомологичных хромосом выстраиваются близко друг к другу, образуя так называемую тетраду, которая состоит из четырех хроматид (два набора сестринских хроматид).
Согласование хромосом в метафазе	Сестринские хроматиды (дублированная хромосома, состоящая из двух идентичных хромосом, соединенных в области центромера) выровнены на метафазной пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов клетки).	Тетрада гомологичных хромосом выравнивается на метафазной пластинке в метафазе I.
Разделение хромосом	Во время анафазы сестринские хроматиды разделяются и начинают мигрировать к противоположным полюсам клетки. Отделяемая сестринская хроматида становится полной хромосомой дочерней клетки.	Гомологичные хромосомы мигрируют к противоположным полюсам клетки во время анафазы I. Сестринские хроматиды не разделяются в анафазе I.

Фазы митоза

Деление клетки через митоз состоит из четырех фаз:

• интерфаза – период жизни клетки между двумя митозами, именно в это время происходит ряд важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются белки и молекулы АТФ, каждая хромосома удваивается, образуя по две сестринские хромосомы, которые скрепляются одной центромерой. По сути, интерфазу можно назвать подготовительным этапом к митозу, по времени она в десятки раз продолжительнее самого митоза.
• профаза – в ней происходит утолщение хромосом, состоящих из двух сестринских хроматид, которые скреплены вместе центромерой. Под конец этой фазы ядрышки и ядерная мембрана исчезают, хромосомы разбегаются по всей клетки.
• метафаза – при ней происходит дальнейшая спирилизация хромосом, которые в это время очень удобно наблюдать через микроскоп.
• анафаза – в этой фазе происходит деление центромер, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и отходят к противоположным концам клетки.
• телофаза – последняя фаза митоза, при которой происходит деление цитоплазмы. Хромосомы раскручиваются и снова образуют ядрышки и ядерные мембраны. И таким вот образом из одной клетки получается две.

Суть митоза на картинке.

Выстраивание

В процессе митоза удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору по раздельности, в то время как при мейозе аналогичное выстраивание происходит парами.

Что такой мейоз

А что же мейоз? И в чем различия митоза и мейоза? Итак, мейозом принято называть тип репродуктивного деления клетки, приводящий к образованию из одной клетки аж целых четырех. Но новообразованные клетки обладают лишь половинным гаплоидным набором хромосом. Что же это значит? А то, что, по мнению некоторых биологов, мейоз даже не является, строго говоря, размножением клетки, так как это способ образования гаплоидных клеток, то бишь спор (у растений) и гамет (у животных). Сами гаметы только после оплодотворения, которое и будет в нашем случае половым размножение, послужат образованию нового организма.

Суть мейоза на картинке.

Итог процесса деления

В результате митоза происходит образование двух соматических диплоидных клеток. Важнейшим аспектом этого процесса является то, что наследственные факторы в ходе деления  не изменяются.

Итогом мейоза является появление четырех половых гаплоидных клеток, наследственность которых изменена.

Размножение

Мейоз происходит в созревающих половых клетках и является основой полового размножения.

Митоз является основой бесполого размножения соматических клеток, причем это единственный способ их самовосстановления.

Мейоз и его роль в процессе размножения

Этот способ деления образует уже не две, а четыре клетки, при этом в каждой вдвое уменьшается количество хромосом, но сохраняется генетическая информация. Такой набор хромосом еще называют гаплоидным.

Важно! Мейоз отличается и тем, что процесс деления происходит в два этапа, при этом каждый состоит из четырех фаз. Эти фазы называют так же, как при митозе, только, в зависимости от этапа, название фазы получает вдобавок цифру 1 или 2. Например, анафаза 1 и анафаза 2 — разные фазы, одна из которых проходит при первом этапе деления, а другая — при втором.

Перед началом мейоза половые клетки удваивают свой исходный материал. Далее начинается профаза 1, или первая фаза первого этапа, которая занимает больше всего времени и является самым сложным периодом во время всего мейоза.Первый этап имеет много сходств с митозом — хромосомы также укорачиваются, затем расходятся к полюсам с образованием новой ядерной оболочки, но с сохранением веретена деления. Иногда после этих процессов наступает очень короткий период интерфазы, но без удвоения количества ДНК. Далее начинается второй этап. Разделяется клеточный центр, ядерная оболочка снова разрушается, а перпендикулярно сохранившемуся веретену деления образуется еще одно. Хромосомы снова делятся и расходятся к полюсам, и в результате получаются четыре новых структурных единицы.Процесс мейоза настолько сложен и интересен, что для более подробного описания может понадобится еще одна статья. Если подытожить кратко, то во время мейоза образуются четыре клетки, но у каждой вдвое уменьшено количество хромосом. Получившиеся клетки готовы к оплодотворению, в результате которого при слиянии материнского и отцовского генетического материала восстанавливается диплоидность, то есть новая клетка будущего организма снова получает удвоенное количество хромосом.

Важно! Роль мейоза в размножении видов большая. Он не только позволяет передавать потомству информацию, но и при комбинации различных гамет повышает богатство генетического кода живых существ. А без уменьшения количества хромосом их количество неуклонно бы росло при последующем размножении, повышая риск мутаций и непредсказуемых патологий.

Амитоз или прямое деление

Фазы мейоза

И, разумеется, фазы мейоза отличаются от аналогичных, у митоза. Профаза в мейозе в разы длиннее, так как в ней происходит коньюгация – соединение гомологичных хромосом и обмен генетической информацией. В анафазе центромеры не делятся. Интерфаза очень короткая и ДНК в ней не синтезируется. Клетки, образованные в результате двух мейотических делений содержат одинарный набор хромосом. И только при слиянии двух клеток: материнской и отцовской, восстанавливается диплоидность. Также помимо всего прочего мейоз протекает в два этапа, известные как мейоз І и мейоз ІІ.

Опять-таки наглядное сравнение митоза и мейоза и их фаз вы можете увидеть на картинке.

Интерфаза, или подготовка к делению

Интерфаза наблюдается как в половых клетках, так и в клетках тела. В этом состоянии клетки находятся в периоде между делениями или на последней стадии своей жизни, когда все процессы завершены и идет подготовка к естественному отмиранию. Несмотря на то, что эту фазу называют состоянием покоя, крошечная структура выполняет важную деятельность, требующую высоких энергетических затрат. Для понятия важности интерфазы стоит указать, что она занимает до 90% времени всего клеточного цикла.Несмотря на отличия в процессах митоза и мейоза, интерфаза выполняет очень схожие роли для организма в целом.

Важно! Клетки тела также называют соматическими, а половые клетки — генеративными. И те, и другие большую часть своей жизни находятся в состоянии интерфазы.

В состоянии покоя происходит выработка ферментов и биосинтез белка, удваиваются важнейшие структуры, например, ДНК. Клетка растет, накапливает энергию, увеличивается в размерах и готовится к последующему разделению. Интерфаза происходит в несколько этапов, по завершению которых начинается митоз или мейоз.