Митоз животной клетки: Митоз. Амитоз. Видеоурок. Биология 10 Класс

Митоз

Митоз — это наиболее распространенный способ деления эукариотических клеток. При митозе геномы каждой из двух образовавшихся клеток идентичны между собой и совпадают с геномом исходной клетки.

Митоз является последним и обычно самым коротким по времени этапом клеточного цикла. С его окончанием жизненный цикл клетки заканчивается и начинаются циклы двух новообразовавшихся.

Диаграмма иллюстрирует длительность этапов клеточного цикла. Буквой M — обозначен митоз. Наибольшая скорость митоза наблюдается в зародышевых клетках, наименьшая — в тканях с высокой степенью дифференциации, если их клетки вообще делятся.

Хотя митоз рассматривают независимо от интерфазы, состоящей из периодов G1, S и G2, подготовка к нему происходит именно в ней. Самым важным моментом является репликация ДНК, происходящая в синтетическом (S) периоде. После репликации каждая хромосома состоит уже из двух идентичных хроматид. Они сближены по всей своей длине и соединены в области центромеры хромосомы.

В интерфазе хромосомы находятся в ядре и представляют собой клубок тонких очень длинных хроматиновых нитей, которые видны лишь под электронным микроскопом.

В митозе выделяют ряд последовательных фаз, которые также могут называться стадиями или периодами. При классическом упрощенном варианте рассмотрения выделяют четыре фазы. Это профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Часто выделяют больше фаз: прометафазу (между профазой и метафазой), препрофазу (характерна для растительных клеток, предшествует профазе).

С митозом связан другой процесс – цитокинез, который протекает в основном в период телофазы. Можно сказать, что цитокинез является как бы составной частью телофазы, или оба процесса идут параллельно. Под цитокинезом понимают разделение цитоплазмы (но не ядра!) родительской клетки. Деление ядра называют кариокинезом, и оно предшествует цитокинезу. Однако при митозе как такового деления ядра не происходит, т. к. сначала распадается одно – родительское, потом образуются два новых – дочерних.

Бывают случаи, когда кариокинез происходит, а цитокинез — нет. В таких случаях образуются многоядерные клетки.

Длительность самого митоза и его фаз индивидуальна, зависит от типа клеток. Обычно профаза и метафаза является самыми длительными периодами.

Средняя продолжительность митоза около двух часов. Животные клетки обычно делятся быстрее, чем клетки растений.

При делении клеток эукариот обязательно образуется двухполюсное веретено деления, состоящее из микротрубочек и связанных с ними белков. Благодаря ему происходит равное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

Ниже будет дано описание процессов, которые происходят в клетке в различные фазы митоза. Переход в каждую следующую фазу контролируется в клетке специальными биохимическими контрольными точками, в которых «проверяется», все ли необходимые процессы были правильно завершены. В случае наличия ошибок деление может остановиться, а может — и нет. В последнем случае возникают аномальные клетки.

Фазы митоза

Профаза

В профазе происходят следующие процессы (в основном параллельно):

  • Хромосомы конденсируются

  • Ядрышки исчезают

  • Ядерная оболочка распадается

  • Формируются два полюса веретена деления

Митоз начинается с укорочения хромосом. Составляющие их пары хроматид спирализуются, в результате чего хромосомы сильно укорачиваются и утолщаются. К концу профазы их можно увидеть в световой микроскоп.

Ядрышки исчезают, т. к. образующие их части хромосом (ядрышковые организаторы) находятся уже в спирализованном виде, следовательно, неактивны и не взаимодействуют между собой. Кроме того распадаются ядрышковые белки.

В клетках животных и низших растений центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки и выступают центрами организации микротрубочек. Хотя у высших растений центриолей нет, микротрубочки также образуются.

От каждого центра организации начинают расходиться короткие (астральные) микротрубочки. Формируется структура похожая на звезду. У растений она не образуется. Их полюса деления более широкие, микротрубочки выходят не из малой, а из относительно широкой области.

Распад ядерной оболочки на мелкие вакуоли знаменует конец профазы.

Справа на микрофотографии зеленым цветом подсвечены микротрубочки, синим — хромосомы, красным – центромеры хромосом.

Также следует отметить, что в период профазы митоза происходи фрагментация ЭПС, она распадается на мелкие вакуоли; аппарат Гольджи распадается на отдельные диктиосомы.

Прометафаза

Ключевые процессы прометафазы идут большей часть последовательно:

  1. Хаотичное расположение и движение хромосом в цитоплазме.

  2. Соединение их с микротрубочками.

  3. Движение хромосом в экваториальную плоскость клетки.

Хромосомы оказываются в цитоплазме, они беспорядочно двигаются. Оказавшись на полюсах, у них больше шансов скрепиться с плюс-концом микротрубочки. В конце концов нить прикрепляется к кинетохоре.

Такая кинетохорная микротрубочка начинает нарастать, чем отдаляют хромосому от полюса. В какой-то момент к кинетохоре сестринской хроматиды крепится другая микротрубочка, нарастающая с другого полюса деления. Она тоже начинает толкать хромосому, но уже в противоположном направлении. В результате хромосома становится на экваторе.

Кинетохоры представляют собой белковые образования на центромерах хромосом. Каждая сестринская хроматида имеет свой кинетохор, который «созревает» в профазе.

Кроме астральных и кинетохорных микротрубочек есть те, которые идут от одного полюса к другому, как бы распирают клетку в перпендикулярном экватору направлении.

Метафаза

Признаком начала метафазы является расположение хромосом по экватору, образуется так называемая метафазная, или экваториальная, пластинка. В метафазу хорошо видны количество хромосом, их отличия и то, что они состоят из двух сестринских хроматид, соединенных в районе центромеры.

Хромосомы удерживаются за счет сбалансированных сил натяжения микротрубочек разных полюсов.

Анафаза

  • Сестринские хроматиды разделяются, каждая двигается к своему полюсу.

  • Полюса удаляются друг от друга.

Анафаза самая короткая фаза митоза. Она начинается, когда центромеры хромосом разделяются на две части. В результате каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой и оказывается прикреплена к микротрубочке одного полюса. Нити «тянут» хроматиды к противоположным полюсам. На самом деле микротрубочки разбираются (деполимеризуются), т. е. укорачиваются.

В анафазе животных клеток двигаются не только дочерние хромосомы, но и сами полюса. За счет других микротрубочек они расталкиваются, астральные микротрубочки прикрепляются к мембранам и тоже «тянут».

Телофаза

  • Движение хромосом останавливается

  • Хромосомы деконденсируются

  • Появляются ядрышки

  • Восстанавливается ядерная оболочка

  • Большая часть микротрубочек исчезает

Телофаза начинается, когда хромосомы перестают двигаться, остановившись у полюсов. Они деспирализуются, становятся длинными и нитевидными.

Микротрубочки веретена деления разрушаются от полюсов к экватору, т. е. со стороны своих минус-концов.

Вокруг хромосом образуется ядерная оболочка путем слияния мембранных пузырьков, на которые в профазе распалось материнское ядро и ЭПС. На каждом полюсе формируется свое дочернее ядро.

Поскольку хромосомы деспирализуются, ядрышковые организаторы становятся активными и появляются ядрышки.

Возобновляется синтез РНК.

Если на полюсах центриоли еще не парные, то около каждой достраивается парная ей. Таким образом на каждом полюсе воссоздается свой клеточный центр, который отойдет в дочернюю клетку.

Обычно телофаза заканчивается разделением цитоплазмы, т. е. цитокинезом.

Цитокинез

Цитокинез может начаться еще в анафазе. К началу цитокинеза клеточные органеллы распределяются относительно равномерно по полюсам.

Разделение цитоплазмы растительных и животных клеток происходит по-разному.

У животных клеток благодаря эластичности цитоплазматическая мембрана в экваториальной части клетки начинает впячиваться во внутрь. Образуется борозда, которая в конце концов смыкается. Другими словами, материнская клетка делится перешнуровкой.

В растительных клетках в телофазе нити веретена не исчезают в области экватора. Они сдвигаются ближе к цитоплазматической мембране, их количество увеличивается, и они образуют

фрагмопласт. Он состоит из коротких микротрубочек, микрофиламентов, частей ЭПС. Сюда перемещаются рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи. Пузырьки Гольджи и их содержимое на экваторе образуют срединную клеточную пластинку, клеточные стенки и мембрану дочерних клеток.

Значение и функции митоза

Благодаря митозу обеспечивается генетическая стабильность: точное воспроизводство генетического материала в ряду поколений. Ядра новых клеток содержат столько же хромосом, сколько их содержала родительская клетка, и эти хромосомы являются точными копиями родительских (если, конечно, не возникли мутации). Другими словами, дочерние клетки генетически идентичны материнской.

Однако митоз выполняет и ряд других немаловажных функций:

  • рост многоклеточного организма,

  • бесполое размножение,

  • замещение клеток различных тканей у многоклеточных организмов,

  • у некоторых видов может происходить регенерация частей тела.

Митоз и мейоз, подготовка к ЕГЭ по биологии

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Фазы клеточного цикла

Здесь и в дальнейшем мы будем пользоваться генетической формулой клетки, где "n" - число хромосом, а "c" - число ДНК (хроматид). Напомню, что в состав каждой хромосомы может входить как одна молекула ДНК (одна хроматида) (nc), либо две (n2c).

Генетическая формула клетки

Клеточный цикл включает в себя несколько этапов: деление (митоз), постмитотический (пресинтетический), синтетический, постсинтетический (премитотический) период. Три последних периода составляют интерфазу - подготовку к делению клетки.

Разберем периоды интерфазы более подробно:

  • Постмитотический период G1
    - 2n2c
  • Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, делятся митохондрии, клетка растет.

  • Синтетический период S - 2n4c
  • Длится 6-10 часов. Важнейшее событие этого периода - удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид. Активно синтезируются структурные белки ДНК - гистоны.

  • Премитотический период G2 - 2n4c
  • Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу - делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли.

Жизненный цикл клетки
Митоз (греч. μίτος - нить)

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

  • Профаза - 2n4c
    • Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры - хромосомы - происходит это за счет спирализации ДНК (вспомните мой пример ассоциации хромосомы с мотком ниток)
    • Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки
    • Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления
    Профаза митоза
  • Метафаза - 2n4c
  • ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

    Метафаза митоза
  • Анафаза - 4n4c
  • Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (синоним - дочерние хромосомы) к полюсам клетки.

    Анафаза митоза
  • Телофаза - 2n2c
  • В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки.

    • Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный моток ниток)
    • Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
    • Разрушаются нити веретена деления

    В телофазе происходит деление цитоплазмы - цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений - формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи).

    Телофаза митоза

Образовавшиеся в телофазе дочерние клетки 2n2c вступают в постмитотический период. Затем в синтетический период, где происходит удвоение ДНК, после чего каждая хромосома состоит из двух хроматид - 2n4c. Клетка с набором 2n4c и попадает в профазу митоза. Так замыкается клеточный цикл.

Биологическое значение митоза очень существенно:

  • В результате митоза образуются дочерние клетки - генетические копии (клоны) материнской.
  • Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот (ядерных организмов).
  • Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира.

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Фазы митоза
Мейоз

Мейоз (от греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление клетки - способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Мейоз

Как уже было сказано, мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным (лат. reductio - уменьшение), так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление - эквационное (лат. aequatio — уравнивание) очень похоже на митоз.

Приступим к изучению первого деления мейоза. За основу возьмем клетку с двумя хромосомами и удвоенным (в синтетическом периоде интерфазы) количеством ДНК - 2n4c.

  • Профаза мейоза I
  • Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

    Профаза мейоза I

    Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) - сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом - биваленты (лат. bi - двойной и valens - сильный).

    После конъюгации становится возможен следующий процесс - кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение), в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами.

    Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

    Кроссинговер
  • Метафаза мейоза I
  • Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

    Метафаза мейоза I
  • Анафаза мейоза I
  • Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки - n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением.

    Анафаза мейоза I
  • Телофаза мейоза I
  • Происходит цитокинез - деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением - мейозом II.

    Телофаза мейоза I

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

Мейоз II

В результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку - nc. В этом и состоит сущность мейоза - образование гаплоидных (половых) клеток. Вспомнить набор хромосом и ДНК в различных фазах мейоза нам еще предстоит, когда будем изучать гаметогенез, в результате которого образуются сперматозоиды и яйцеклетки - половые клетки (гаметы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Помните, что до мейоза происходит удвоение ДНК в синтетическом периоде. Из-за этого уже в начале мейоза вы видите их увеличенное число - 2n4c (4 хромосомы, 8 молекул ДНК). Я понимаю, что хочется написать 4n8c, однако это неправильная запись!) Ведь наша исходная клетка диплоидна (2n), а не тетраплоидна (4n) 😉

Мейоз

Итак, самое время обсудить биологическое значение мейоза:

  • Поддерживает постоянное число хромосом во всех поколениях, предотвращает удвоение числа хромосом
  • Благодаря кроссинговеру возникают новые комбинации генов, обеспечивается генетическое разнообразие состава гамет
  • Потомство с новыми признаками - материал для эволюции, который проходит естественный отбор
Бинарное деление надвое

Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам - бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой.

Бинарное деление надвое

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз (от греч. ἀ - частица отрицания и μίτος - нить)

Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется "как кому повезет" - случайным образом.

Амитоз

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Деление клетки. Митоз

Деление клетки является центральным моментом размножения.

В процессе деления из одной клетки возникают две. Клетка на основе ассимиляции органических и неорганических веществ создает себе подобную с характерным строением и функциями.

В делении клетки можно наблюдать два основных момента: деление ядра — митоз и деление цитоплазмы — цитокинез, или цитотомия. Основное внимание генетиков до сих пор приковывает митоз, поскольку, с точки зрения хромосомной теории, ядро считается «органом» наследственности.

В процессе митоза происходит:

  1. удвоение вещества хромосом;
  2. изменение физического состояния и химической организации хромосом;
  3. расхождение дочерних, точнее сестринских, хромосом к полюсам клетки;
  4. последующее деление цитоплазмы и полное восстановление двух новых ядер в сестринских клетках.

Таким образом, в митозе заложен весь жизненный цикл ядерных генов: удвоение, распределение и функционирование; в результате завершения митотического цикла сестринские клетки оказываются с равным «наследством».

При делении ядро клетки проходит пять последовательных стадий: интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу; некоторые цитологи выделяют еще шестую стадию — прометафазу.

Схема фаз митоза в животной клетке

Между двумя последовательными делениями клетки ядро находится в стадии интерфазы. В этот период ядро при фиксации и Окраске имеет сетчатую структуру, образуемую красящимися тонкими нитями, которые в следующей фазе формируются в хромосомы. Хотя интерфазу называют иначе фазой покоящегося ядра, на самом теле метаболические процессы в ядре в этот период совершаются с наибольшей активностью.

Профаза — первая стадия подготовки ядра к делению. В профазе сетчатая структура ядра постепенно превращается в хромосомные нити. С самой ранней профазы даже в световом микроскопе можно наблюдать двойную природу хромосом. Это говорит о том, что в ядре именно в ранней или поздней интерфазе осуществляется наиболее важный процесс митоза — удвоение, или редупликация, хромосом, при котором каждая из материнских хромосом строит себе подобную — дочернюю. Вследствие этого каждая хромосома выглядит продольно удвоенной. Однако эти половинки хромосом, которые называются сестринскими хроматидами, в профазе не расходятся, так как удерживаются вместе одним общим участком — центромерой; центромерный участок делится позже. В профазе хромосомы претерпевают процесс скручивания по своей оси, что приводит к их укорочению и утолщению. Нужно подчеркнуть, что в профазе каждая хромосома в кариолимфе располагается случайно.

В клетках животных еще в поздней телофазе или очень ранней интерфазе происходит удвоение центриоли, после чего в профазе начинается схождение дочерних центриолей к полюсам и образований астросферы и веретена, называемого новым аппаратом. В это же время растворяются ядрышки. Существенным признаком окончания профазы является растворение оболочки ядра, в результате чего хромосомы оказываются в общей, массе цитоплазмы и кариоплазмы, которые теперь образуют миксоплазму. Этим заканчивается профаза; клетка вступает в метафазу.

В последнее время между профазой и метафазой исследователи стали выделять промежуточную стадию, называемую прометафазой. Прометафаза характеризуется растворением и исчезновением ядерной оболочки и движением хромосом к экваториальной плоскости клетки. Но к этому моменту еще не завершается образование ахроматинового веретена.

Метафазой называют стадию окончания расположения хромосом на экваторе веретена. Характерное расположение хромосом в экваториальной плоскости называют экваториальной, или метафазной, пластинкой. Расположение хромосом по отношению друг к другу является случайным. В метафазе хорошо выявляются число и форма хромосом, в особенности при рассмотрении экваториальной пластинки с полюсов деления клетки. Ахроматиновое веретено полностью сформировано: нити веретена приобретают плотную консистенцию чем остальная масса цитоплазмы, и прикрепляются к центромерному участку хромосомы. Цитоплазма клетки в этот период имеет на

Митоз — Википедия с видео // WIKI 2

Раковые клетки человека HeLa. Ядро (особенно ДНК) подсвечено голубым цветом. Клетки в центре и справа находятся в интерфазе. Клетка слева находится в процессе митоза Раковые клетки человека HeLa. Ядро (особенно ДНК) подсвечено голубым цветом. Клетки в центре и справа находятся в интерфазе. Клетка слева находится в процессе митоза

Мито́з (др.-греч. μίτος «нить») — непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений[1].

Митоз — один из фундаментальных процессов онтогенеза (жизни индивидуального организма). Митотическое деление обеспечивает рост многоклеточных эукариот за счёт увеличения популяций клеток тканей. У растений в результате митотического деления клеток образовательных тканей (меристем) увеличивается количество клеток тканей. Дробление оплодотворённого яйца и рост большинства тканей у животных также происходит путём митотических делений[2].

На основании морфологических особенностей митоз условно подразделяется на стадии: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу, телофазу.

Продолжительность митоза в среднем составляет 1−2 часа[1][3]. Митоз клеток животных, как правило, длится 30−60 минут, а растений — 2−3 часа[4]. За 70 лет в теле человека суммарно осуществляется порядка 1014 клеточных делений[5].

Митоз происходит только в клетках эукариот (ядерных). Клетки прокариот (безъядерных) делятся другим, бинарным, способом. Митоз отличается для разных организмов[6]. Так, например, процесс для клеток животных является «открытым», а для клеток грибов — «закрытым» (при котором хромосомы делятся в целом клеточном ядре)[7]. У человека все клетки, кроме гамет, производятся митозом. Гаметы производятся мейозом.

Энциклопедичный YouTube

  • 1/5

    Просмотров:

    294 280

    28 764

    78 853

    96 911

    73 697

  • ✪ Цитология. Лекция 8. Митоз. Окштейн И.Л.

  • ✪ Урок биологии №28. Деление клетки. Митоз.

  • ✪ Митоз, мейоз и половое размножение

Содержание

История исследования

Первые описания фаз митоза и установление их последовательности были предприняты в 1870—1880-х годах. В конце 1870-х — начале 1880-х годов немецкий гистолог Вальтер Флемминг для обозначения процесса непрямого деления клетки ввёл термин «митоз»[8].

Первые неполные описания, касающиеся поведения и изменения ядер в делящихся клетках, встречаются в работах учёных начала 1870-х годов. В работе русского ботаника Эдмунда Руссова, датируемой 1872 годом, отчётливо описаны и изображены метафазные и анафазные пластинки, состоящие из отдельных хромосом[9]. Годом позже немецкий зоолог Антон Шнейдер ещё более отчётливо и последовательно, но, конечно, не совсем полно описал митотическое деление на примере дробящихся яиц Mesostoma ehrenbergii (нид.)русск.[10]. В его работе, в сущности, описаны и проиллюстрированы в правильной последовательности основные фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза (ранняя и поздняя). В 1874 году московский ботаник И. Д. Чистяков также наблюдал отдельные фазы клеточного деления в спорах плаунов и хвощей. Несмотря на первые успехи ни Руссову, ни Шнейдеру, ни Чистякову не удалось дать чёткое и последовательное описание митотического деления[11].

В 1875 году вышли работы, содержащие более детальные описания митозов. Отто Бючли дал описание цитологических картин в дробящихся яйцах круглых червей и моллюсков и в сперматогенных клетках насекомых. Эдуард Страсбургер исследовал митотическое деление в клетках зелёной водоросли спирогиры, в материнских клетках пыльцы лука и в материнских споровых клетках плауна. Ссылаясь на работу Отто Бючли и основываясь на собственных исследованиях, Эдуард Страсбургер обратил внимание на единство процессов клеточного деления в растительных и животных клетках[12].

К концу 1878 — началу 1879 года появились подробные работы В. Шлейхера (о делении хрящевых клеток амфибий), В. Флемминга (о размножении клеток в разных тканях саламандры и её личинок), П. И. Перемежко (о делении клеток в эпидермисе личинок тритона). В своей работе в 1879 году Шлейхер предложил термин «кариокинез» для обозначения сложных процессов клеточного деления, подразумевая перемещения составных частей ядра[13]. Вальтер Флемминг впервые для обозначения непрямого деления клетки ввёл термин «митоз», который впоследствии стал общепринятым[8]. Также Флеммингу принадлежит окончательная формулировка определения митоза как циклического процесса, завершающегося разделением хромосом между дочерними клетками[14].

  • Деление клеток по Э. Руссову (1872)

  • Деление клеток по Э. Страсбургеру (1875)

  • Деление клеток по В. Флеммингу (1882)

  • Деление клеток по Э. Б. Уилсону (1900)

    Деление клеток по Э. Б. Уилсону (1900)

В 1880 году О. В. Баранецкий установил спиральное строение хромосом. В ходе дальнейших исследований были развиты представления о спирализации и деспирализации хромосом во время митотического цикла[14]. В начале 1900-х годов хромосомы были идентифицированы в качестве носителей наследственной информации, что в дальнейшем дало объяснение биологической роли митоза, заключающейся в образовании генетически идентичных дочерних клеток.

В 1970-х годах началась расшифровка и детальное изучение регуляторов митотического деления[15], благодаря серии экспериментов по слиянию клеток, находящихся на разных этапах клеточного цикла. В тех опытах, когда клетку в М-фазе объединяли с клеткой, находящейся в любой из стадий интерфазы (G1, S или G2), интерфазные клетки переходили в митотическое состояние (начиналась конденсация хромосом и распадалась ядерная мембрана)[16]. В итоге был сделан вывод, что в цитоплазме митотической клетки присутствует фактор (или факторы), стимулирующий митоз[17], или, иначе, М-стимулирующий фактор (англ.)русск. (МСФ, от англ. M-phase-promoting factor, MPF)[18].

Впервые «фактор стимуляции митоза» был открыт в зрелых неоплодотворенных яйцах шпорцевой лягушки, находящихся в М-фазе клеточного цикла. Цитоплазма такого яйца, инъецированная в ооцит, приводила к преждевременному переходу в М-фазу и к началу созревания ооцита (первоначально сокращение MPF означало Maturation promoting factor (англ.)русск., что переводится как «фактор, способствующий созреванию»). В ходе дальнейших экспериментов были установлены универсальное значение и вместе с тем высокая степень консервативности «фактора стимуляции митоза»: экстракты, приготовленные из митотических клеток весьма разнообразных организмов (млекопитающих, морских ежей, моллюсков, дрожжей), при введении в ооциты шпорцевой лягушки переводили их в М-фазу[19].

В ходе последующих исследований выяснилось, что фактор, стимулирующий митоз, представляет собой гетеродимерный комплекс, состоящий из белка циклина и зависимой от циклина протеинкиназы. Циклин является регуляторным белком и обнаруживается у всех эукариот. Его концентрация периодически возрастает в течение клеточного цикла, достигая максимума в метафазе митоза. С началом анафазы наблюдается резкое сокращение концентрации циклина, вследствие его расщепления с помощью сложных белковых протеолитических комплексов — протеасом. Зависимая от циклина протеинкиназа представляет собой фермент (фосфорилазу), модифицирующий белки за счёт переноса фосфатной группы от АТФ на аминокислоты серин и треонин. Таким образом с установления роли и структуры основного регулятора митотического деления начались исследования тонких регуляторных механизмов митоза, которые продолжаются до настоящего времени.

Аппарат клеточного деления

Деление всех эукариотических клеток сопряжено с формированием специального аппарата клеточного деления. Активная роль в митотическом делении клеток зачастую отведена цитоскелетным структурам. Универсальным как для животных, так и для растительных клеток является двухполюсное митотическое веретено, состоящее из микротрубочек и связанных с ними белков[20]. Веретено деления обеспечивает строго одинаковое распределение хромосом между полюсами деления, в области которых в телофазе образуются ядра дочерних клеток.

Ещё одна не менее важная структура цитоскелета отвечает за разделение цитоплазмы (цитокинез) и, как следствие, за распределение клеточных органелл. В животных клетках за цитокинез отвечает сократимое кольцо из актиновых и миозиновых филаментов. В большинстве клеток высших растений из-за наличия жёсткой клеточной стенки цитокинез протекает с образованием клеточной пластинки в плоскости между двумя дочерними клетками. При этом область образования новой клеточной перегородки определяется заранее предпрофазным пояском из актиновых микрофиламентов, а поскольку актин участвует также в формировании клеточных септ у грибов, возможно, что он направляет цитокинез у всех эукариот[21].

Веретено деления

Поздняя метафаза митоза в клетке лёгкого тритона (использованы иммунофлуоресцентные красители)[22]. Чётко просматривается веретено деления, образованное микротрубочками (зелёные), и хромосомы (синие) Поздняя метафаза митоза в клетке

Конспект "Жизненный цикл клетки. Митоз и мейоз"

Жизненный цикл клетки. Митоз и мейоз

Раздел ЕГЭ: 2.7. … Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз — деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. …



Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — время существования клетки от начала одного деления до начала следующего деления, состоит из интерфазы и собственно процесса деления.

Интерфаза — период между делениями, в котором происходят процессы роста и развития клетки, удвоения ДНК, синтеза белков и органических соединений.

жизненный цикл клетки


виды деления клеток

Митоз и амитоз

Митоз (непрямое деление клетки) — процесс равномерного распределения между дочерними клетками ядерного наследственного материала.

В результате митоза из одной материнской клетки с диплоидным (двойным) набором хромосом образуются две диплоидные дочерние клетки, содержащие полную генетическую информацию в том же объёме, что и родительская. Митоз обеспечивает сохранность наследственных признаков и увеличение количества клеток или одноклеточных организмов.

Стадии (фазы) митоза:

  • Профаза — спирализация хромосом, уменьшение их функциональной активности; репликация практически не идёт; разрушение оболочки ядра; образование веретена деления; прикрепление хромосом к нитям веретена деления.
  • Метафаза — спирализация хромосом достигает максимума; хромосомы утрачивают свою функциональную активность, образуют экваториальную пластинку.
  • Анафаза — деление центромер; расхождение по нитям веретена сестринских хромосом. Анафаза заканчивается, когда центромеры достигают полюсов клетки.
  • Телофаза — деспирализация хромосом; образование ядерной оболочки; деление цитоплазмы; между дочерними клетками формируется клеточная стенка.

митоз

Амитоз — прямое деление клетки, при котором ядро делится путём перешнуровки без предшествующей перестройки:

  • хромосомы не проходят цикла спирализации;
  • не образуется веретено деления;
  • клетка делится сразу после репликации ДНК;
  • ДНК между дочерними клетками распределяется неравномерно.

Амитоз проходит быстрее, чем митоз. В результате амитоза увеличивается количество дочерних клеток, но одновременно могут появляться двух- и многоядерные клетки. Амитоз характерен для одноклеточных и некоторых клеток многоклеточных организмов (клетки при патологических состояниях).

Мейоз

Мейоз — способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются четыре дочерние с уменьшенным в два раза набором хромосом. На этапе интерфазы (предшествует мейозу) происходит репликация ДНК с последующим удвоением хромосом. Клетки с диплоидным набором хромосом, каждая состоит из одной хромосомной нити (хромонемы). После интерфазы хромосомы становятся удвоенными, а их диплоидное число 2n сохраняется. Центриоли в клеточном центре удваиваются.

Стадии (фазы) мейоза I (редукционное деление):

  1. Профаза I — спирализация хромосом; конъюгация; кроссинговер; хроматиды начинают расходиться; биваленты обособляются и располагаются по периферии ядра; ядрышко исчезает.
  2. Метафаза I — начинается с момента разрушения ядерной оболочки; биваленты располагаются в экваториальной плоскости, прикреплённые к нитям веретена деления.
  3. Анафаза I — центромеры каждой пары гомологичных хромосом разъединяются, и к полюсам клетки отходят гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид.
  4. Телофаза I — начинается с достижения хромосомами полюсов клетки (у каждого полюса — п хромосом): происходит редукция числа хромосом; образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка.

Завершение мейоза I сопровождается образованием двух дочерних клеток, содержащих гаплоидный набор хромосом, которые в свою очередь остаются удвоенными.

Во время кратковременной интерфазы (интеркинеза) не происходит репликация ДНК, нет удвоения хромосомы, две дочерние клетки вступают во второе деление мейоза.

Стадии (фазы) мейоза II (по типу митоза — равное деление):

  1. Профаза II — непродолжительная, так как хроматиды спирализованы.
  2. Метафаза II — образуются экваториальная пластинка, хромосомы, состоящие из двух хроматид, центромерными участками прикрепляются к нитям веретена деления.
  3. Анафаза II — хроматиды расходятся к полюсам клетки.
  4. Телофаза II — образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка. Образуются четыре гаплоидные клетки.

мейоз

Мейоз II проходит по типу митоза. В результате мейоза из одной клетки с диплоидным набором хромосом после двух последовательных делений образуются 4n клетки.

Черты мейоза
  1. Редукция числа хромосом (если бы не было уменьшения числа хромосом при образовании половых клеток, то из поколения в поколение их количество возрастало бы и был бы утрачен один из важнейших признаков каждого вида — постоянство числа хромосом),
  2. Конъюгация (сближение и переплетение) гомологичных хромосом.
  3. Рекомбинация генетического материала, обусловленная случайным расхождением материнских и отцовских гомологичных хромо сом в дочерние клетки, а также кроссинговером (процессом обмена участками гомологичных хромосом).

Таким образом, мейоз — непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений ядра и цитоплазмы, перед которыми репликация происходит только один раз. Энергия и вещества, необходимые для обоих делений мейоза, накапливаются во время интерфазы I.

 


Это конспект для 10-11 классов по теме «Жизненный цикл клетки. Митоз и мейоз». Выберите дальнейшее действие:

Митоз и мейоз, амитоз и биологическое значение

Деление клетки происходит по вполне определенным правилам. Есть два основных процесса деления клеток — это митоз и мейоз. Что такое митоз и что такое мейоз вы узнаете, прочитав эту статью. Кратко можно сказать, что митоз — это простое расщепление клетки на две половинки с сообщением каждой такого же набора хромосом и генетического кода или деление соматических клеток. Мейоз — это деление и образование половой клетки для последующего размножения организма. Но для начала давайте разберемся что это за «набор хромосом».

В организме, размножающемся половым путем, гаметы вырабатываются только мейозом, а не митозом. Во время клеточного цикла и процесса мейоза нет. Митоз и мейоз включают в себя деление клеток на новые клетки. Мейоз создает клетки, необходимые для полового размножения, а митоз воспроизводит бесполые клетки, необходимые для роста и развития. Мейоз — это процесс, при котором получаются новые половые клетки — яйцеклетки или сперматозоиды. Митоз является делением клеток, которое происходит в соматических клетках.

Хромосомы: индивидуальность, парность, число

Во время деления клетки хорошо заметны хромосомы. При изучении хромосом разных видов живых организмов было обнаружено, что их набор строго индивидуален. Это касается числа, формы, черт строения и величины хромосом. Набор хромосом в клетках тела, характерный для данного вида растений, животных, называется кариотипом (Рис. 1).

диплоидный набор хромосом

Рис 1. Диплоидный набор хромосом

В любом многоклеточном организме существует два вида клеток — соматические (клетки тела) и половые клетки, или гаметы. В половых клетках число хромосом в 2 раза меньше, чем в соматических. В соматических клетках все хромосомы представлены парами — такой набор называется диплоидным и обозначается 2n. Парные хромосомы (одинаковые по величине, форме, строению) называются гомологичными.

В половых клетках каждая из хромосом находится в одинарном числе. Такой набор называется гаплоидным и обозначается п.

Хромосомы

Строение хромосомы

Рис. 2. Строение хромосомы

Митоз. Подготовка клетки к делению

Наиболее распространенным способом деления соматических клеток является митоз. Во время митоза клетка проходит ряд последовательных стадий, или фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, какой был у материнской клетки.

Во время подготовки клетки к делению — в период интерфазы (период между двумя актами деления) число хромосом удваивается. Вдоль каждой исходной хромосомы из имеющихся в клетке химических соединений синтезируется ее точная копия. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок — хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК. В период интерфазы в клетке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются также все важнейшие структуры клетки (в т. ч. клеточный центр). Продолжительность интерфазы в среднем 10—20 ч. Затем наступает процесс деления клетки — митоз.

В клеточной биологии митоз является частью клеточного цикла, когда реплицированные хромосомы разделяются, клетки образуются путем деления митотических клеток. Важные исключения включают гаметы — сперматозоиды и яйцеклетки — которые вырабатываются мейозом. В контексте клеточного цикла митоз является частью процесса деления, в котором находится на каждой стадии, и почему это важно для деления хромосом.

Живые клетки проходят серию стадий, известных как клеточный цикл. Клетка разделяет скопированные хромосомы, образуя два полных набора (митоз), и клетка делится. Важно, чтобы дочерние клетки имели копию каждой хромосомы.

Митоз, процесс деления соматических клеток, был одним из наиболее близких работ Томаса У. Майера в книге «Методы клеточной биологии», доказывающей важность реорганизации митотического кератина в контексте нативной ткани. Одна клетка дает в результате две генетически идентичные дочерние клетки.

Деление клетки

Рис.3 Деление клетки

Фазы митоза

Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 4).

Интерфаза

Хотя технически не является частью митоза, интерфаза начинается и заканчивается митозом. Интерфаза — это часть клеточного цикла, в которой клетка растет и дублирует ДНК. После того, как идентичный набор ДНК синтезируется, клетка вступает в Митоз.

Профаза

Профаза — это первая стадия митоза. Во время профазы ДНК пакуется. Во время интерфазы, когда ДНК реплицируется, ДНК находится в свободной и открытой форме, чтобы позволить ферментам выполнять свою работу над ДНК и создавать новую цепь. Однако этот хроматин, как его называют, запутался бы и сломался, если бы клетка попыталась переместить его, не упаковав его. Во время профазы механизм клетки упаковывает ДНК вокруг специальных белков, называемых гистонами, которые позволяют ей упаковаться в очень плотные пакеты. Эти плотные пакеты ДНК теперь можно легко перемещать. Во время профазы появляются центриоли, центры с каждой стороны клетки, которые организуют микротрубочки. Микротрубочки в конечном итоге протянутся и захватят хромосомы ДНК.

У растений эта стадия сопровождается шагом, который перестраивает клетку, чтобы поместить ядро ​​в середину. В большинстве клеток животных ядро ​​находится в центре клетки большую часть времени. У растений его часто выталкивают в сторону большими водосодержащими вакуолями. Эта препрофаза позволяет растениям организовывать свои органеллы для деления.

Прометафаза

Для того, чтобы дублированные хромосомы были разделены, микротрубочки должны достичь их. В прометафазе ядерная оболочка, окружающая клетки, распадается. Эта мембрана отделяла ДНК от цитозоля клетки. Когда ядерная оболочка растворяется, микротрубочкам позволяют простираться от центромер до хромосом. Каждая хромосома имеет специальную область, известную как центромера, а каждая центромера имеет кинетохору. Микротрубочки способны прикрепляться к этим кинетохорам, что позволяет клетке перемещать хромосомы вокруг. Микротрубочки с каждой стороны клетки будут прикрепляться к каждой хромосоме во время прометафазы.

Метафаза

Во время метафазы микротрубочки начинают тянуть хромосомы. Каждая сторона тянет с одинаковой силой, и хромосомы оказываются в середине клетки. Эта область называется метафазной пластиной. Клетки, расположенные на метафазной пластинке, представляют собой две полные копии ДНК. Каждая хромосома выстраивается рядом со своей сестринской хроматидой или клонированной цепью ДНК.

Таким образом, когда микротрубочки разделяют хромосомы, каждая клетка получает целый функционирующий геном. Ниже изображение клетки в метафазе.
Сестринские хроматиды, идентичные клоны одной и той же части ДНК, связаны между собой в своих центромерах. Во время анафазы митоза белки, которые связывают эти хроматиды, разрушаются. У каждой теперь своя собственная хромосома, идентичные половинки можно тянуть к каждой клетке.

Анафаза

Во время анафазы белки между двумя сестринскими хроматидами в каждой хромосоме будут растворяться. В вышеуказанной клетке это приведет к 8 общим хромосомам после разделения хроматид. На следующем этапе они будут разделены, чтобы создать 4 хромосомы в каждой клетке, число, которое клетка имела до того, как продублировала свою ДНК.

Теплофаза

Последняя фаза митоза, телофаза, происходит, когда хромосомы тянутся к каждой центриоли, и в клетке образуется борозда спада. Хромосомы со временем сформируют ядерную оболочку и станут их собственными клетками. Центриоли растворятся, и каждая клетка возобновит нормальное функционирование. Один важный последний шаг, цитокинез, необходим перед функционированием клетки. Этот последний процесс — не шаг митоза, а начало интерфазы. После разделения клетки могут возобновить рост.

Цитокинез

Цитокинез — деление клеточной цитоплазмы. Он начинается до анафазной стадии и заканчивается сразу после телофазы. Две генетически идентичные дочерние клетки образуются после окончания цитокинеза. Новые дочерние клетки являются идентичными диплоидными клетками. Каждая клетка содержит полный набор хромосом.

В процессе деления цитоплазмы все ее органоиды равномерно распределяются между дочерними клетками. Весь процесс митоза продолжается обычно 1-2 ч.

Фазы митоза

Рис.4. Фазы митоза. Схематические изображение основных стадий митоза:                    А – профаза, Б – метафаза, В – анафаза, Г – телофаза.

В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз — это способ деления клетки, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Биологическое значение митоза

Биологическое значение митоза огромно. Функционирование органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможно без сохранения одинакового генетического материала. Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, поддержание структурной целостности тканей при полной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, эпителия кишечника и пр.). восстановление органов и тканей после повреждения. Стоит отметить, что образование гамет у растений тоже происходит в процессе митоза (из гаплоидной споры образуются 2 гаплоидные гаметы).

Функции Митоза
Развитие.

У многоклеточных организмов жизнь всегда начинается как единая клетка, образованная из двух гамет. Эта зигота несет всю ДНК, необходимую для создания полностью функционирующего организма, но не достаточно близко к клеткам. Целью митоза является производство большего количества клеток. После первого раунда митоза осталось только две клетки. Эти клетки снова подвергаются митозу, и уже есть 4 клетки. Вскоре образуется маленький полый комок клеток, называемый бластулой.

Этот шар складывается сам по себе, так как создается все больше и больше клеток. Клетки начинают дифференцироваться, что позволяет им выполнять специальные задачи в организме. В конце концов, полностью функционирующий организм развивается и может быть рожден или выведен в мир.

У одноклеточных организмов акт митоза — бесполое размножение. Одноклеточные организмы используют митоз для размножения и распределения своей ДНК. Некоторые одноклеточные организмы также размножаются половым путем. Для полового размножения большинство организмов подвергаются другому процессу, мейозу, чтобы должным образом уменьшить свою ДНК и поместить ДНК в отдельные клетки. Эти гаметы могут тогда встретиться и одна из них оплодотворится. Эта оплодотворенная гамета содержит два набора генома, которые у большинства организмов необходимы для правильного развития. У некоторых организмов есть только одна копия ДНК. Они известны как диплоидные и гаплоидные организмы соответственно.

Замена поврежденных тканей.

Вторая важная функция митоза — это восстановление. Когда организм получает травму, его клетки повреждаются. Это может быть физическая травма, например порез, или повреждение от источников окружающей среды, таких как солнце. В любом случае поврежденные клетки нужно заменить. Соседние клетки, не ощущая соседних клеток, включают пути, которые запускают процесс митоза. В конце концов, новые размножающиеся клетки достигают друг друга, и область повреждения покрывается новыми ячейками. Некоторые организмы способны таким образом восстанавливать целые конечности. Ящерицы, крабы и многие другие животные могут без страха потерять хвост или коготь, так как конечность может быть восстановлена ​​посредством митоза.

Митоз играет важную роль в жизни живых организмов различными способами, как указано ниже:

  1. После слияния мужской и женской гамет образуется зигота. Митоз отвечает за развитие зиготы во взрослый организм.
  2. Митоз необходим для нормального роста и развития живых организмов. Это дает определенную форму определенному организму.
  3. У растений митоз приводит к образованию новых частей, а именно, корней, листьев, стеблей и ветвей. Это также помогает в «ремонте» поврежденных частей.
  4. В случае вегетативно размножающихся культур, таких как сахарный тростник, картофель и т. д., Митоз помогает в бесполом размножении. Митоз приводит к производству идентичного потомства в таких культурах.
  5. Митоз полезен для поддержания чистоты типов, потому что он приводит к образованию идентичных дочерних клеток и не позволяет происходить сегрегации и рекомбинации.
  6. У животных это помогает в непрерывной замене старых тканей новыми, такими как кишечный эпителий и клетки крови.

Мейоз

Половое размножение грибов, растений, животных связано с образованием специализированных половых клеток. Особый тип деления клеток, в результате которого образуются зрелые половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды), называется мейозом.

В половых железах в процессе образования половых клеток, как сперматозоидов, так и яйцеклеток, выделяют ряд стадий. В первой стадии — размножения — первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате чего увеличивается их количество. Во второй стадии — роста — будущие яйцеклетки увеличиваются в размерах иногда в сотни, тысячи и более раз. Размеры сперматозоидов увеличиваются незначительно. В следующей стадии — созревания — каждая половая клетка претерпевает мейоз, состоящий из двух последовательных делений — мейоза I и мейоза II. Удвоение ДНК и хромосом происходит только перед мейозом I. В результате мейоза образуются гаметы с гаплоидным числом хромосом. Таким образом, в отличие от митоза, при котором дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом, в результате мейоза зрелые половые клетки имеют лишь одинарный, гаплоидный, набор хромосом. При этом в каждую дочернюю клетку попадает по одной хромосоме из каждой пары, присутствовавшей в родительской клетке. Мейоз, так же как и митоз, состоит из ряда фаз.

Как и митоз, мейоз является формой эукариотического деления клеток. Однако эти два процесса распределяют генетический материал среди получающихся дочерних клеток. Важно помнить о делении клеток: две копии генома (инструкции по созданию клетки) должны быть разделены.

Мейоз является специализированной формой деления клеток, которая производит репродуктивные клетки, такие как споры растений и грибов, а также сперматозоиды и яйцеклетки.

В общем, этот процесс включает расщепление «родительской» клетки на две или более «дочерних» клеток. Таким образом, родительская клетка может передавать свой генетический материал из поколения в поколение.

Эукариотические клетки и их хромосомы.

Исходя из относительной сложности их клеток, все живые организмы широко классифицируются как прокариоты или эукариоты. Прокариоты, такие как бактерии, состоят из одной клетки с простой внутренней структурой. Их ДНК свободно плавает в клетке в виде искривленной нитевидной массы, называемой нуклеоидом.
Животные, растения и грибы — все эукариоты. Эукариотические клетки имеют специализированные компоненты, называемые органеллами, такие как митохондрии, хлоропласты и эндоплазматическая сеть. Каждый из них выполняет определенную функцию. В отличие от прокариот, эукариотическая ДНК упакована в центральный компартмент, называемый ядром.

Внутри эукариотического ядра длинные двойные спиральные нити ДНК плотно обернуты вокруг белков, называемых гистонами. Это формирует стержнеобразную структуру, называемую хромосомой.

Клетки в организме человека имеют 23 пары хромосом или 46 в общей сложности. Это включает две половые хромосомы: две Х-хромосомы для женщин и одну Х и одну Y-хромосому для мужчин. Поскольку каждая хромосома имеет пару, эти клетки называются «диплоидными» клетками.
С другой стороны, сперматозоиды и яйцеклетки человека имеют только 23 хромосомы, или половину хромосом диплоидной клетки. Таким образом, они называются «гаплоидными» клетками.

Когда сперма и яйцеклетка объединяются во время оплодотворения, общее количество хромосом восстанавливается. Это потому, что сексуально размножающиеся организмы получают набор хромосом от каждого родителя: набор по материнской и отцовской линии. Каждая хромосома имеет соответствующую пару оромологов.

Фазы мейоза

Во время профазы I мейоза двойные хромосомы хорошо заметны в световой микроскоп. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области центромеры. Гомологичные хромосомы сближаются и конъюгируют, т. е, продольно тесно соединяются друг с другом (хроматида к хроматиде). При этом хроматиды часто перекручиваются или перекрещиваются. К концу профазы гомологичные хромосомы отталкиваются друг от друга. В местах перекреста хроматид происходят разрывы и обмены их участками. Это явление называется кроссинговером — перекрестом хромосом. Затем, как и в профазе митоза, растворяется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена.

Рис.5. Конъюгация и кроссинговер при мейозе

В метафазе I хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. В анафазе 1 гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, расходятся к противоположным полюсам клетки. В телофазе из каждой пары гомологичных хромосом в дочерних клетках оказывается по одной. Число хромосом уменьшается в 2 раза, хромосомный набор становится гаплоидным. Однако каждая хромосома состоит из двух хроматид, т. е. по- прежнему содержит удвоенное количество ДНК. Поэтому во время интерфазы между первым и вторым делениями мейоза удвоения (редупликации) ДНК не происходит.

Второе мейотическое деление идет по типу митоза. В анафазе 2 к полюсам расходятся хроматиды, которые и становятся дочерними хромосомами. Из каждой исходной клетки в результате мейоза образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Фазы мейоза

Рис.6. Фазы мейоза

Биологическое значение мейоза и оплодотворения

Сущность процесса оплодотворения состоит в слиянии сперматозоида с яйцеклеткой с образованием диплоидной клетки ― зиготы.

Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшение числа хромосом, то в каждом следующем поколении в результате оплодотворения число хромосом увеличивалось бы вдвое. Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное число хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное (2n) число хромосом.

В ходе мейоза происходит перекрест и обмен участками гомологичных хромосом. Кроме того, материнские и отцовские хромосомы случайно распределяются между гаметами (гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом независимо от других пар). Все эти процессы обеспечивают большое разнообразие гамет и увеличивают наследственную изменчивость организмов, что имеет большое значение для эволюции.

Митоз и мейоз

Эукариоты способны на два типа деления клеток: митоз и мейоз.

Митоз позволяет клеткам производить идентичные копии самих себя, что означает, что генетический материал дублируется от родительских к дочерним клеткам. Митоз производит две дочерние клетки из одной родительской клетки.

Одноклеточные эукариоты, такие как амеба и дрожжи, используют митоз для бесполого размножения и увеличения популяции. Многоклеточные эукариоты, как и люди, используют митоз для роста или заживления поврежденных тканей.

Митоз и мейоз

Мейоз, с другой стороны, является специализированной формой деления клеток, которая происходит в организмах, которые размножаются половым путем. Как упомянуто выше, он производит репродуктивные клетки, такие как сперматозоиды, яйцеклетки и споры в растениях и грибах.

У людей особые клетки, называемые зародышевыми клетками, подвергаются мейозу и, в конечном счете, дают сперму или яйцеклетку. Зародышевые клетки содержат полный набор из 46 хромосом (23 материнских хромосом и 23 отцовских хромосом). К концу мейоза у каждого из полученных репродуктивных клеток или гамет по 23 генетически уникальных хромосомы.

Общий процесс мейоза производит четыре дочерние клетки из одной родительской клетки. Каждая дочерняя клетка является гаплоидной, потому что она имеет половину числа хромосом как исходная родительская клетка.

Деление клетки — амитоз и митоз

Деление клеток — это обязательно предотвращение старения и, во-вторых, разделение индивидуума на полунезависимые единицы, что приводит к эффективности. Таким образом, мы видим, что деление клеток является широко распространенным явлением, которое необходимо не только для поддержания жизни, но и для развития самого организма.

Деление клеток удобно описать как:

  1. Амитоз: Где ядро ​​и тело клетки подвергаются простому делению массы на две части.
  2. Митоз: Здесь ядро ​​претерпевает сложные изменения, прежде чем оно разделяется на два дочерних ядра.

Амитоз или прямое деление клеток является средством бесполого размножения в бесклеточных организмах, таких как бактерии и простейшие, а также методом размножения или роста в плодных оболочках некоторых позвоночных.

амитоз под микроскопом

При амитозном типе клеточного деления расщепление ядра сопровождается цитоплазматическим сужением. Во время амитоза ядро ​​сначала удлиняется, а затем приобретает вид гантели. Углубление или сужение увеличивается в размерах и в конечном итоге делит ядро ​​на два ядра; за делением ядра следует сжатие цитоплазмы, которая делит клетку на две равные или примерно одинаковые половины. Следовательно, без возникновения какого-либо ядерного события образуются две дочерние клетки.

При митозе одна клетка делится на две, которые генетически идентичны друг другу и родительской клетке. Другими словами, и хромосомы, и гены одинаковы во всех клетках. Этот тип клеточного деления необходим, если организм и/или клетка должны сохраняться и выживать.

Существует много фактов о необходимости деления клеток, и они варьируются в зависимости от конкретной биологической функции. Например, в ткани печени, когда некоторые клетки умирают или повреждены, другие делятся и дают новые клетки, чтобы пополнить те, которые потеряны.

Другие клетки в организме действительно растут (увеличиваются в размерах), и, возможно, что когда они достигают точки, где слишком много цитоплазмы далеко от заданного количества ядерного материала, они делятся, и весь процесс начинается снова. Явления роста также связаны с увеличением числа клеток. Увеличение размера ткани или органа часто обусловлено численным увеличением клеток, а не увеличением размера клеток.

При воздействии соответствующих экологических и биохимических сигналов эти клетки могут стимулироваться дифференцироваться до определенного типа клеток. Общая сумма состоит в том, что в результате любого деления организму предоставляется определенная степень пластичности и бессмертия.

Когда пластичность теряется, организм подвергается процессу старения, а когда процесс деления выходит из-под контроля, организм буквально «вырастает» до смерти!

 

Митоз и его значение

Митоз — важнейший этап в жизни клетки и всего организма, процесс деления соматической клетки у животных и образования половых клеток у растений.

Биологическое значение митоза:

1)      в наиболее общей формулировке — передача неизменной наследственной информации от одной клетки к ее «потомкам»;

2)      рост отдельных тканей и целых организмов;

3)      регенерация клеток и тканей;

4)      бесполое размножение.

Итак, митозом делятся именно соматические клетки! При этом абсолютно неверно говорить, что половые клетки делятся мейозом. Половые клетки не делятся, а образуются: у животных в результате мейоза, а у растений в результате митоза. Мейоз — путь образования спор у растений и грибов.

Профаза митоза

1.      Ранняя профаза. Прекращается транскрипция. Начинается процесс конденсации хромосом — их укорочение, уплотнение. Хромосомы словно бы «свалены в кучу». То, что хромосомы двухроматидные, пока видно нечетко.

2.      Поздняя профаза.

1)      Формируется веретено деления в цитоплазме. Веретено состоит из тубулиновых микротрубочек.

2)      Образуются полюса деления в результате расхождения клеточных центров к разным полюсам. Помните, клеточный центр (он есть у клеток водорослей, грибов, животных) — это центриоли с отходящими от них микротрубочками. Так как центриоли поделились в интерфазе, значит, клеточных центра в профазе будет два.

3)      Ядерная оболочка разрушается, ядрышко исчезает. Оболочка ядру уже не нужна, она будет только препятствовать расхождению хромосом. Ядрышко также не требуется — все рибосомы были синтезированы в интерфазе. После исчезновения ядерной оболочки у высших растений тоже образуется веретено деления за счет переориентации хромосом, несмотря на то, что у них нет клеточного центра.

3.      Набор хромосом и количество хроматид (молекул ДНК). 2n4c.

Метафаза митоза

1.      Прометафаза. Ключевое событие — микротрубочки, берущие начало от пары центриолей, присоединяются к центромерам хромосом.

2.      Хромосомы передвигаются к центру клетки за счет сокращений белковых нитей микротрубочек.

3.      Метафаза. Хромосомы расположены по экватору клетки. Фактически это один длинный ряд из двухроматидных хромосом. На рисунке показана модель одной из двухроматидных хромосом.

4.      Четко видно, что каждая хромосома построена их пары сестринских хроматид. Термином «сестринские» обозначаются идентичные хромосомы, образовавшиеся в результате репликации ДНК и ее суперспирализации.

5.      Набор хромосом и количество хроматид (молекул ДНК). 2n4c.

Анафаза митоза

1.      Центромеры хроматид разъединяются, фактически разделяются.

2.      Две сестринские хроматиды каждой хромосомы «ссорятся и разъезжаются», двигаются к противоположным полюсам клетки. Микротрубочки при этом разрушаются.

1)      Рассмотрим пример. У нас одна хромосома, состоящая из двух хроматид — А и В. И у нас два полюса клетки — А и В.

2)      Хроматида А пойдет к полюсу А, хроматида В пойдет к полюсу В. Выше на рисунке показана модель двух хроматид одной хромосомы, расходящихся к разным полюсам.

3)      Мы видим на рисунке только одну хромосому, но на самом деле ниже ее всегда есть парная хромосома, хроматиды которой также разошлись. Так как в двух хромосомах 4 хроматиды, то после их расхождения мы получим по сути 4 независимых хромосомы — и набор станет 4n.

3.      Хроматиды превращаются в самостоятельные хромосомы, образно говоря, каждая из двух «дочек» сама становится «мамой».

4.      Набор хромосом и количество хроматид (молекул ДНК). 4n4c. Для многих учеников остается загадкой, почему здесь 4n. Дело в том, что фактически на данной стадии материнская клетка имеет 2 диплоидных или 4 гаплоидных набора хромосом — 4n, набор, который она передаст дочерним клеткам в телофазе.

Телофаза митоза

1.      Создание ядерной оболочки вокруг хромосом.

2.      Возникновение двух ядер в двух клетках.

3.      Деконденсация хромосом. В окуляр светового микроскопа хромосомы не видны, они как бы распадаются, деспирализуются.

4.      Формирование ядрышка. В интерфазе оно будет снова синтезировать рибосомы.

5.      Цитокенез — разделение клетки и рождение пары дочерних клеток. При отсутствии данного процесса можно получить двухъядерные или многоядерные клетки.

6.      Набор хромосом и количество хроматид (молекул ДНК). 2n2c. Предыдущая формула 4n4c «урезана» в два раза. В таком виде клетка подходит к интерфазе.

Митоз животных клеток

Эта анимация демонстрирует стадии митоза в животной клетке. Используйте кнопки управления внизу, чтобы запустить полную анимацию. Щелкните любой промежуточный этап (например, Anaphase) и увидите типичный неподвижный кадр.

События во время митоза

Interphase : На этой стадии клетки могут казаться неактивными, но все наоборот.Это самый продолжительный период полного клеточного цикла, в течение которого ДНК реплицируется, центриоли делятся и белки активно продуцируются. Для полного описания событий во время интерфазы прочтите о клеточном цикле.

Профаза : Во время этой первой митотической стадии ядрышко тускнеет, а хроматин (реплицированная ДНК и ассоциированные белки) конденсируется в хромосомы. Каждая реплицированная хромосома состоит из двух хроматид с одинаковой генетической информацией.Микротрубочки цитоскелета, отвечающие за форму клетки, подвижность и прикрепление к другим клеткам во время интерфазы, разбираются. Строительные блоки этих микротрубочек используются для роста митотического веретена из области центросом.

Прометафаза : на этой стадии ядерная оболочка разрушается, так что больше нет узнаваемого ядра. Некоторые волокна митотического веретена отходят от центросом и прикрепляются к кинетохорам, белковым пучкам в области центромеры на хромосомах, где соединяются сестринские хроматиды.Другие волокна веретена удлиняются, но вместо того, чтобы прикрепляться к хромосомам, перекрывают друг друга в центре клетки.

Метафаза : Натяжение волокон веретена выравнивает все хромосомы в одной плоскости в центре клетки.

Анафаза : волокна веретена укорачиваются, кинетохоры разделяются, а хроматиды (дочерние хромосомы) разделяются и начинают двигаться к полюсам клетки.

Телофаза : Дочерние хромосомы достигают полюсов, и волокна веретена, которые их разлучили, исчезают.

Цитокинез : Волокна веретена, не прикрепленные к хромосомам, начинают разрушаться, пока не останется только часть перекрытия. Именно в этой области сократительное кольцо расщепляет клетку на две дочерние клетки. Затем микротрубочки реорганизуются в новый цитоскелет для возврата в интерфазу.

Раковые клетки относительно быстро размножаются в культуре. В CAM раковых клеток сравните продолжительность времени, которое эти клетки проводят в интерфазе, с временем, в течение которого происходит митоз.

.

Интерактивный митоз

ЯЧЕЕК живы! Интерактивный митоз

и скопируйте cellalive.com

ВОЗВРАЩЕНИЕ к АНИМАЦИИ

Межфазный

Профаза

Прометафаза

Метафаза

Анафаза

Телофаза

Цитокинез

Межфазный

.

Митоз Растения против животных - Подразделение клеток

Хотя основная цель митоза остается той же у растений и животных, процесс содержит сходства и различия между этими двумя типами эукариотических клеток.

Сходства

  • Во время профазы хромосомы конденсируются
  • В Прометафазе ядерная оболочка разрушается, хромосомы перемещаются к метафазной пластине, и веретено захватывает хромосомы
  • В метафазе хромосомы выравниваются в экватор
  • В анафазе они движутся к противоположным полюсам
  • В телофазе снова появляется ядерная оболочка, хромосомы деконденсируются и веретено ломается.

Различия

  • В профазе клетки животных имеют центриоли, которые образуют веретено, а клетки растений - нет. У растений также есть пре-профазная полоса, которая состоит из актина и микротрубочек, которая образуется в том месте, где появится клеточная стенка.
  • Во время прометафазы пре-профазная полоса растительных клеток исчезает.
  • Во время телофазы клетки животных имеют сократительное кольцо, состоящее из актина и миозина, которое образуется на полпути между двумя ядрами делящейся клетки.В клетках растений фрагмопласт, состоящий из актина, миозина и микротрубочек, образуется в центре клетки, где появится клеточная стенка. клетки. У растений фрагмопласт расширяется и образует клеточную стенку.
  • У растений митоз происходит только в тканях меристемы. Они расположены на концах корней, побегов и в стебле, между ксилемой и флоэмой.


.

Чем отличается митоз в клетках растений и животных?

Биология
Наука
  • Анатомия и физиология
  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • наука о планете Земля
  • Наука об окружающей среде
  • Органическая химия
  • Физика
Математика
  • Алгебра
  • Cal
.

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о