Деление клетки егэ теория

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

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

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).

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:

• Пресинтетический (постмитотический) период G₁ — 2n2c

Интенсивно образуются органоиды (рибосомы и другие), синтезируется белки, АТФ и все виды РНК, ферменты, 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. Происходит удвоение центриолей (репликация центриолей). Активно синтезируются структурные белки ДНК — гистоны.

• Постсинтетический (премитотический) период G₂ — 2n4c

Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу — делению клетки, синтезируются
белки (тубулин для веретена деления) и АТФ, делятся митохондрии и хлоропласты.

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



• 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).



• 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.



• 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).

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).

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).

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.



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.



• 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.



• 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.



• 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.

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).

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)

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.

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

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных

Пшеница твёрдая	28	Гидра	32
Пшеница мягкая	42	Дождевой червь	36
Рожь	14	Таракан	48
Кукуруза	20	Пчела	16
Подсолнечник	34	Дрозофила	8
Картофель	48	Кролик	44
Огурец	14	Шимпанзе	48
Яблоня	34	Человек	46

Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом — 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными. Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом — n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Деление клеток

Хромосомный набор

Хромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.

Соматические и половые клетки

Тип	Хромосомный набор	Характеристика
Соматические	2n	Диплоидны — содержат двойной набор хромосом. В этих клетках хромосомы представлены парами. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными.
Половые	1n	Гаплоидны — содержат одинарный набор хромосом. В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Клеточный цикл

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды. Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя.
В период покоя (G₀) клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу — погибает либо возвращается в митотический цикл. В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом, а период покоя отсутствует.
Митотический цикл состоит из четырёх периодов: пресинтетического (постмитотического) — G₁, синтетического — S, постсинтетического (премитотического) — G₂, митоза — М. Первые три периода — это подготовка клетки к делению (интерфаза), четвёртый период — само деление (митоз).

Интерфаза — подготовка клетки к делению — состоит из трёх периодов.

Периоды интерфазы

Периоды	Число хромосом и хроматид	Процессы
Пресинтетический (G1)	2n2c	Увеличивается объем цитоплазмы и количество органоидов, происходит рост клетки после предыдущего деления.
Синтетический (S)	2n4c	Происходит удвоение генетического материала (репликация ДНК), синтез белковых молекул, с которыми связывается ДНК, и превращение каждой хромосомы в две хроматиды.
Постсинтетический (G2)	2n4c	Усиливаются процессы биосинтеза, происходит деление митохондрий и хлоропластов, удваиваются центриоли.

Деление эукариотических клеток

Основой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки.
Эукариотические клетки имеют три способа деления:

• амитоз (прямое деление),
• митоз (непрямое деление),
• мейоз (редукционное деление).

Амитоз — редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление.

Митоз

Митоз — тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской.

Митоз состоит из четырёх фаз.

Фазы митоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза	2n4c	Хромосомы спирализуются, центриоли (у животных клеток) расходятся к полюсам клетки, распадается ядерная оболочка, исчезают ядрышки, и начинает формироваться веретено деления.
Метафаза	2n4c	Хромосомы, состоящие из двух хроматид, прикрепляются своими центромерами (первичными перетяжками) к нитям веретена деления. При этом все они располагаются в экваториальной плоскости. Эта структура называется метафазной пластинкой.
Анафаза	2n2c	Центромеры делятся, и нити веретена деления растягивают отделившиеся друг от друга хроматиды к противоположным полюсам. Теперь разделённые хроматиды называются дочерними хромосомами.
Телофаза	2n2c	Дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, нити веретена деления разрушаются, вокруг хромосом образуется ядерная оболочка, ядрышки восстанавливаются. Два образовавшихся ядра генетически идентичны. После этого следует цитокинез (деление цитоплазмы), в результате которого образуются две дочерние клетки. Органоиды распределяются между ними более или менее равномерно.

Биологическое значение митоза:

• достигается генетическая стабильность;
• увеличивается число клеток в организме;
• происходит рост организма;
• возможны явления регенерации и бесполого размножения у некоторых организмов.

Мейоз

Мейоз — тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением.

Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз.

Фазы мейоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам профазы митоза. Кроме того, гомологичные хромосомы, представленные двумя хроматидами, сближаются и «слипаются» друг с другом. Этот процесс называется конъюгацией. При этом происходит обмен участков гомологичных хромосом — кроссинговер (перекрест хромосом), то есть обмен наследственной информацией. После конъюгации гомологичные хромосомы отделяются друг от друга.
Метафаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам метафазы митоза.
Анафаза I	1n2c	В отличие от анафазы митоза, центромеры не делятся и к полюсам клетки отходит не по одной хроматиде от каждой хромосомы, а по одной хромосоме, состоящей из двух хроматид и скреплённой общей центромерой.
Телофаза I	1n2c	Образуются две клетки с гаплоидным набором.
Интерфаза	1n2c	Короткая. Репликации (удвоения) ДНК не происходит и, следовательно, диплоидность не восстанавливается.
Профаза II	1n2c	Аналогичны процессам во время митоза.
Метафаза II	1n2c	Аналогичны процессам во время митоза.
Анафаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.
Телофаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.

Биологическое значение мейоза:

• основа полового размножения;
• основа комбинативной изменчивости.

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация. При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток. Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

Деление клетки — одна из важнейших тем ЕГЭ по биологии, ведь она может принести целых пять первичных баллов! Выделяют два основных типа деления клеток: митоз (образование соматических клеток) и мейоз (образование половых клеток). В этой статьи обсудим митоз в ЕГЭ по биологии: разберем теорию и порешаем задания.

Соматические и половые клетки

Для начала разберемся, чем различаются половые клетки. Напомню, что количество хромосом в клетке принято обозначать «n», а количество молекул ДНК — «с». Причем n и с — это не просто количество в единицах, а количество наборов. Например, если в клетке печени человека 23 пары хромосом (2*23 = 46), то набор в ней 2n. В каждой хромосоме находится по одной молекуле ДНК (тоже 23 пары), значит в буквенном обозначении — с. 

Соматические или неполовые клетки — это клетки тела. Например, клетка глаза, клетка печени, нейрон или эритроцит. Набор хромосом в таких клетках двойной или диплоидный (2n). Для человека набор в соматических клетках – 46, но эти хромосомы не одинаковые. Среди них есть неполовые хромосомы (аутосомы) и половые. Из 46 хромосом у человека 44 аутосомы и 2 половые, для женщин – ХХ, а для мужчин ХУ. Из 8 хромосом у дрозофил 6 аутосом и тоже 2 половые.

Половые клетки или гаметы — это яйцеклетки и сперматозоиды. Набор в таких клетках одинарный или гаплоидный (n). Для человека это 23 хромосомы, а для дрозофил, например, 4 хромосомы. Но и среди этих хромосом выделяют половые и аутосомы. Гаметы несут по одной половой хромосоме. Допустим, в яйцеклетке это Х хромосома, а вот в сперматозоиде может быть Х или У (поэтому пол потомства зависит от сперматозоида). Из 23 хромосом в гаплоидном наборе у человека 22 аутосомы и только одна половая.

Если хотите лучше понять клеточную теорию, необходимую для ЕГЭ, приходите учиться в MAXIMUM! Записывайтесь на консультацию — вы сможете пройти диагностику по выбранным предметам ЕГЭ, поставить цели и составить стратегию подготовки, чтобы получить на экзамене высокие баллы. Все это абсолютно бесплатно!

Процесс митоза

Деление клетки — это важный, сложный и энергозатратный процесс. Представьте себе, что вы планируете пойти в поход — что вам нужно сделать перед  этим? Для начала нужно подготовиться — скорее всего, сборы займут у вас даже больше сил, чем путешествие. Вот и клетке необходимо подготовиться! Для этого перед делением проходит  интерфаза.

Интерфаза деления

Обращаю ваше внимание на то, что интерфаза не является фазой деления. Ее правильнее будет назвать подготовительной стадией. Если бы вы были клеткой, что бы вам хотелось сделать, чтобы деление прошло без осложнений, а чтобы новые клетки ни в чем не нуждались первое время? В этой ситуации пригодилась бы энергия, строительные и наследственные материалы. Для получения всех этих веществ и проходит интерфаза.

Процессы, проходящие в интерфазу:

• Синтез АТФ. В молекулах АТФ в нашем организме запасается энергия, а без энергии такую сложную процедуру было бы невозможно провести.
• Синтез и накопление органических веществ. Нужно же из чего-то строить новые клетки?
• Репликация ДНК. Удвоение молекулы ДНК — центральный процесс интерфазы. Из одной молекулы ДНК образуется две, молекула раскручивается и к каждой из цепочек, по принципу комплементарности, достраивается еще одна цепь. В итоге вместо одной ДНК в хромосоме образуется две, такая хромосома называется двухроматидной, а набор ДНК становится 4с.
• Удвоение некоторых органоидов. Это нужно, чтобы после деления каждой клетке достался примерно одинаковый стартовый набор для начала самостоятельной жизни.

После такой серьезной подготовки можно перейти к делению. Благодаря репликации ДНК в интерфазе, клетка вступает в митоз с набором 2n4c. Например, для человека это 46 хромосом и 92 молекулы ДНК (по две молекулы в каждой хромосоме).

Для ЕГЭ важно помнить, что митоз проходит в 4 фазы. Чтобы закрепить правильную последовательность стадий, предлагаю маленький лайфхак — просто  запомните слово ПРИМАТ. Мы с вами относимся к приматам, а буквы в этом слове расположены так же, как фазы митоза, начинающиеся с этих букв. Профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза

В профазе хромосомы спирализуются, из-за этого ядро и ядерная оболочка распадаются.

• Хромосомы хаотично располагаются в цитоплазме.
• Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам и начинают формировать веретено деления.
• Несмотря на то, что процессы идут достаточно активно, на набор ни один из них не влияет, и он остается прежним-—2n4c.

Метафаза

Пожалуй, самая красивая фаза митоза — метафаза. Ее частенько упоминают в фильмах и сериалах про школу, например в «Сумерках», потому что она лучше остальных фаз просматривается в микроскоп.

• Хромосомы выстраиваются в линию друг за другом по экватору и формируют метафазную или экваториальную пластинку.
• Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом. Получается, что каждая из них удерживается с двух полюсов.  
• Хромосомы поменяли только положение, набор в клетке не изменился – 2n4c

Анафаза

Активная и интересная фаза.

• Нити веретена деления сокращаются и разрывают двухроматидные хромосомы, растаскивая сестринские хроматиды к противоположным полюсам клетки
• Каждая из хроматид становится однохроматидной хромосомой с одной молекулой ДНК внутри
• Количество хромосом увеличивается вдвое, а количество молекул ДНК не меняется. Набор 4n4c.

Телофаза

После того, как клетка разделила генетический материал по полюсам, она может приступить непосредственно к делению.

• Происходит деспирализация хромосом
• В будущих клетках формируются ядра и ядерные оболочки
• Цитоплазма и органоиды распределяются поровну
• Клетка делится надвое, в результате образуются две диплоидные клетки с набором 2n2c
• Эти клетки не только идентичны друг другу, но и материнской клетке, которая вступила в деление изначально.

Зачем нужен митоз?

Как видите, фазы митоза для ЕГЭ достаточно просто запомнить, если понять, какие процессы происходят в каждой из них. Теперь давайте обсудим, зачем вообще нужен митоз.

У вас прямо сейчас растут волосы и ногти? Обновляется кожный покров или клетки крови? Если вы живы, смело отвечайте «да». Значит прямо сейчас клетки каждого из нас делятся митозом — он необходим для процессов роста, развития и регенерации.

Представьте себе: вы приходите в гости и видите потрясающей красоты фиалку, вам очень хочется иметь такую же у себя дома. Как вы поступите? Можно оторвать листик, принести его домой и поставить в воду. Через некоторое время клетки начинают делиться митозом, у листа появляются придаточные корни, а еще через пару месяцев у вас будет своя красивая фиалка. Фактически вы клонировали растение! Половые клетки в этом не играли никакой роли, а вот соматические активно делились. Одно из значений митоза — бесполое размножение.

Так как в результате митоза образуются одинаковые диплоидные клетки, благодаря такому делению поддерживается единый набор хромосом в организме. Все соматические  клетки одного организма содержат одинаковое количество хромосом. Например, и в клетке волоса, и в клетке глаза человека 46 хромосом.

Задания на митоз в ЕГЭ по биологии

Задания на митоз в ЕГЭ по биологии встречаются и в первой, и во второй части. Каждое из таких заданий может принести вам от одного до трех баллов. Кстати, обязательно почитайте наш гайд для ЕГЭ по биологии 2021! Там мы рассказываем, какие задания и по каким темам вам могут встретиться.

Пример 1. В ядрах клеток слизистой оболочки кишечника позвоночного животного 36 хромосом. Какое число хромосом будет иметь ядро зиготы этого животного? В ответ запишите только соответствующее число.

Решение. Клетки слизистой оболочки кишечника — соматические, набор в них 2n.  А что такое зигота? Это оплодотворенная яйцеклетка. В ней сливается гаплоидный набор сперматозоида и гаплоидный набор яйцеклетки, в результате набор становится диплоидным (2n). Соответственно, число хромосом в зиготе будет совпадать с набором в любой из соматических клеток. Ответ: 36.

Пример 2. Установите соответствие между процессами, происходящими на разных стадиях жизненного цикла клетки: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРОЦЕССЫ		СТАДИИ
А) ускоренный метаболизм Б) спирализация хромосом В) удвоение количества органоидов Г) образование веретена деления Д) формирование экваториальной пластинки Е) репликация ДНК		1) интерфаза 2) митоз

Решение. Вспомним, что интерфаза — это подготовительная стадия, которая проходит перед делением клетки, а митоз – непосредственно деление. В интерфазу происходит ускорение обмена веществ, удвоение ДНК и органоидов. Хромосомы спирализуются в профазу, тогда же образуется веретено деления. Хромосомы выстраиваются по экватору и формируют метафазную пластинку в метафазе. 

Ответ: 121221

Пример 3. У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Определите число хромосом и молекул ДНК в клетках печени перед началом деления и а анафазе митоза. Объясните полученные результаты на каждом этапе.

Решение. Набор хромосом и ДНК в соматической клетке 2n2c – 60 хромосом, 60 молекул ДНК.

Перед началом деления (в интерфазе) происходит репликация ДНК, набор 2n4c — 60 хромосом, 120 молекул ДНК. В анафазе набор 4n4с – 120 хромосом и 120 молекул ДНК, так как однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам. 

Как видите, задания на митоз в ЕГЭ по биологии вполне реально решить! Немного практики — и заветные баллы у вас в кармане. Если хотите разобраться в остальных темах, обязательно обратите внимание на курсы MAXIMUM. Приходите к нам на бесплатную консультацию по подготовке к ЕГЭ — чем раньше приступите к подготовке, тем больше будет времени, чтобы найти все слабые места и проработать их. Записывайтесь и начните путь к высоким баллам ЕГЭ уже сейчас!

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.

Периоды интерфазы:

1. Пресинтетический (постмитотический) период G₁ — образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, делятся митохондрии, клетка растет (хромосомный набор — 2n2c).
2. Синтетический период S — удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид, активно синтезируются структурные белки ДНК — гистоны (хромосомный набор — 2n4c).
3. Постсинтетический (премитотический) период G₂ — подготовка к последующему процессу — делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли (хромосомный набор — 2n4c).

---

Примечание. В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а молекул ДНК (т. е. хроматид) —  буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов, например:

   1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 

   2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом,

   2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.

---

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 (2n4c) — спирализация хромосом, уменьшение их функциональной активности; репликация практически не идёт; разрушение оболочки ядра; образование веретена деления; прикрепление хромосом к нитям веретена деления.
• Метафаза (2n4c) — спирализация хромосом достигает максимума; хромосомы утрачивают свою функциональную активность, образуют экваториальную пластинку.
• Анафаза (4n4c) — деление центромер; расхождение по нитям веретена сестринских хромосом. Анафаза заканчивается, когда центромеры достигают полюсов клетки.
• Телофаза (2n2c) — деспирализация хромосом; образование ядерной оболочки; деление цитоплазмы; между дочерними клетками формируется клеточная стенка.

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 (хромосомный набор клетки — 2n4c).
2. Метафаза I — начинается с момента разрушения ядерной оболочки; биваленты располагаются в экваториальной плоскости, прикреплённые к нитям веретена деления (хромосомный набор клетки — 2n4c).
3. Анафаза I — центромеры каждой пары гомологичных хромосом разъединяются, и к полюсам клетки отходят гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид (хромосомный набор клетки к концу анафазы: у полюсов — 1n2c, в клетке — 2n4c).
4. Телофаза I — начинается с достижения хромосомами полюсов клетки (у каждого полюса — n хромосом): происходит редукция числа хромосом; образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка (хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток — 1n2c).

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 (хромосомный набор клетки — 1n2c).
2. Метафаза II — образуются экваториальная пластинка, хромосомы, состоящие из двух хроматид, центромерными участками прикрепляются к нитям веретена деления (хромосомный набор клетки — 1n2c).
3. Анафаза II — хроматиды расходятся к полюсам клетки (хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c, в клетке — 2n2c).
4. Телофаза II — образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка. Образуются четыре гаплоидные клетки 1n1c (хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны).

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.

Наборы хромосом и количество ДНК в клетке (мейоз)

---

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

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Слайд 1

Сущность процессов. Сравнение процессов. Их значение. Подготовка к ЕГЭ. Митоз и мейоз

Слайд 2

Хромосома, хроматида, бивалент Бивалент -пара гомологичных Хромосом из 2х хроматид.

Слайд 3

1. Гомологи́чные хромосо́мы (от греч. ομόλογο «подобный») — пара хромосом с одинаковым набором генов и сходной морфологии 2. Теломерой называют специализированный участок конца хромосомы. К ней прикрепляются белки , образующие «шапочку» для защиты конца хромосомы. Теломеры предположительно препятствуют патологическому слиянию концов хромосом конец в конец 3. Се́стринские хромати́ды — идентичные хроматиды , образовавшиеся в результате репликации хромосомы и соединенные в области центромеры 4. Центромера — участок хромосомы , который связывает сестринские хроматиды , играет важную роль в процессе деления клеточного ядра

Слайд 4

Жизненный(клеточный) цикл клеток жизнь клетки от момента её появления в процессе деления материнской клетки и до её собственного деления(включая это деление) или гибели. У простейших и бактерий деление клетки-основной способ размножения. Амёба не подвергается естественной смерти, а делится надвое. Апоптоз -«запрограммированная» клеточная смерть . От своего рождения до Апоптоза клетка проходит множество клеточных циклов.

Слайд 5

Процессу митоза предшествует интерфаза. Её суть- подготовка клетки к непосредственному делению(к митозу). Она не является фазой митоза! Стадии интерфазы: 1) Пресинтетический период ( G1 )-2-3 ч – неск.суток -клетка растёт и запасает энергию для послед.удвоения ДНК 2) Синтетический период (S) -6-10 ч.-удвоение ДНК, синтез белков, увеличение кол-ва РНК. 3) Постсинтетический (G2) -2-5 ч.-удвоение хромосом, накопление энергии для последующего основного деления .

Слайд 6

Митоз — процесс непрямого деления соматических клеток эукариот Состоит из двух процессов: кариокенез-деление ядра цитокенез-деление цитоплазмы. Фазы Митоза: 1)Профаза 2)Метафаза 3)Анафаза 4)Телофаза кариокенез цитокенез

Слайд 7

Набор хромосом в клетке- 2 n 4 c . Диплоидный(двойной). 2 хромосомы, каждая из 2 хроматид. n- набор, с-количество хроматид.

Слайд 8

По экватору клетки лежит метафазная пластинка(из хромосом). Набор хромосом- 2 n 4 c.

Слайд 9

Набор хромосом- 4n 4 c. Одна хромосома имеет вид хроматиды.

Слайд 10

Набор хромосом у двух образовавшихся клеток 2 n 2 c. Результат митоза- 2 диплоидные Клетки(т.е. с двойным набором хромосом)

Слайд 12

Перед мейозом 1, как и перед митозом, происходит интерфаза. Перед мейозом2 интерфазы нет!!!! Набор хромосом в интерфазе- 2n4c

Слайд 13

бивалент 2n4c 2n4c 2n4c n2c

Слайд 14

Процесс кроссинговера позволяет увеличить варианты проявления признака в процессе образования новых половых клеток- генетическое разнообразие .

Слайд 15

n2c n2c 2n2c nc

Слайд 16

Значение мейоза

Слайд 17

ЗАПОМНИТЬ!!!

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).

Рис. 1. Диплоидный набор хромосом в клетке

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.

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.

Фазы митоза

Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 2).

В профазе хорошо видны центриоли ― органоиды, играющие определенную роль в делении дочерних хромосом. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам. От них протягиваются нити, образующие веретено деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки. В конце профазы ядерная оболочка распадается, исчезает ядрышко, хромосомы спирализуются и укорачиваются.

Метафаза характеризуется наличием хорошо видимых хромосом, располагающихся в экваториальной плоскости клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет перетяжку — центромеру, к которой прикрепляются нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.

В анафазе дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки.

В последней стадии — телофазе — хромосомы вновь раскручиваются и приобретают вид длинных тонких нитей. Вокруг них возникает ядерная оболочка, в ядре формируется ядрышко.

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

Рис. 2. 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).

Жизненный цикл клетки – жизнь клетки от момента
её возникновения в результате деления материнской до её собственного деления
или смерти.

Митотический цикл клетки – период подготовки клетки
к делению и само деление.

Митоз – способ деления
эукариотических клеток.

В результате
митоза образуются клетки, идентичные материнской. Равномерное распределение
наследственного материала обеспечивается процессами:

·        
репликации
ДНК,

·        
удвоения
хромосом в интерфазе,

·        
равномерным
распределением хроматид между дочерними клетками.

Митоз:

·        
обеспечивает
поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток

·        
служит
клеточным механизмом роста и развития организма,

·        
служит
клеточным механизмом регенерации и бесполого размножения.

Мейоз – способ деления клетки,
приводящий к уменьшению в них числа хромосом вдвое.

Мейоз:

·       
обеспечивает
образование клеток с редуцированным набором хромосом

·       
обеспечивает
постоянство кариотипа в ряду поколений, размножающихся половым путём

·       
служит
основой комбинативной изменчивости, обеспечивая генетическое разнообразие гамет

Образование половых клеток 
(гаметогенез).

Протекает в половых железах.

Сперматогенез и овогенез.

Периоды (стадии)
гаметогенеза:

Период размножения

·        
многократные
митотические деления клеток

Период роста

·        
увеличение
объёма цитоплазмы

·        
накопление
веществ, необходимых для дальнейших делений

более выражена у овоцитов, у
сперматоцитов – очень слабо

Период созревания.

·        
мейоз

·        
4
сперматоцита

·        
1
овоцит и 3 редукционных тельца (погибают) – всё питательное вещество достаётся
одной клетке, путём неравномерного деления цитоплазмы

Период формирования.

·        
характерен
для сперматогенеза

·        
приобретают
подвижность (жгутик с митохондриями)

·        
из  КГ
образуется пузырёк – акросома, содержащий ферменты для расщепления оболочки
яйцеклетки

·        
имеет
минимум цитоплазмы и ядерный аппарат

Размножение
 —
воспроизведение себе подобных, обеспечивает непрерывность и преемственность
жизни, большое количество потомства.

В основе – способность клеток к
делению.

Бесполое :

·        
развитие
организма происходит на основе одной или нескольких соматических клеток
материнского организма

·        
при
участии одной родительской особи

·        
наиболее
широко у прокариот, грибов, растений

Формы:

·        
деление (простейшие, прокариоты)

·        
спорообразование – споры – мелкие гаплоидные
клетки, покрытые плотной оболочкой, устойчивые к неблагоприятным факторам
среды, их очень много,прорастают в благоприятных условиях (грибы, споровые
растения, водоросли)

·        
почкование
– почка –
участок тела, из которой образуется самостоятельный организм (кишечнополостные,
дрожжи)

·        
фрагментация
– разделение
особи на 2 или более частей, каждая из которых достраивается до целого
организма, основана на регенерации (гидра, морские звёзды, плоские
черви, дождевой червь)

·        
вегетативное
размножение –
дочерний организм развивается из какой – либо, часто специализированной  и
дифференцированной (луковица, корневище, клубень, усы) части материнского
организма.

Половое размножение

·        
объединение
генетической информации родителей, основа комбинативной изменчивости

·        
обеспечивает
биологическое разнообразие видов, их адаптивных возможностей и эволюционных
перспектив

·        
осуществляется
посредством гамет – клеток, имеющих вдвое меньше хромосом, чем
соматические клетки, не способных к делению

·        
мужские
гаметы –
спермии (неподвижны)  или сперматозоиды – маленькие размеры, состоят из головки,
шейки, хвоста, ядро – в головке

·        
женские
гаметы –
яйцеклетки – неподвижны, большие размеры, хорошо развита цитоплазма, запас
веществ.

Оплодотворение – слияние гамет, в
результате которого образуется зигота (диплоидная).

Партеногенез – развитие организма из
неоплодотворённой яйцеклетки (обеспечивает быстрый рост численности видам, у
которых нет бесполого размножения) – пчёлы, тля.

Индивидуальное
развитие организмов (онтогенез) – процесс развития организмов от образования зиготы до
гибели.

Онтогенез
–
процесс реализации наследственной информации особи в определённых условиях
среды (наследственная информация, получаемая от родителей, является инструкцией
о времени, месте, характере частных механизмов развития)

Прямой онтогенез – рождающийся организм в основном
сходен со взрослым, стадия метаморфоза отсутствует. Встречается я в неличиночной
и внутриутробной формах.

Непрямой онтогенез – образуется личинка, отличающаяся
от материнского организма внешним и внутренним строением, а также особенностями
жизнедеятельности. Во взрослую особь личинка превращается путем метаморфоза (обеспечивает
отсутствие конкуренции между родителями и потомством и широкое расселение). Превращение
полное и неполное (без стадии куколки).

Эмбриональное развитие
(эмбриогенез)
– процесс
развития организма от момента образования зиготы до выхода организма из яйцевых
оболочек или рождения.

Этапы

Дробление

·        
многократное
деление зиготы митозами

·        
клетки
делятся, но не растут

·        
результат
– бластула — многоклеточный шаровидный зародыш с однослойной
стенкой – бластодермой, состоящий из тесно прилегающих клеток
(бластомеров), имеющий полость (бластоцель)

Гаструляция

·        
сложные
и разнообразные перемещение клеточных масс бластодермы

·        
процесс
образования 2 – х или 3 – х слойного зародыша – гаструлы

·        
слои – зародышевые
листки – пласты клеток, имеющие сходное строение, занимающие
определённое положение в зародыше и дающие начало определённым органам или
системам органов

·        
эктодерма – наружный, энтодерма –
внутренний, мезодерма – средний (образуется у всех животных, кроме губок
и кишечнополостных)

·        
начало
дифференцировки– процесса возникновения и нарастания структурных и
функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша (в разных
клетках активизируются разные гены)

Гисто- и
органогенез

·        
дальнейшая
дифференцировка приводит к образованию комплекса осевых органов

·        
эктодерма — на спинной стороне
зародыша обосабливается группа клеток эктодермы, они активно погружаются в тело
зародыша и образуют желобок, его края смыкаются – первичная нервная трубка,
дающая начало нервной системе, (кожные железы, эмаль зубов, волосы, кожный
эпителий, ногти)

·        
энтодерма
– часть
обособляется в плотный тяж – хорду (ткани кишечника, дыхательных путей,
печень, п/ж железа)

·        
мезодерма – (хрящевой и костный
скелет, мышцы, соединительнотканный слой кожи, кровеносная, выделительная,
половая системы)

·        
эмбриональная
индукция –
явление, при котором в процессе эмбриогенеза один зачаток влияет на другой,
определяя путь его развития, и, кроме того, сам подвергается индуцированному
воздействию со стороны предыдущего зачатка

Биогенетический
закон – онтогенез
есть краткое и быстрое повторение филогенеза вида к которому относится организм
(Ф. Мюллер и Э. Геккель)

Закон
зародышевого сходства
– эмбрионы обнаруживают, уже с самых ранних стадий общее сходство в пределах
типа (К. М. Бэр)

Постэмбриональное
развитие – рост, пол. созревание, репродукция.