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
- Синтетический период S — 2n4c
- Постсинтетический (премитотический) период G2 — 2n4c
Интенсивно образуются органоиды (рибосомы и другие), синтезируется белки, АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
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.
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
- Анафаза — 4n4c
- Телофаза — 2n2c
- Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный
моток ниток) - Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
- Разрушаются нити веретена деления
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).
Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления
тянут хроматиды (синоним — дочерние хромосомы) к полюсам клетки.
В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки.
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
- Метафаза мейоза I
- Анафаза мейоза I
- Телофаза 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.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого
крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
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.
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.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
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.
Митоз — непрямое деление соматических клеток эукариотических организмов, при котором происходит образование двух дочерних клеток, хромосомные наборы которых такие же, как в материнской клетке.
Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления, удваиваются центриоли.
Митоз включает в себя два процесса: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).
Выделяют четыре фазы митоза: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Обрати внимание!
В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а молекул ДНК (т. е. хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов:
1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом,
2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом,
2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.
Пример:
в клетках человека гаплоидный набор составляют (23) хромосомы. Значит, запись 2n2с обозначает (46) хромосом и (46) хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды и т. д.
Рис. (1). Фазы митоза
Профаза
В ядре молекулы ДНК укорачиваются и скручиваются (спирализуются), образуя компактные хромосомы.
Каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК (двух хроматид), соединённых центромерой.
Ядерная оболочка распадается.
Хромосомы неупорядоченно располагаются в цитоплазме.
Растворяются ядрышки.
Начинает формироваться веретено деления, часть нитей которого прикрепляется к центромерам хромосом.
В животной клетке начинают расходиться центриоли.
Рис. (2). Профаза
Метафаза
Хромосомы располагаются на экваторе клетки, образуя метафазную пластинку.
Хроматиды соединены в области первичной перетяжки с нитями веретена деления.
Центриоли располагаются у полюсов клетки.
Рис. (3). Метафаза
Анафаза
Каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, разделяется на две идентичные дочерние хромосомы.
Дочерние хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки.
У каждого полюса оказывается одинаковый генетический материал.
Рис. (4). Анафаза
Телофаза
Хромосомы раскручиваются.
Вокруг хромосом начинают формироваться ядерные оболочки.
В ядрах появляются ядрышки.
Нити веретена деления разрушаются.
Рис. (5). Телофаза
На этом кариокинез завершается. Происходит цитокинез — разделение цитоплазмы
Рис. (6). Цитокинез животной
клетки
Рис. (7). Митоз у растений
Биологическое значение митоза
В результате митоза образуются генетически одинаковые дочерние клетки с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.
Источники:
Рис. 1. Фазы митоза. © ЯКласс
Рис. 2. Профаза. © ЯКласс
Рис. 3. Метафаза. © ЯКласс
Рис. 4. Анафаза. © ЯКласс
Рис. 5. Телофаза. © ЯКласс
Рис. 6. Цитокинез животной клетки. https://www.shutterstock.com/ru/image-illustration/human-cell-division-under-microscope-mitosis-1628960449
Рис. 7. Митоз у растений. https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/mitosis-cell-root-tip-onion-under-732614173
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!
Нарисовать фазы митоза
Скачать
Фазы митоза схема
Скачать
Этапы профазы митоза
Скачать
Фазы митоза схема
Скачать
Фазы деления клетки митоз рисунок
Скачать
Фазы митоза иллюстрации
Скачать
Фазы митоза схема
Скачать
Фазы стадии митоза
Скачать
Стадии митоза рисунок
Скачать
Схема митотического деления клетки
Скачать
Схема фаз деления митоза
Скачать
Фазы деления митоза таблица
Скачать
Фазы деления митоза
Скачать
Митоз клетки биология 10 класс
Скачать
Фаза деления клетки метафаза
Скачать
Фазы деления клетки митоз рисунок
Скачать
Схема профазы метафазы на фазы
Скачать
Фазы деления клетки митоз
Скачать
Краткая характеристика стадий митоза
Скачать
Фазы митоза таблица интерфаза
Скачать
Схема процесса деления клетки
Скачать
Процесс деления клетки профаза
Скачать
Фазы деления клетки митоз рисунок
Скачать
Митоз схема с хромосомным набором
Скачать
Стадии митоза рисунок
Скачать
Фазы митоза схема
Скачать
Последовательность фаз мейоза
Скачать
Профаза деления клетки рисунок
Скачать
Кратко охарактеризуйте фазы митоза
Скачать
Метафаза митоза ЕГЭ
Скачать
Фазы митоза схема
Скачать
Схема митоза профаза метафаза анафаза телофаза
Скачать
Спирализация хромосом митоз схема
Скачать
Последовательные фазы митоза
Фоз Метоз рисунок процесс таблица
Скачать
Стадии деления митоза
Скачать
Фаза деления клетки метафаза
Скачать
Профаза метафаза анафаза телофаза профаза
Скачать
Митоз и мейоз стадии деления
Скачать
Митоз профаза метафаза анафаза телофаза
Скачать
Фаза деления клетки профаза
Скачать
Схема митоза черно белая
Скачать
Этапы деления клетки митоз
Скачать
Схема стадий мейоза
Скачать
Фазы деления клетки таблица
Стадии митоза рисунок интерфаза
Скачать
Фазы деления клетки митоз рисунок
Скачать
Фазы митоза схема без подписей
Скачать
Вторая метафаза фаза деления
Скачать
Сначала я хотел написать статью про митоз: какие клетки в него вступают, через какие фазы он проходит и его биологическое значение. Но передумал. Почему? Митоз или непрямое деление клетки — это только часть, а иногда и небольшая, более общего понятия. Я говорю про клеточный цикл. Поэтому сначала давайте разберемся с ним, а дальше уже перейдем к митозу. В самом конце статьи проведем сравнение между митозом и мейозом.
Клеточный цикл
Клеточный цикл — это время от образования клетки до ее деления или гибели. Состоит из двух периодов — интерфазы и митоза. Интерфаза в свою очередь состоит еще из трех периодов: G1 — пресинтетический, S — синтетический и G2 — постсинтетический. На самом деле, такие периоды клеточного цикла только у одного типа клеток, но давайте сначала разберем классику. Последовательность периодов интерфазы:
Пресинтетический или постмитотический период — G1
Клетка только образовалась путем митоза, а значит ей нужно немного подрасти — восстановить свои органеллы (рибосомы и митохондрии), синтезировать белок и РНК. Митоз все-таки был затратным, часть белков была потрачена на образование новой клетки. Хромосомный набор 2n2c, подробнее о хромосомном наборе здесь. Длительность G1 периода интерфазы — 9 часов.
Синтетический период или S-период
В этом периоде клетка удваивает количество молекул ДНК и синтезирует гистоны — белки, которые упаковывают новообразованную молекулу ДНК. Но зачем ее упаковывать? Потому что они огромные!!! 46 молекул ДНК в одной клетке — это примерно два метра, а тут молекул 92, то есть в одной клетке целых четыре метра ДНК. Шок контент. Но я отвлекся, так вот — молекула ДНК упаковалась и стала хроматидой. По сути, это почти готовая хромосома, но она связана со второй хроматидой с помощью центромеры. Поэтому хромосомный набор — 2n4c. Длительность S-периода интерфазы — 10 часов.
Постсинтетический период — G2
Клетка синтезирует тубулин. Запасает энергетические субстраты — АТФ. Созревают центриоли(они тоже удваиваются), вместе с тубулином они образуют веретено деления. Подготовка к делению идет полным ходом.
Дальше клетка вступает в митоз и мы его рассмотрим ниже, но перед этим… Нам нужно серьезно поговорить. Такая схема клеточного цикла подходит не всем клеткам, а только одному виду. Есть идеи почему? Да, правильно! У нас в организме множество клеток, очень разных по структуре и функциям. Какие-то делятся постоянно (стволовые клетки), а другие не делятся вообще (эритроцит — у него ведь даже ядра нет, какое там деление?). Значит у разных клеток — разные клеточные циклы. Дальше мы увидим, что такой рисунок подходит только одному типу клеток. Набор без изменений — 2n4c. Длительность G2— периода интерфазы — 4,5 часа.
Типы клеточных циклов
Всего есть три варианта клеточных циклов, но у каждого есть свои особенности.
Митотический цикл
Здесь все просто, у клетки только одна задача — делиться. Зачем ей постоянно делиться? Затем, что ее последователи мрут как мухи.
Митотические клетки:
- Гемопоэтические — нужно постоянно поддерживать количество эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов в организме.
- Клетки базального слоя эпидермиса.
- Эпителиальные клетки кишечника.
- Ещё так делятся сперматогонии и оогонии — они образуют множество диплоидных клеток, которые потом вступят в мейоз.
Для таких клеток подходит круг и все его периоды.
Клеточный цикл у условно постмитотических клеток
Клетка образовалась, восстановила свои органоиды, синтезировала белки и РНК — G1 период. Дальше она дифференцируется и начинает выполнять свои функции. Клетка сохранила способность к делению, но есть один нюанс. Клетка может вступить в митотический цикл при определенном условии — чаще всего при повреждении. Эти клетки обеспечивают регенерацию тканей и органов в случае их травмы. Такие клетки:
- Фибробласты
- Гепатоциты
- Лимфоциты
- Стволовые клетки мышечной ткани и костной — эти просто “покоятся” и активируются при повреждении.
Клеточный цикл у постмитотических клеток
Клетка проходит через G1 период и дифференцировку. Но такие клетки не могут делиться. Но почему? Тут несколько вариантов, но все они связанны с функцией клетки.
Первый вариант — клетка настолько преисполнилась в своем познании, что ей уже это не интересно. Шуточка, на самом деле эти клетки выполняют такие сложные функции, что им не до деления — нервные клетки, клетки сердечной мышцы и обычных мышц (правда тут не совсем клетки, а симпласты — клетки объединились и если мы на них посмотрим, то увидим одну цитоплазму и кучу ядер).
Второй вариант — чтобы клетка могла нормально выполнять свои функции ей пришлось чем-то пожертвовать. Эритроциту нужно переносить как можно больше кислорода, поэтому он избавился от ядра. Клетки всех слоев кожи, кроме базального — постепенно наполняются кератином и погибают, а все для защиты внутренней среды организма.
Вроде все, с клеточными циклами разобрались. Теперь можно переходить к митозу.
Митоз или непрямое деление клетки
В ходе митоза из одной материнской клетки образуется две генетически идентичные дочерние клетки. Можно даже сказать, что клетка образует своего клона. Хромосомный набор клетки остается без изменений: как был 2n2c, так и остается. Перед митозом произошла интерфаза и количество молекул ДНК удвоилось, мы видели это выше. Получается, что клетка готова к делению и входит в свою первую фазу.
Профаза митоза
Начинается с упаковки хромосом (конденсации). Зачем это нужно клетке? Так она пытается сохранить свой генетический материал и передать его в целостности и сохранности. Такая упаковка снижает риск его потери. Помните, что в микроскоп нельзя увидеть хромосомы? Так вот, здесь клетка постаралась и упаковала из настолько, что они видны. Каждая хромосома состоит из двух хроматид (одна хроматида — одна молекула ДНК). Из-за упаковки ДНК исчезают ядрышки и прекращается синтез РНК. Ядерная оболочка, эндоплазматическая система и аппарат Гольджи распадаются. Происходит формирование веретена деления — за счет удвоенных центриолей и тубулина.
2n4c
Хромосомный набор в профазу митоза
Метафаза митоза
Заканчивается образование веретена деления, конденсация хромосом максимальна. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам — хромосомы располагаются на экваторе клетки.
2n4c
Хромосомный набор в метафазу митоза
Анафаза митоза
Нити веретена деления тянут хроматиды к полюсам клетки, таким образом из одной двухроматидной хромосомы образуется две хромосомы. И всего в клетке — четыре хромосомы.
У полюсов 2n2c, в клетке 4n4c
Хромосомный набор в анафазу
Телофаза митоза
Хромосомы постепенно раскручиваются, клетка прибыла в место назначения — теперь можно распаковать чемоданы. Вокруг хромосом образуется ядерная оболочка, а затем и клеточная перетяжка. Органеллы распределяются между двумя дочерними клетками. Вот и всё, митоз завершен.
Две диплоидных клетки — 2n2c
Результат митоза
Длительность митоза — полчаса. Следовательно, длительность митотического цикла = G1 + S + G2 + митоз = 9 + 10 + 4,5 + 0,5 = 24 часа.
Биологическое значение митоза
- Поддержание постоянного набора хромосом в клетке.
- Получение идентичных клеток в ходе деления.
- Митоз обеспечивает рост и регенерацию тканей.
Сходства и различия между мейозом и митозом
Краткая шпаргалка в пдф: