Жизненный цикл клетки — это время существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.
На втором этапе жизненного цикла клетки происходит её деление — митоз.
Митоз — это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл, при котором сначала разделяется ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. В результате образуются две одинаковые клетки с наборами хромосом, идентичными набору родительской клетки.
Развитие многоклеточного организма зависит от деления клеток. Благодаря делению клетки появляются, затем по прошествии какого-то времени они делятся, дают начало новым клеткам, а затем разрушаются. Последовательность всех этих процессов называется жизненным циклом клетки.
Жизненный цикл клетки — это время существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.
В жизненном цикле клетки выделяют два этапа:
- Интерфаза, в результате которой клетка готовится к делению (этап подразделяют на несколько стадий).
- Митоз, при котором из исходной родительской клетки образуется две дочерние клетки с таким же набором хромосом.
Интерфаза в жизненном цикле занимает самый большой промежуток времени. Стадия 
— это стадия покоя.
Из стадии клетка может перейти в два состояния.
Дифференцированная клетка может уйти в апоптоз, то есть в клеточную смерть.
А недифференцированная клетка может начать делиться.
Если возникает необходимость деления, то клетка переходит в следующую стадию — 
(пресентетический период). В этом периоде идёт синтез РНК и белков, необходимых для удвоения ДНК, то есть для репликации.
После этого идёт S-фаза — синтетический период. В S-фазе происходит репликация ДНК, то есть удвоение.
После этого в 
периоде (постсинтетическом периоде) происходит синтез РНК и белков, которые необходимы для дальнейшего деления клетки.
Все стадии жизненного цикла клетки, за исключением деления, и называют интерфазой.
Рассмотрим эукариот — организмов, клетки которых содержат ядро, где находятся хромосомы. Каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК, связанной с белками. Понятно, что в одной клетке может быть несколько разных хромосом. Они могут отличаться по длине, по форме и содержать разную генетическую информацию.
Если в клетке присутствует по одной хромосоме каждого вида, то такая клетка называется гаплоидной. Если же в клетке содержится по две хромосомы каждого вида, такая клетка называется диплоидной. Плоидность — это количество одинаковых наборов хромосом.
В периоде у гаплоидной клетки будет один набор молекулы ДНК. У диплоидной клетки будет два набора молекулы ДНК, так как большинство эукариот являются диплоидными организмами.
Рассмотрим жизненный цикл эукариотической клетки.
В интерфазе клетка растёт. В ней синтезируются необходимые белки, увеличивается число многих органоидов, например митохондрий, центриолей, запасается энергия за счет синтеза молекул АТФ.
В этот период отчётливо видно ядро и ядрышко. Хромосомы не видны: они раскручены и равномерно распределены по всему ядру в виде рыхлой массы.
В S-периоде происходит репликация, то есть удвоение молекул ДНК.
Репликация — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.
Репликация может начинаться не с любого участка ДНК, а со строго определённого, называемого сайтом инициации репликации.
С сайта инициации при помощи ферментов двойная спираль ДНК начинает расплетаться.
При этом водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями аденином и тимином, гуанином и цитозином разрываются специальным ферментом.
Формируется репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК.
Теперь каждая из цепи ДНК становится матрицей, на которой при помощи фермента ДНК-полимеразы синтезируется новая комплементарная цепь.
То есть к каждому нуклеотиду обеих нитей последовательно подстраиваются комплементарные нуклеотиды. Так формируются нити ДНК, которые будут являться копиями.
Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500−5000 — у эукариот.
В результате репликации образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле. В процессе репликации участвуют многие ферменты.
В постсинтетическом периоде каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК.
На втором этапе жизненного цикла клетки происходит её деление ─ митоз.
Митоз — это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл, при котором сначала разделяется ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. В результате образуются две одинаковые клетки с наборами хромосом, идентичными набору родительской клетки.
Митоз — это непрерывный процесс, но для удобства его разделяют на четыре стадии.
Первая стадия митоза — профаза. Здесь ядро увеличивается в объёме.
Наибольшее значение в этот период имеет скручивание хромосом. В результате они преобразуются в компактные структуры. Одновременно происходит изменение и других клеточных структур. Исчезает ядерная оболочка и ядрышко.
К концу профазы центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки. Из микротрубочек — белковых структур, которые являются частью цитоскилета — начинает формироваться веретено деления.
Во вторую фазу митоза — метафазу — хромосомы максимально уплотняются, и если посмотреть на клетку в световой микроскоп, то именно в эту фазу мы можем их хорошо рассмотреть.
Здесь видно, что каждая хромосома имеет отличную от других форму и представляет собой вытянутое тельце, которое состоит из двух хроматид.
В начале этого периода хромосомы лежат непосредственно в цитоплазме.
Далее к центрамерам хромосом с двух сторон прикрепляются нити веретена деления. И хромосомы начинают двигаться, пока центриоль не окажется на одинаковом расстоянии от двух полюсов. В результате хромосомы выстраиваются на экваторе клетки.
После этого начинается третья стадия митоза ─ анафаза. Центромеры хромосом разделяются.
Сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.
Нити веретена деления укорачиваются и тянут хроматиды к полюсам клетки.
Таким образом к каждому полюсу отходит равный набор хромосом.
В последнюю стадию митоза — телофазу — хроматиды на каждом полюсе раскручиваются и принимают вид тонких нитей. Вокруг них формируется ядерная оболочка, и появляется ядрышко.
Далее происходит распределение клеточных органоидов. Все завершается делением цитоплазмы — цитокинезом, в результате которого клетки разделаются на две дочерние, полностью идентичные материнской.
Различают два основных типа цитокинеза: деление поперечной перетяжкой клетки (наиболее характерно для клеток животных) и деление путём образования клеточной пластинки (свойственно растениям в связи с наличием жёсткой клеточной стенки).
Деление клетки поперечной перетяжкой:
Перед началом анафазного расхождения хромосом на экваторе клетки возникает сократительное кольцо из белковых актиновых и миозиновых филаментов. В дальнейшем, вследствие активности сократительного кольца, образуется борозда деления, которая постепенно углубляется вплоть до полного разделения клетки. По окончании цитокинеза сократительное кольцо полностью распадается, а плазматическая мембрана стягивается вокруг остаточного тельца.
Деление растительной клетки
Деление клетки путём образования клеточной пластинки начинается с перемещения мелких ограниченных мембраной пузырьков по направлению к экваториальной плоскости клетки. Здесь пузырьки сливаются, образуя дисковидную, окружённую мембраной структуру — раннюю клеточную пластинку. Мелкие пузырьки происходят в основном из аппарата Гольджи и перемещаются к экваториальной плоскости, где концентрируются короткие микротрубочки. За счёт этого продолжается рост клеточной пластинки вплоть до её окончательного слияния с мембраной материнской клетки. После окончательного разделения дочерних клеток в клеточной пластинке откладываются микрофибриллы целлюлозы, которые завершают образование жёсткой клеточной стенки.
У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки-нейроны, клетки поперечно-полосатой мускулатуры) не размножаются (не способны к делению). Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций и гибели.
Значение митоза. Митоз имеет универсальный характер. Он протекает сходным образом у всех видов клеток, которые имеют ядро.
Митоз обеспечивает равномерное распределение наследственного материала, благодаря чему поддерживается постоянное число хромосом.
Обеспечивается рост, развитие и восстановление организма, а также сходство потомства с родителями из поколения в поколение.
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.
- Биология — уроки для подготовки к экзаменам ЕГЭ ОГЭ
- Биология ЕГЭ сотка
- Митоз и мейоз на пальцах | ЕГЭ БИОЛОГИЯ 2022 | СОТКА
Смотреть видео:
#биофак #биологияегэ #мисис #рхту #сфу #пгниу #кубгу #бгпу #егэ_биология
Свежая информация для ЕГЭ и ОГЭ по Биологии (листай):
С этим видео ученики смотрят следующие ролики:
Облегчи жизнь другим ученикам — поделись! (плюс тебе в карму):
- Комментарии
Нет комментариев. Ваш будет первым!