Стадии митоза таблица: “Фазы митоза” таблица – интерфаза, профаза и анафаза, кратко

Урок 10. деление клетки. клеточный цикл. митоз и мейоз. образование половых клеток у животных и растений — Биология — 10 класс

Деление клетки. Клеточный цикл. Митоз и мейоз

Образование половых клеток у животных и растений

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

В основе любого вида размножения лежит деление клеток. Продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Все клетки многоклеточных организмов должны делиться, чтобы заменять погибающие клетки. Все новые клетки возникают путём деления из уже существующих клеток.

Митоз – основной способ деления клеток. Митоз (от греческого mitos – нить) – непрямое деление клетки. Он обеспечивает равномерную передачу наследственной информации материнской клетки двум дочерним. Именно благодаря этому виду клеточного деления образуются практически все клетки многоклеточного организма.

Митотический (клеточный) цикл состоит из подготовительной стадии интерфазы и собственно деления – митоза (фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза).

Характеристика митоза

Интерфаза – процесс подготовки клетки к делению,  имеет 3 периода.

Пресинтетический период, период до удвоения хромосом, (G1 от англ. Gar – интервал), 2n2с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка интенсивно растёт, в ней синтезируется РНК и различные белки, увеличивается число рибосом, митохондрий.

Синтетический период, период удвоения хромосом, (S – фаза), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс репликации ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Постсинтетический период, период после удвоения хромосом, (G2), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК).

Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия в виде АТФ.

Профаза (2n4с). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. К центромерам присоединяются нити веретена деления.

Хромосомы начинают передвигаться к экватору клетки. Метафаза (2n4с). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза (4n4с). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

Телофаза (2n2с). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки.

Цитокинез -– деление цитоплазмы. Кариокинез – деление ядра.

Биологическое значение митоза

Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из неё двумя дочерними клетками.

Мейоз

Два последовательно сменяющих друг друга деления. Между двумя делениями – короткая интерфаза, во время которой не происходит удвоения ДНК. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Образуются четыре гаплоидные клетки.

Биологическое значение мейоза

Является механизмом образования гамет животных и спор высших растений. Обеспечивает постоянство кариотипа и вида при половом размножении. Обеспечивает генетическое разнообразие.

Оплодотворение –  процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида. Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов:

1.                  Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

2.                 Слияние гаплоидных ядер обеих гамет, в результате чего образуется зигота (диплоидная клетка).

3.                 Активация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.

Жизненный цикл клетки

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до её гибели или до следующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка растёт, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов.

Лабораторная работа «Изучение фаз митоза в клетках корешка лука»

Практическая работа «Сравнение процессов митоза и мейоза»

Таблица название фазы митоза события. Митоз. Стадии митоза, их продолжительность и характеристика. Амитоз. Коротко об интерфазе

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

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

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

Хотя митоз рассматривают независимо от интерфазы, состоящей из периодов G 1 , S и G 2 , подготовка к нему происходит именно в ней. Самым важным моментом является репликация ДНК, происходящая в синтетическом (S) периоде. После репликации каждая хромосома состоит уже из двух идентичных хроматид. Они сближены по всей своей длине и соединены в области центромеры хромосомы.

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

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

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

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

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

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

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

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

Фазы митоза

Профаза

В профазе происходят следующие процессы (в основном параллельно):

Хромосомы конденсируются

Ядрышки исчезают

Ядерная оболочка распадается

Формируются два полюса веретена деления

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

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

В клетках животных и низших растений центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки и выступают

центрами организации микротрубочек . Хотя у высших растений центриолей нет, микротрубочки также образуются.

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

Распад ядерной оболочки на мелкие вакуоли знаменует конец профазы.

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

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

Прометафаза

Ключевые процессы прометафазы идут большей часть последовательно:

Хаотичное расположение и движение хромосом в цитоплазме.

Соединение их с микротрубочками.

Движение хромосом в экваториальную плоскость клетки.

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

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

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

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

Метафаза

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

Хромосомы удерживаются за счет сбалансированных сил натяжения микротрубочек разных полюсов.

Анафаза

Сестринские хроматиды разделяются, каждая двигается к своему полюсу.

Полюса удаляются друг от друга.

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

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

Телофаза

Движение хромосом останавливается

Хромосомы деконденсируются

Появляются ядрышки

Восстанавливается ядерная оболочка

Большая часть микротрубочек исчезает

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

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

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

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

Возобновляется синтез РНК.

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

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

Цитокинез

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

Разделение цитоплазмы растительных и животных клеток происходит по-разному.

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

В растительных клетках в телофазе нити веретена не исчезают в области экватора. Они сдвигаются ближе к цитоплазматической мембране, их количество увеличивается, и они образуют фрагмопласт . Он состоит из коротких микротрубочек, микрофиламентов, частей ЭПС. Сюда перемещаются рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи. Пузырьки Гольджи и их содержимое на экваторе образуют срединную клеточную пластинку, клеточные стенки и мембрану дочерних клеток.

Значение и функции митоза

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

Однако митоз выполняет и ряд других немаловажных функций:

рост многоклеточного организма,

бесполое размножение,

замещение клеток различных тканей у многоклеточных организмов,

у некоторых видов может происходить регенерация частей тела.

Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.

Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл . Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G 1 , синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G 2 .

Пресинтетический период (2n 2c , где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.

Синтетический период (2n 4c ) — репликация ДНК.

Постсинтетический период (2n 4c ) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.

Профаза (2n 4c ) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.

Метафаза (2n 4c ) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза (4n 4c ) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.

1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.

Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.

— это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.

Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c ) образуются две гаплоидные (1n 2c ).

Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c , в конце — 2n 4c ) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.

Профаза 1 (2n 4c ) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом . Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.

Профаза 1 подразделяется на стадии: лептотена (завершение репликации ДНК), зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), диплотена (выявление хиазм, 1 блок овогенеза у человека), диакинез (терминализация хиазм).

1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 — метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1;
9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2.

Метафаза 1 (2n 4c ) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза 1 (2n 4c ) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.

Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе мейотическое деление (мейоз 2) называется эквационным .

Интерфаза 2 , или интеркинез (1n 2c ), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК. Характерна для животных клеток.

Профаза 2 (1n 2c ) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.

Метафаза 2 (1n 2c ) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.

Анафаза 2 (2n 2с ) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.

Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.

Амитоз

Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.

Клеточный цикл

Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, который включает в себя период подготовки к делению и собственно митоз. Кроме этого, в жизненном цикле имеются периоды покоя, во время которых клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу: гибель или возврат в митотический цикл.

Перейти к лекции №12 «Фотосинтез. Хемосинтез»

Перейти к лекции №14 «Размножение организмов»

Профаза . В профазе происходит конденсация хромосом, и они становятся видимыми при световой микроскопии. Хромосомы по мере компактизации ДНП приобретают строение хорошо окрашивающихся нитей. Число хромосом равно 4n, что соответствует количеству ДНК 4с. В связи с инактивацией генов в области ядрышкового организатора и угнетением синтеза РНК в профазе отмечается исчезновение ядрышек. Ядерная оболочка постепенно распадается на фрагменты и мелкие мембранные пузырьки. При этом к противоположным полюсам клетки расходятся центриоли.
В сателлитном участке материнской центриоли начинается образование микротрубочек, из которых формируются нити веретена деления.

Метафаза . Характерным событием для метафазы является перемещение хромосом в экваториальную плоскость веретена. Здесь они располагаются строго закономерно, образуя метафазную пластинку (при взгляде на веретено деления сбоку). Если рассматривать группу метафазных хромосом со стороны полюсов веретена, то отчетливо выступает фигура, напоминающая звезду (так называемая материнская звезда). В этот период можно определить число, форму и размеры хромосом (d-хромосом, двойных хромосом), составляющих метафазную пластинку.
К концу метафазы продольные половинки хромосом (сестринские хроматиды) обособляются на всем протяжении, кроме зоны первичной перетяжки.

Для каждого вида животных характерно строго постоянное число хромосом в соматических клетках. Для человека оно равно 46. По длине хромосом различают чередование окрашенных и неокрашенных участков. При этом каждая хромосома отличается неповторимым рисунком дифференциальной окраски. Хромосомы человека подразделяются на 7 групп по их размерам и особенностям строения (А, В, С, D, Е, F, G) и каждая хромосома имеет свой номер. Совокупность признаков строения хромосом, их размеров и числа составляет то, что называют кариотипом.

Анафаза включает процесс расхождения хромосом к полюсам делящейся клетки. Механизм движения хромосом объясняется гипотезой скользящих нитей, согласно которой состоящие из микротрубочек нити веретена, взаимодействуя друг с другом и с сократительными белками, тянут хромосомы к полюсам. Скорость движения хромосом достигает 0,2-0,5 мкм/мин, а вся анафаза продолжается 2-3 мин. Анафаза заканчивается перемещением двух идентичных наборов хромосом (s-хромосом, или одиночных хромосом) к полюсам, где они сближаются, образуя фигуры, напоминающие по внешнему виду (если смотреть со стороны полюса) звезды. Эти фигуры называют дочерними звездами.

Так как хромосомные звезды образуются у каждого из полюсов, данную стадию митоза иногда называют стадией двойной звезды (диастер), или стадией дочерних звезд. Телофаза — конечная стадия митоза, в течение которой на полюсах веретена реконструируются дочерние ядра. Перестройка телофазных хромосом напоминает процессы их изменения в профазе, но происходящие в обратном направлении. При взаимодействии хромосом с мембранными пузырьками цитоплазмы формируется ядерная оболочка. С переходом хромосом в интерфазное состояние образуются новые ядрышки. Телофаза завершается разделением тела клетки — цитотомией, или цитокинезом, что приводит к образованию двух дочерних клеток.

Часть клеток может выходить из цикла репродукции и вступить на путь дифференцировки. Некоторые клетки могут выходить из клеточного цикла в G1-периоде или после S-периода и находиться в покое (Go-период). Такие покоящиеся клетки сохраняют способность к делению и могут снова входить в цикл размножения.

Учебное видео: митоз клетки и его стадии

При проблемах с просмотром скачайте видео со страницы Оглавление темы «Строение клетки. Клеточные элементы.»:

Различают следующие четыре фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза . В профазе хорошо видны центриоли — образования, находящиеся в клеточном центре и играющие роль в делении дочерних хромосом животных. (Напомним, что у высших растений нет центриолей в клеточном центре, который организует деление хромосом). Мы же рассмотрим митоз на примере животной клетки, поскольку присутствие центриоли делает процесс деления хромосом более наглядным. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей протягиваются микротрубочки, образующие нити веретена деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки.
В конце профазы ядерная оболочка распадается, ядрышко постепенно исчезает, хромосомы спирализуются и в результате этого укорачиваются и утолщаются, и их уже можно наблюдать в световой микроскоп. Еще лучше они видны на следующей стадии митоза — метафазе .
В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. При этом хорошо видно, что каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, имеет перетяжку — центромеру . Хромосомы своими центромерами прикрепляются у нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.
Затем наступает следующая стадия митоза — анафаза , во время которой дочерние хромосомы (хроматиды одной хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки.
Следующая стадия деления клетки — телофаза . Она начинается после того, как дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды, достигли полюсов клетки. На этой стадии хромосомы вновь деспирализуются и приобретают такой же вид, какой они имели до начала деления клетки в интерфазе (длинные тонкие нити). Вокруг них возникает ядерная оболочка, а в ядре формируется ядрышко, в котором синтезируются рибосомы . В процессе деления цитоплазмы все органоиды (митохондрии , комплекс Гольджи , рибосомы и др.) распределяются между дочерними клетками более или менее равномерно.
Таким образом, в результате митоза из одной клетки получаются две, каждая из которых имеет характерное для данного вида организма число и форму хромосом, а следовательно, постоянное количество ДНК .
Весь процесс митоза занимает в среднем 1-2 ч. Продолжительность его несколько различна для разных видов клеток. Зависит он также от условий внешней среды (температуры, светового режима и других показателей).
Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. Все соматические клетки образуются в результате митотического деления, что обеспечивает рост организма. В процессе митоза происходит распределение веществ хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки организма получают одну и ту же генетическую информацию.

Деление клетки является центральным моментом размножения.

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

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

В процессе митоза происходит:

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

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

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

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

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

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

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

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

Анафазой называют следующую фазу митоза, в которой делятся хроматиды, которые теперь можно назвать уже сестринскими или дочерними хромосомами, расходятся к полюсам. При этом отталкиваются друг от друга в первую очередь центромерные участки, а затем расходятся к полюсам сами хромосомы. Нужно сказать, что расхождение хромосом в анафазе начинается одновременно — «как по команде» — и завершается очень быстро.

В телофазе дочерние хромосомы деспирализуются и утрачивают видимую индивидуальность. Образуются оболочка ядра и само ядро. Ядро реконструируется в обратном порядке по сравнению с теми изменениями, которые оно претерпевало в профазе. В конце концов восстанавливаются и ядрышки (или ядрышко), причем в том количестве, в каком они присутствовали в родительских ядрах. Число ядрышек является характерным для каждого типа клеток.

В это же время начинается симметричное разделение тела клетки. Ядра же дочерних клеток переходят в состояние интерфазы.

Нa рисунке выше приведена схема цитокинеза животной и растительной клеток. В животной клетке деление происходит путем перешнуровывания цитоплазмы материнской клетки. В растительной клетке формирование клеточной перегородки идет при участки бляшек веретена, образующих в плоскости экватора перегородку, называемую фрагмопластом. Этим заканчивается митотический цикл. Продолжительность его зависит, по-видимому, от типа ткани, физиологического состояния организма, внешних факторов (температуры, светового режима) и длится от 30 мин до 3 ч. По данным разных авторов, скорость прохождения отдельных фаз изменчива.

Как внутренние, так и внешние факторы среды, действующие на рост организма и его функциональное состояние, влияют на продолжительность клеточного деления и его отдельных фаз. Поскольку ядро играет огромную роль в метаболических процессах клетки, естественно полагать, что длительность фаз митоза может изменяться в соответствии с функциональным состоянием ткани органа. Например, установлено, что во время покоя и сна животных митотическая активность различных тканей значительно выше, чем в период бодрствования. У ряда животных частота клеточных делений на свету снижается, а в темноте увеличивается. Предполагают также, что на митотическую активность клетки влияют гормоны.

Причины, определяющие готовность клетки к делению, до сих пор остаются невыясненными. Есть основания предполагать несколько таких причин:

1. удвоение массы клеточной протоплазмы, хромосом и других органелл, в силу чего нарушаются ядерно-плазменные отношения; для деления клетка должна достигнуть определенных веса и объема, характерных для клеток данной ткани;
2. удвоение хромосом;
3. выделение хромосомами и другими органеллами клетки специальных веществ, стимулирующих клеточное деление.

Механизм расхождения хромосом к полюсам в анафазе митоза также остается невыясненным. Активную роль в этом процессе, видимо, играют нити веретена, представляющие организованные и ориентированные центриолями и центромерами белковые нити.

Характер митоза, как мы уже говорили, меняется в зависимости от типа и функционального состояния ткани. Для клеток разных тканей характерны различные типы митозов, В описанном типе митоза деление клетки происходит равным и симметричным образом. В результате симметричного митоза сестринские клетки являются наследственно равноценными в отношении как ядерных генов, так и цитоплазмы. Однако, кроме симметричного, встречаются и другие типы митоза, а именно: асимметричный митоз, митоз с задержкой цитокинеза, деление многоядерных клеток (деление синцитиев), амитоз, эндомитоз, эндорепродукция и политения.

В случае асимметричного митоза сестринские клетки оказываются неравноценными по размеру, количеству цитоплазмы, а также в отношении их дальнейшей судьбы. Примером этого могут служить неодинакового размера сестринские (дочерние) клетки нейробласта кузнечика, яйцеклетки животных при созревании и при спиральном дроблении; при делении ядер в пыльцевых зернах одна из дочерних клеток может в дальнейшем делиться, другая — нет, и т. д.

Митоз с задержкой цитокинеза характеризуется тем, что ядро клетки делится многократно, и лишь затем происходит деление тела клетки. В результате такого деления образуются многоядерные клетки вроде синцития. Примером этого служит образование клеток эндосперма и образование спор.

Амитозом называют прямое деление ядра без образования фигур деления. При этом деление ядра происходит путем «перешнуровывания» его на две части; иногда из одного ядра образуется сразу несколько ядер (фрагментация). Амитоз постоянно встречается в клетках ряда специализированных и патологических тканей, например в раковых опухолях. Его можно наблюдать при воздействиях различных повреждающих агентов (ионизирующие излучения и высокая температура).

Эндомитозом называют такой процесс, когда происходит удвоение деления ядер. При этом хромосомы, как и обычно, репродуцируются в интерфазе, но последующее расхождение их происходит внутри ядра с сохранением ядерной оболочки и без образования ахроматинового веретена. В некоторых случаях хотя и растворяется оболочка ядра, однако расхождение хромосом к полюсам не осуществляется, вследствие чего в клетке происходит умножение числа хромосом даже в несколько десятков раз. Эндомитоз встречается в клетках различных тканей как растений, так и животных. Так, например, А. А. Прокофьева-Бельговская показала, что путем эндомитоза в клетках специализированных тканей: в гиподерме циклопа, жировом теле, перитонеальном эпителии и других тканях кобылки (Stenobothrus) — набор хромосом может увеличиваться в 10 раз. Такое умножение числа хромосом связано с функциональными особенностями дифференцированной ткани.

При политении происходит умножение числа хромосомных нитей: после редупликации по всей длине они не расходятся и остаются прилегающими друг к другу. В этом случае умножается число хромосомных нитей в пределах одной хромосомы, в результате диаметр хромосом заметно увеличивается. Число таких тонких нитей в политенной хромосоме может достигать 1000-2000. В этом случае образуются так называемые гигантские хромосомы. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме основной — репродукции первичных нитей хромосомы. Явление политении наблюдается в клетках ряда дифференцированных тканей, например в ткани слюнных желез двукрылых, в клетках некоторых растений и простейших.

Иногда имеет место удвоение одной или нескольких хромосом без каких-либо преобразований ядра — такое явление называется эндорепродукцией .

Итак, все фазы митоза клетки, составляющие , являются обязательными лишь для типичного процесса.

некоторых случаях, главным образом в дифференцированных тканях, митотический цикл претерпевает изменения. Клетки таких тканей утратили способность к воспроизведению целого организма, и метаболическая деятельность их ядра приспособлена к функции поциализированной ткани.

Эмбриональные и меристемные клетки, не утратившие функцию воспроизведения целого организма и относящиеся к недифференцированным тканям, сохраняют полный цикл митоза, на чем и основывается бесполое и вегетативное размножение.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Жизненный цикл клетки, митотическое деление фазы, митоз (Таблица)

Размножение клеток происходит только путем деления исходной (материнской) клетки. Перед делением происходит синтез ДНК. Это правило является общим для про- и эукариотических клеток. Время существования клетки от деления до деления и образования двух клеток нового поколения называют жизненным циклом клетки или митотическим циклом. Клеточный цикл у человека обычно длится от 8 до 24 часов, около 10% от этого времени занимает деление ядра (митоз)

Обычный митотический цикл эукариотической клетки состоит из четырех периодов: пресинтетического (G₁), периода синтеза ДНК, или синтетического (S), постсинтетического (G₂) и митоза. Периоды G₁ и S и G₂ составляют интерфазу.

Значение митоза состоит в том, что он обеспечивает удвоение генетического материала клетки и его равное распределение между двумя дочерними клетками: изменчивость при этом минимальна. 

В организме человека важными местами митотического деления являются кишечный эпителий и костный мозг. Эти быстро делящиеся клетки чувствительны к неспецифическим противоопухолевым препаратам, поэтому пациенты, принимающие эти цитотоксичные вещества, часто страдают от их побочных эффектов, таких как язвенная болезнь и снижение воспроизводства клеток крови.

Жизненный цикл клетки ее фазы деления таблица

Фазы деления клетки	Ядро	Клеточный центр	Мембранные органеллы	Синтетические процессы	Клетка
Интерфаза
Постмитотическая, или пресинтетическая (G1) Длится от нескольких часов до суток и более	Диплоидное	На материнской центриоли увеличивается количество сателлитов		Усилены, увеличение числа рибосом	Удвоение массы клетки и всех ее компонентов
Синтетическая (S) Длится от 8  до 12 часов	Репликация хромосом (кроме центромерной ДНК), плоидность возрастает до четырех	Удвоение центриолей, в сборке микротрубочек участвует только исходная материнская центриоль		Синтез белков, в том числе гистонов, необходимых для включения в новую хроматиду
Премитотическая, или постсинтетическая (G2), Длится до 6 часов	Тетраплоидное; хроматин конденсирован, ядрышко четко видно, ядерная оболочка целая	Центриоли удвоены, обе материнские осуществляют сборку микротрубочек	Формирование лизосом, деление митохондрий	Синтезы веществ, необходимых для митоза (белки, в том числе ферменты)
МИТОЗ или непрямое деление клетки:
Профаза
начало	Хроматин конденсируется — плотный клубок	Расходятся к противоположным полюсам клетки. Интенсивная сборка микротрубочек	Активизировано формирование лизосом
конец	Клубок разрыхляется (рыхлый клубок), видны d-хромосомы, каждая состоит из двух s-хромосом (хроматид), связанных в области центромеры
Метафаза
Прометафаза (длится 10-20 минут)	Прекращение транскрипции на участках эухроматина. Появление плотных базофильных скоплений. Спирализация хромосом, распад ядерной оболочки. Появление на центромерах кинетохора скоплений специальных белков	Сборка микротрубочек на материнских центриолях. Возникновение биполярного митотического веретена. Астральная лучистость. Полярные и кинетохорные микротрубочки	Распад комплекса Гольджи и эндоплазматической сети на мелкие пузырьки	Замедлены
Собственно метафаза	Расположение хромосом в плоскости экватора (метафазная пластинка). Видны метафазные хромосомы и кариотип. Хроматиды прочно прикреплены к веретену	Образование веретена деления. Материнская звезда. Хромосомные микротрубочки сестринских хроматид направлены к противоположным полюсам
Анафаза (самая короткая стадия митоза)
Начало	Быстрая репликация центриольной ДНК. Разделение общей центромеры каждой d-хромосомы, сестринские хроматиды становятся самостоятельными s-хромосо-мами	Укорочение микротрубочек, их разборка у кинетохоров
Конец	Расхождение s-xpoмосом. Передвижение групп s-хромосом к полюсам клетки	Образование двух дочерних звезд			Инвагинация цитолеммы, образование борозды деления. Появление в области борозды деления под цитолеммой сократительного кольца (акгиновые и миозиновые нити)
Телофаза
Разделившиеся группы хромосом подходят к полюсам, теряют хромосомные трубочки, деконденсируются, разрыхляются, начинается транскрипция. Формирование ядрышка. Восстанавливается ядерная оболочка.	Распад микротрубочек веретена	Сборка комплекса Гольджи и эндоплазматической сети, усиление биосинтеза мембран			Появление перетяжки цитолеммы
Цитокинез
В процессе цитокинеза тетраплоидная (4л) клетка разделяется на две дочерние. Новые клетки имеют равное содержание ДНК, идентичное материнской клетке. В животных клетках в процессе разделения участвуют два сократительных белка, которые формируют борозду дробления; в растительных — образуется клеточная пластинка, которая затем покрывается целлюлозой, формируя клеточную стенку.	Диплоидные			Нормальное физиологическое течение синтетических процессов	Углубление перетяжки, разделение клеток

Схема митоза фазы деления ядра клетки

 

Важность митотического деления (жизненного цикла клетки)

1. Этот процесс обеспечивает превращение зиготы в сложный многоклеточный организм, для которого требуется увеличение количества клеток с 1 до 6·10¹³ у человека.

2. Митоз обеспечивает производство клеток для восстановления изношенных или поврежденных тканей. Организму человека каждый день требуется порядка 1·10¹¹ новых клеток для поверхности кожи, кишечника, легких и для обновления крови.

3. Митоз поддерживает постоянное количество хромосом. Дочерние клетки имеют идентичные наборы хромосом, что обеспечивает их нормальное функционирование в составе ткани, органа или организма.

4. При бесполом размножении потомки генетически идентичны родителю: этот способ выгоден при необходимости быстрого создания популяции. При некоторых формах бесполого размножения с помощью митотического деления происходит регенерация родительского организма. У многих видов бесполое размножение происходит только за счет митотического деления, например, почкование у кишечно-полостных или вегетативное размножение растений.

_______________

Источник информации:

1. Биология человека в диаграммах / В.Р. Пикеринг — 2003.

2. Общая биология / Левитин М. Г. — 2005.

3. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.

Деление клетки. Митоз. Стадии митоза

Вопрос 1. В каких частях растения клетки делятся наиболее часто?

Клетки растения наиболее часто делятся в образовательных тканях. Благодаря долго сохраняющейся способности к делению (некоторые клетки делятся в течение всей жизни) меристемы участвуют в образовании всех постоянных тканей и тем самым формируют растение, а также определяют его длительный рост.

Первичная меристема составляет зародыш семени, а у взрослого растения сохраняется на кончике корней и верхушках побегов, что делает возможным их нарастание в длину. Дальнейшее разрастание корня и стебля по диаметру (вторичный рост) обеспечивается вторичными меристемами — камбием и феллогеном.

Вопрос 2. Перечислите стадии митоза в их естественном порядке.

Митоз включает четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Вопрос 3. В какой фазе происходит деление цитоплазмы клетки?

Деление цитоплазмы клетки происходит в телофазе.

Вопрос 4. В чём заключается биологическое значение митоза?

Митоз лежит в основе роста, процессов восстановления органов и тканей, бесполого размножения всех организмов, имеющих ядро — эукариот. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т. е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.

Вопрос 5. Всегда ли в хромосоме две хроматиды? Ответ обоснуйте.

В интерфазе у клетки по одной хроматиде, но в синтетическом периоде интерфазы (S), перед началом деления, они создают свои копии, и превращаются в двухроматидные хромосомы, которые затем участвуют в делении клетки.

Вопрос 6. В чём состоят отличия митоза от амитоза? Представьте ответ в виде сравнительной таблицы.

Вопрос 7. Верны ли следующие суждения о митозе?

А. Митоз — способ деления клеток, в результате которого образуются клетки с редуцированным (уменьшенным) набором хромосом.

Б. Образующиеся в результате митоза клетки содержат наследственную информацию, идентичную информации материнской клетки.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

Ответ: 2)

Вопрос 8. Почему эукариоты делятся при помощи сложного процесса митоза, а не простой перетяжкой, как прокариоты?

Эукариоты — ядерные организмы. Им есть что делить, и делить поровну между дочерними клетками, чтобы они потом правильно функционировали.

Эукариоты, в большинстве своем, многоклеточные организмы, клетки их сложнее устроены, чем клетки прокариот. У многоклеточного организма функции каждой клетки очень важны для организма в целом. При делении перетяжкой клетки не смогли бы выполнять свои функции, работа тех или иных тканей и органов нарушалась, т.е. нарушалось единство всего организма.

Вопрос 9. Обсудите с одноклассниками, какие причины могут привести к неправильному расхождению хроматид к полюсам в анафазе II мейоза. К каким врождённым заболеваниям может привести такая ошибка?

Правильное течение мейоза, как и митоза, может быть нарушено различными внешними воздействиями: высокими дозами радиации, некоторыми химическими веществами, изначальной мутацией половых клеток.

Некоторые химические соединения, не свойственные живым организмам (спирты, эфиры), нарушают согласованность мейотических процессов. Анафазное отставание хроматиды является следствием отставания хроматиды в мейозе II в процессе миграции к полюсам (опоздавшая хроматида остается за пределами ядра в цитоплазме и далее расщепляется. В результате анафазного отставания образуются нулисомные гаметы.

Также можно предположить, что может повредиться мейотический аппарат. Есть химические вещества, которые препятствуют образованию микротрубочек, но не влияют на способность хромосом к разделению центромерных районов и не препятствуют их деконденсации (колхицин и колнемид).

Хроматидное нерасхождение имеет место в анафазе II, когда, по различным причинам, не происходит расщепления центромеры и обе хроматиды одной хромосомы отходят вместе к одному полюсу. В обоих случаях образуются гаметы с хромосомными анеуплоидиями — дисомией и нулисомией, которые, участвуя в оплодотворении, приведут к образованию аномальных зигот: трисомных и моносомных.

Таким образом, все ошибки в распределении генетического материала в мейозе приводят к образованию анеуплоидных гамет, а после оплодотворения — к образованию анеуплоидных зигот (не кратно основному набору. Может выражаться, например, в наличии добавочной хромосомы (n + 1, 2n + 1 и т. п.) или в нехватке какой — либо хромосомы (n — 1, 2n — 1 и т. п.).), которые являются причиной репродуктивных нарушений (стерильности, спонтанных абортов, мертворождений или врожденных аномалий), нарушений роста и развития (пренатального и постнатального), умственного отставания и т.д.

Моносомия — это наличие всего одной из пары гомологичных хромосом. Примером моносомии у человека является синдром Тернера, выражающийся в наличии всего одной половой (X) хромосомы. Генотип такого человека X0, пол — женский. У таких женщин отсутствуют обычные вторичные половые признаки, характерен низкий рост и сближенные соски.

Трисомия — это наличие трёх гомологичных хромосом вместо пары в норме. Наиболее часто встречающейся у человека является трисомия по 16 — й хромосоме (более одного процента случаев беременности). Однако следствием этой трисомии является спонтанный выкидыш в первом триместре.

Среди новорождённых наиболее распространена трисомия по 21 — й хромосоме, или синдром Дауна (2n + 1 = 47). Или нерасхождение хромосом 21. К числу её симптомов относятся задержка умственного развития, пониженная сопротивляемость болезням, врождённые сердечные аномалии, короткое коренастое туловище и толстая шея, а также характерные складки кожи над внутренними углами глаз, что создаёт сходство с представителями монголоидной расы.

Другие случаи нерасхождения аутосом:

1. Трисомия 18 (синдром Эдвардса). Имеются множественные физические пороки развития: общая гипотрофия новорожденного, задержка психомоторного развития.

2. Трисомия 13 (синдром Патау). Характеризуется микроцефалией, полидактилией, наличием расщелины верхней губы и неба.

3. Трисомия 16 выкидыш

4. Трисомия 9

5. Трисомия 8 (синдром Варкани)

Синдром Дауна и сходные хромосомные аномалии чаще встречаются у детей, рождённых немолодыми женщинами. Точная причина этого неизвестна, но, по — видимому, она как — то связана с возрастом яйцеклеток матери.

Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом. Полисомия по X — хромосоме. Трисомия, тетрасомия, пентасомия и соответствующие кариотипы: 47ХХХ; 48ХХХ; 49ХХХ. Признаки: снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении.

Вопрос 10. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 «Наблюдение митоза в клетках кончика корешка лука на готовых микропрепаратах».

Цель: изучить процесс митотического деления клетки на готовом микропрепарате.

Оборудование: микроскоп, готовые микропрепараты стадий митотического деления в корешках лука.

Ход работы:

1.Настройте микроскоп.

2.Остановите препарат под микроскопом.

3.Найдите при большом увеличении делящиеся клетки на разных стадиях митоза.

4.Зарисуйте клетки на разных стадиях митоза.

Митоз: 1 — интерфаза; хорошо заметно ядро с двумя ядрышками. Хромосомы в ядре не выделяются; 2 — начало деления — профаза; образуется плотный клубок из хромосом, ядрышки исчезают; 3 — поздняя профаза: исчезает ядерная оболочка, хромосомы хорошо заметны и образуют рыхлый клубок; 4 — метафаза: хромосомы располагаются в зоне экватора; сформировано веретено деления, на клетке снизу заметна форма хромосом; 5,6 — анафаза: к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды, хорошо заметны нити веретена деления; 7 — телофаза — окончание деления клетки: идет формирование ядер у полюсов клетки; митоз закончен.

МИТОЗ И МЕЙОЗ — СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА, ВИДЕО И ИЗОБРАЖЕНИЯ — ОБРАЗОВАНИЕ

Образование 2021

Клетки делятся и размножаются двумя способами: митозом и мейозом. Митоз представляет собой процесс деления клеток, в результате которого из одной родительской клетки развиваются две генетически иденти

Содержание:

Клетки делятся и размножаются двумя способами: митозом и мейозом. Митоз представляет собой процесс деления клеток, в результате которого из одной родительской клетки развиваются две генетически идентичные дочерние клетки. Мейозс другой стороны, это деление зародышевой клетки, включающее два деления ядра и дающее начало четырем гаметам или половым клеткам, каждая из которых имеет половину числа хромосом исходной клетки.

Митоз используется одноклеточными организмами для размножения; он также используется для органического роста тканей, волокон и мембран. Мейоз обнаруживается при половом размножении организмов. Мужские и женские половые клетки (т.е. яйцеклетка и сперма) являются конечным результатом мейоза; они объединяются, чтобы создать новое, генетически отличное потомство.

Сравнительная таблица

Таблица сравнения мейоза и митоза

	Мейоз	Митоз
Тип размножения	Сексуальный	Бесполое
Происходит в	Люди, животные, растения, грибы.	Все организмы.
Генетически	Разные	Идентичный
Пересекая	Да, смешение хромосом может происходить.	Нет, кроссинговер невозможен.
Определение	Тип клеточного воспроизводства, при котором количество хромосом уменьшается вдвое за счет разделения гомологичных хромосом, в результате чего образуются две гаплоидные клетки.	Процесс бесполого размножения, при котором клетка делится на две, образуя копию, с равным количеством хромосом в каждой полученной диплоидной клетке.
Спаривание гомологов	да	Нет
Функция	Генетическое разнообразие через половое размножение.	Клеточное воспроизводство и общий рост и восстановление тела.
Количество подразделений	2	1
Количество произведенных дочерних клеток	4 гаплоидные клетки	2 диплоидные клетки
Номер хромосомы	Уменьшено вдвое.	Остается такой же.
Шаги	(Мейоз 1) Профаза I, Метафаза I, Анафаза I, Телофаза I; (Мейоз 2) Профаза II, Метафаза II, Анафаза II и Телофаза II.	Профаза, Метафаза, Анафаза, Телофаза.
Кариокинез	Встречается в интерфазе I.	Происходит в интерфазе.
Цитокинез	Встречается в телофазе I и телофазе II.	Встречается в телофазе.
Centromeres Сплит	Центромеры разделяются не во время анафазы I, а во время анафазы II.	В анафазе центромеры расщепляются.
Создает	Только половые клетки: женские яйцеклетки или мужские сперматозоиды.	Делает все, кроме половых клеток.
Обнаружил	Оскар Хертвиг	Вальтер Флемминг

Подробное сравнение продолжается ниже.

Различия в целях

Хотя оба типа деления клеток обнаруживаются у многих животных, растений и грибов, митоз встречается чаще, чем мейоз, и выполняет более широкий спектр функций. Митоз не только отвечает за бесполое размножение у одноклеточных организмов, но также способствует росту и восстановлению клеток у многоклеточных организмов, таких как человек. В митозе клетка создает точный клон самой себя. Именно этот процесс стоит за ростом детей во взрослых, заживлением порезов и синяков и даже за отрастанием кожи, конечностей и придатков у таких животных, как гекконы и ящерицы.

Мейоз — это более специфический тип деления клеток (в частности, половых клеток), в результате которого образуются гаметы, яйца или сперма, которые содержат половину хромосом, обнаруженных в родительской клетке. В отличие от митоза с его многочисленными функциями, мейоз имеет узкую, но важную цель: содействие половому размножению. Это процесс, который позволяет детям быть родственниками, но при этом отличаться от их двух родителей.

Мейоз и генетическое разнообразие

Половое размножение использует процесс мейоза для увеличения генетического разнообразия. Потомство, созданное путем бесполого размножения (митоза), генетически идентично своему родительскому, но половые клетки, созданные во время мейоза, отличаются от своих родительских клеток. Некоторые мутации часто возникают во время мейоза. Кроме того, половые клетки имеют только один набор хромосом, поэтому для создания полного набора генетического материала для потомства требуются две половые клетки. Таким образом, потомство может унаследовать гены от обоих родителей и от обеих групп бабушек и дедушек.

Генетическое разнообразие делает популяцию более устойчивой и адаптируемой к окружающей среде, что увеличивает шансы на выживание и эволюцию в долгосрочной перспективе.

Митоз как форма воспроизводства одноклеточных организмов зародился в самой жизни около 3,8 миллиарда лет назад. Считается, что мейоз появился около 1,4 миллиарда лет назад.

Стадии митоза и мейоза

Клетки проводят около 90% своего существования на стадии, известной как межфазный. Поскольку клетки функционируют более эффективно и надежно, когда они маленькие, большинство клеток выполняют обычные метаболические задачи, делятся или умирают, а не просто увеличиваются в интерфазе. Клетки «готовятся» к делению путем репликации ДНК и удвоения центриолей на основе белка. Когда начинается деление клеток, клетки вступают в митотическую или мейотическую фазы.

В митозе конечным продуктом являются две клетки: исходная родительская клетка и новая генетически идентичная дочерняя клетка. Мейоз более сложен и проходит дополнительные фазы для создания четырех генетически разных гаплоидных клеток, которые затем могут объединяться и формировать новое, генетически разнообразное диплоидное потомство.

Диаграмма, показывающая различия между мейозом и митозом. Изображение из OpenStax College.

Стадии митоза

Существует четыре митотических фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. У растительных клеток есть дополнительная фаза, препрофаза, которая возникает перед профазой.

• Во время митотического профаза, ядерная мембрана (иногда называемая «оболочкой») растворяется. Хроматин интерфазы плотно скручивается и конденсируется, пока не станет хромосомами. Эти хромосомы состоят из двух генетически идентичных сестринских хроматид, соединенных центромерой. Центросомы отходят от ядра в противоположных направлениях, оставляя за собой веретенообразный аппарат.

• В метафазамоторные белки, обнаруженные по обе стороны от центромер хромосом, помогают перемещать хромосомы в соответствии с притяжением противостоящих центросом, в конечном итоге размещая их по вертикальной линии по центру клетки; это иногда называют метафазная пластинка или экватор шпинделя.

• Волокна веретена начинают укорачиваться во время анафаза, раздвигая сестринские хроматиды на их центромерах. Эти расщепленные хромосомы тянутся к центросомам, находящимся на противоположных концах клетки, в результате чего многие хроматиды на короткое время кажутся V-образными. Две расщепленные части клетки официально известны как «дочерние хромосомы» на данном этапе клеточного цикла.

• Телофаза является заключительной фазой деления митотических клеток. Во время телофазы дочерние хромосомы прикрепляются к соответствующим концам родительской клетки. Предыдущие фазы повторяются, только в обратном порядке. Веретенообразный аппарат растворяется, и вокруг разделенных дочерних хромосом образуются ядерные мембраны. В этих новообразованных ядрах хромосомы раскручиваются и возвращаются в состояние хроматина.

• Последний процесс —цитокинез— требуется дочери хромосомы стать дочерью клетки. Цитокинез — это не часть процесса клеточного деления, но он знаменует собой конец клеточного цикла и представляет собой процесс, при котором дочерние хромосомы разделяются на две новые уникальные клетки. Благодаря митозу эти две новые клетки генетически идентичны друг другу и своей исходной родительской клетке; теперь они входят в свои собственные межфазные границы.

Стадии мейоза

Есть две первичные стадии мейоза, на которых происходит деление клеток: мейоз 1 и мейоз 2. Обе первичные стадии имеют четыре собственных стадии. Мейоз 1 имеет профазу 1, метафазу 1, анафазу 1 и телофазу 1, а мейоз 2 имеет профазу 2, метафазу 2, анафазу 2 и телофазу 2. Цитокинез также играет роль в мейозе; однако, как и в митозе, это отдельный процесс от самого мейоза, и цитокинез проявляется в другой точке деления.

Мейоз I против Мейоза II

Для более подробного объяснения см. Мейоз 1 против Мейоза 2.

В мейозе 1 половая клетка делится на две гаплоидные клетки (при этом количество хромосом уменьшается вдвое), и основное внимание уделяется обмену аналогичным генетическим материалом (например, геном волос; см. Также генотип против фенотипа). В мейозе 2, который очень похож на митоз, две диплоидные клетки делятся на четыре гаплоидные клетки.

Стадии мейоза I

• Первая мейотическая фаза — это профаза 1. Как и в митозе, ядерная мембрана растворяется, хромосомы развиваются из хроматина, а центросомы раздвигаются, образуя аппарат веретена. Гомологичные (похожие) хромосомы обоих родителей объединяются в пары и обмениваются ДНК в процессе, известном как кроссинговер. Это приводит к генетическому разнообразию. Эти спаренные хромосомы — по две от каждого родителя — называются тетрадами.

• В метафаза 1некоторые волокна веретена прикрепляются к центромерам хромосом. Волокна вытягивают тетрады в вертикальную линию по центру ячейки.

• Анафаза 1 это когда тетрады раздвигаются друг от друга, при этом половина пар идет в одну сторону ячейки, а другая половина — в противоположную сторону. Важно понимать, что в этом процессе движутся целые хромосомы, а не хроматиды, как в случае митоза.

• В какой-то момент между концом анафазы 1 и развитием телофаза 1, цитокинез начинается с разделения клетки на две дочерние клетки. В телофазе 1 аппарат веретена растворяется, и ядерные мембраны развиваются вокруг хромосом, которые теперь находятся на противоположных сторонах родительской клетки / новых клеток.

Стадии мейоза II

• В профаза 2Центросомы образуются и раздвигаются в двух новых клетках. Развивается веретенообразный аппарат, и ядерные мембраны клеток растворяются.

• Волокна веретена соединяются с центромерами хромосом в метафаза 2 и выровняйте хромосомы вдоль экватора клетки.

• В течение анафаза 2центромеры хромосом разрываются, и волокна веретена разрывают хроматиды. Две расщепленные части клеток на данный момент официально известны как «сестринские хромосомы».

• Как и в телофазе 1, телофаза 2 помогает цитокинез, который снова расщепляет обе клетки, в результате чего образуются четыре гаплоидных клетки, называемые гаметами. В этих клетках развиваются ядерные мембраны, которые снова вступают в свои собственные интерфазы.

Самостоятельная работа с учебником (§ 28, с. 109). Ответить на вопросы: Почему все живые организмы смертны? Как теоретически достичь бессмертия клетки и организма в целом?

Урок 20. Жизненный цикл клетки. Митоз. Амитоз

Цель: раскрыть роль размножения как важнейшего процесса, поддерживающего и сохраняющего жизнь на Земле; познакомить учащихся с сущностью жизненного цикла клетки; раскрыть особенности отдельных периодов интерфазы; углубить знания о репликации ДНК; охарактеризовать основной способ деления эукариотических клеток — митоз; раскрыть особенности протекания каждой фазы митоза; создать представление об амитозе.

Средства обучения: модель ДНК, таблицы «Жизненный цикл клетки» и «Удвоение молекулы ДНК», «Стадии митоза».

Ход урока

1. Вводная беседа о роли процесса размножения для поддержания и сохранения жизни на Земле.

2. Изучение нового материала.

1. Объяснение учителя (раскрывается сущность понятия «Жизненный цикл клетки»).

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ

2. Постановка и решение проблемы. Обсуждение вопроса «Возможно ли бессмертие?».

Самостоятельная работа с учебником (§ 28, с. 109). Ответить на вопросы:

• Почему все живые организмы смертны?

• Как теоретически достичь бессмертия клетки и организма в целом?

  Признак для сравнения		Период интерфазы
  		Пресинтетический		Синтетический	Постсинтетический
  Продолжительность	От 2-3 часов до нескольких суток		6-10 часов	2-5 часов
  Время наступления	Сразу после предшествующего деления		По окончании пресинтетического периода	После удвоения хромосом
  События	Рост клетки, накопление энергии, питательных веществ		Удвоение ДНК, синтез белков, увеличение количества РНК	Накопление энергии, синтез белков микротрубочек

  3. Самостоятельная работа с учебником (§ 28, с. 109-110).

Задание. Сравнить периоды интерфазы, заполнив таблицу.

4. Выполнение задания «Реконструкция событий». Задание. Опираясь на таблицу «Удвоение ДНК» и рисунок в учебнике на с. 110, реконструируйте хронологию событий процесса удвоения ДНК (устно).

По окончании выполнения задания обсуждаются его результаты.

5.Объяснение учителя на тему «Способы деления клетки».

Деление клетки = деление ядра + деление цитоплазмы

(кариокинез) (цитокинез).

Способы деления клетки

Митоз

процесс непрямого деления соматических клеток эукариот, в результате которого наследственный материал сначала удваивается, а затем равномерно распределяется между дочерними клетками

Мейоз

особый вид деления клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным.

6. Моделирование.

Используя домашние заготовки, учащиеся моделируют процесс митоза при параллельном моделировании этого же процесса учителем на доске.

7. Совместная работа по заполнению таблицы «Фазы митоза».

Стадия деления клетки

Название фазы

События

Кариокинез

Профаза

1. Укорочение и утолщение удвоенных хромосом.

2. Разрушение ядерной оболочки.

3. Расхождение центриолей к полюсам клетки; образование веретена деления

Метафаза

1. Удвоенные хромосомы выстраиваются на экваторе клетки.

2. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом

Анафаза

1. Образование дочерних хромосом.

2. Расхождение их к разным полюсам клетки

Телофаза

1. Достижение дочерними хромосомами полюсов клетки.

2. Формирование ядерной оболочки.

3. Исчезновение веретена деления

Цитокинез

1. Деление цитоплазмы и образование новых клеточных мембран.

2. Образование двух дочерних клеток с диплоидным набором хромосом

8. Составление схемы «Амитоз».

III. Обобщение и закрепление изученного материала.

Задание 1.

а) Исключить из данного перечня лишнее понятие:

интерфаза, трансляция, деление клетки, период покоя, клеточный цикл.

б) Используя необходимые понятия (из данных выше), составить формулу митотического цикла.

Задание 2. Расставить номера событий процесса удвоения ДНК в порядке их осуществления.

1. Образование одиночных («свободных») цепей ДНК.

2. Образование «дочерних» молекул ДНК.

3. Взаимодействие свободных нуклеотидов с одиночными цепями ДНК по принципу комплементарности.

4. Разрыв водородных связей в «материнской» молекуле ДНК.

Задание 3. Осуществить репликацию данной цепи ДНК:

-А-А-Ц-Г-А-Т-Т-Ц-Г-А-Ц-Т-Г-.

Домашнее задание: § 28-29; записи в тетрадях; письменно ответить на вопрос «Каково биологическое значение митоза?».

Сравнительная таблица по теме «Митоз, мейоз», 9-10 класс | Учебно-методический материал по биологии (9 класс) на тему:

	МИТОЗ	МЕЙОЗ
С Х О Д С Т В А	1. Сходные механизмы, с помощью которых хромосомы и др. клеточные органеллы реплицируются. 2. Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение хромосом, спирализация и удвоение молекул ДНК. 3. Сходны механизмы перемещения структур. 4. Сходны механизмы цитокинеза. 5. Имеют одинаковые фазы деления.
О Т Л И Ч И Я	1. Одно деление	1. Два деления
	2. В интерфазе – набор хромосом 2n.	2. В интерфазе I – набор хромосом 2n, в интерфазе II – набор хромосом 1n.
	3. В профазе гомологичные хромосомы обособлены, хиазмы не образуются, кроссинговер не происходит.	3. В профазе I гомологичные хромосомы конъюгируют, хиазмы образуются, кроссинговер может быть.
	4. В метафазе по экватору выстраиваются хромосомы.	4. В метафазе I по экватору выстраиваются биваленты (гомологичные хромосомы).
	5. В анафазе – расхождение к полюсам хроматид. Хроматиды идентичны.	5. В анафазе I – расхождение к полюсам гомологичных хромосом (состоящих из двух хроматид). Хромосомы неидентичны.
	6. Образуются 2 дочерние клетки с 2n набором хромосом (подобно родительской клетке).	6. Образуются 4 клетки с n набором хромосом. Число хромосом в дочерних клетках вдвое меньше, чем в родительских. Дочерние клетки содержат только по одной из каждой пары гомологичных хромосом.
	7. При образовании соматических клеток и при образовании гамет у растений с чередованием поколений.	7. При гаметогенезе у животных и спорогенезе у растений.

Митоз | Лабораторное руководство по биологии I

Цели обучения

Пройдя лабораторную работу по митозу, вы должны уметь:

• определяют следующие термины: хромосома, веретено, центромера, центросома, гаметы, соматический, цитокинез, борозда дробления, гомологи (гомологичные хромосомы),
• перечислить стадии клеточного цикла в порядке
• описывают клеточные события, которые происходят во время интерфазы (не забудьте включить определенные части интерфазы, такие как G1, S и G2).
• описывает общий процесс митоза (какова цель и результат митоза)
• описывают события профазы митоза
• описывают события метафазы митоза
• описывают события анафазы митоза
• описывают события телофазы митоза
• объясните, что означает число диплоидной хромосомы по сравнению с числом гаплоидной хромосомы
• , если задан номер хромосомы родительской клетки, определить, каким будет номер хромосомы дочерних клеток после митоза

Слайд-шоу

Введение

Согласно клеточной теории биологии, все клетки возникают из уже существующих клеток.У эукариот это обычно происходит в процессе деления митотических клеток, который включает отдельные, но часто скоординированные процессы цитокинеза (деление цитоплазмы и органелл) и митоза (деление ядра и связанной ДНК). Митоз без одновременного цитокинеза приводит к образованию многоядерных клеток, таких как те, которые естественным образом обнаруживаются в скелетных и сердечных мышцах. Деление митотических клеток приводит к производству генетически идентичных дочерних клеток из существующих родительских клеток.Деление митотических клеток используется для бесполого размножения, роста и восстановления. Мейоз — это еще одна форма деления клеток у эукариот, которая приводит к производству гамет. В то время как процесс митоза является непрерывным процессом внутри клеточного цикла (то есть он не происходит дискретными шагами), биологи являются классификаторами и склонны разделять вещи на дискретные категории. Митоз обычно делится на четыре основных фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Вы можете обнаружить, что в некоторых описаниях митоза процесс подразделяется на прометафазу между профазой и метафазой.В этом упражнении мы будем рассматривать прометафазу как компонент профазы.

Часть 1. Схема митоза

Используя рисунки 1–4, нарисуйте фазы митоза и в пространстве, предоставленном справа, опишите события каждой фазы, используя номер хромосомы 6 (2n = 6).

Рисунок 1. Prophase

Рисунок 2. Метафаза

Рисунок 3. Анафаза

Рисунок 4. Телофаза

Введение

У растений деление клеток обычно происходит в меристематических тканях, где растение активно растет, на верхушках корней и побегов.Корень лука можно условно разделить на четыре области:

1. Защитная ткань корня, состоящая в основном из мертвых клеток
2. меристематических клеток, быстро делящихся тканью, расположенных сразу за корневой крышкой
3. удлиняющихся клеток, расположенных сразу за меристематической тканью
4. зрелые и специализированные клетки корневых волосков и других тканей растений

Вы будете исследовать клетки меристематической ткани, расположенные сразу за крышкой корня на сужающемся конце кончика корня.

Материалы

1. Составной микроскоп
2. Слайд для верхушки корня лука

Процедура

1. На рисунке 5 ниже определите фазу митоза и напишите название фазы под каждой диаграммой. Клетки проходят через клеточный цикл в соответствующей временной последовательности, и вы, вероятно, будете использовать один и тот же термин несколько раз. Хотя технически это не фаза митоза, вы можете использовать «интерфазу» для некоторых клеток, но вы не должны использовать «цитокинез».”
2. Поднесите предметное стекло лукового корня к свету и обратите внимание, что на предметном стекле есть несколько продольных участков. Изучите все разделы на слайде. Найдите меристематическую ткань, чтобы наблюдать фазы митоза с использованием высокой мощности.
3. Найдите на слайде каждую фазу митоза. Когда вы определите местонахождение каждого этапа, ваш инструктор будет проверять, правильно ли вы написали, и подписывать лист бумаги. После того, как вы получили подтверждение от своего инструктора, нарисуйте ячейку в таблице 1.

Рисунок 5.Митоз в верхушке корня лука

,00

Таблица 1. Найдите, определите и изобразите фазы митоза в кончике корня лука и бластуле сига.
	Наконечник корня лука	Бластула сига
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза

Митоз бластулы сига

Введение

В то время как клетки корня лука имеют тенденцию располагаться плоско, бластула сига имеет более сферическую форму.В результате клетки сига ориентированы менее упорядоченно, чем обычные, узорчатые. Когда часть бластулы вырезается, некоторые митотические фигуры будут видны и знакомы, как в кончике корня, но другие клетки будут вырезаны, так что многие митотические фигуры могут иметь незнакомый или нетипичный вид. Не обращайте на них внимания и сосредоточьтесь на тех, которые хорошо видны. В результате обнаружение каждой стадии митоза может потребовать дополнительных поисков в бластуле сига.

Материалы

1. Составной микроскоп
2. Препарат бластулы сига

Процедура

1. На рисунке 6 определите фазу митоза и напишите название фазы под каждой диаграммой.Клетки проходят через клеточный цикл в соответствующей временной последовательности, и вы, вероятно, будете использовать один и тот же термин несколько раз. Хотя технически это не фаза митоза, вы можете использовать «интерфазу» для некоторых клеток, но вы не должны использовать «цитокинез».
2. Поднесите предметное стекло бластулы сига к свету и обратите внимание, что на предметном стекле есть несколько секций. Изучите все разделы на слайде, используя высокую мощность, чтобы определить все фазы митоза.
3. Найдите на слайде каждую фазу митоза.Когда вы определите местонахождение каждого этапа, ваш инструктор будет проверять, правильно ли вы написали, и подписывать лист бумаги. После того, как вы получили подтверждение от своего инструктора, нарисуйте ячейку в таблице 1.

Рисунок 6. Митоз бластулы сига.

Вопросы

1. Чем отличается цитокинез между растительными и животными клетками?
2. Какие специфические функции выполняются во время интерфазы, которые подготавливают клетку к делению. (Их нельзя наблюдать в световой микроскоп.)
3. Этикетка Рисунок 7 со стадиями клеточного цикла (интерфаза, G1, S, G2, M).

стадий митоза (клеточное деление)

Все живое состоит из клеток. Каждый человек начинает жизнь как оплодотворенный человеческий эмбрион с одной клеткой и к зрелому возрасту превратился в пять триллионов клеток благодаря процессу клеточного деления, называемому митозом. Митоз возникает всякий раз, когда необходимы новые клетки. Без него клетки вашего тела не могли бы воспроизводиться, и жизнь в том виде, в каком вы ее знаете, не существовала бы.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Митоз — это процесс деления клетки, при котором одна клетка делится на две генетически идентичные дочерние клетки. Пять стадий митоза — это интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза

Митоз начинается с профазы, которая возникает после начальной подготовительной стадии, которая происходит во время интерфазы — фазы «покоя» между делениями клеток.

На ранней профазе клетка начинает разрушать одни структуры и создавать другие, готовясь к делению хромосом.Дублированные хромосомы из интерфазы конденсируются, что означает, что они уплотняются и плотно скручиваются. Ядерная оболочка разрушается, и на краях делящейся клетки образуется устройство, известное как митотическое веретено. Веретено состоит из прочных белков, называемых микротрубочками, которые являются частью «скелета» клетки и управляют делением клетки за счет удлинения. Веретено постепенно удлиняется во время профазы. Его роль заключается в организации хромосом и их перемещении во время митоза.

К концу стадии профазы ядерная оболочка разрушается, и микротрубочки достигают от каждого полюса клетки до экватора клетки. Кинетохоры, специализированные области в центромерах хромосом — участки ДНК, где сестринские хроматиды наиболее тесно связаны, — прикрепляются к типу микротрубочек, называемых кинетохорными волокнами. Эти волокна взаимодействуют с полярными волокнами веретена, соединяющими кинетохоры с полярными волокнами, что стимулирует миграцию хромосом к центру клетки.Эту часть процесса иногда называют прометафазой, потому что она происходит непосредственно перед метафазой.

Метафаза

В самом начале стадии метафазы пары конденсированных хромосом выстраиваются вдоль экватора вытянутой клетки. Поскольку они уплотнены, им легче двигаться, не запутываясь.

Некоторые биологи фактически разделяют метафазу на две фазы: прометафазу и истинную метафазу.

Во время прометафазы ядерная мембрана полностью исчезает.Затем начинается настоящая метафаза. В клетках животных две пары центриолей выстраиваются на противоположных полюсах клетки, а полярные волокна продолжают тянуться от полюсов к центру клетки. Хромосомы перемещаются случайным образом, пока не прикрепятся с обеих сторон центромер к полярным волокнам.

Хромосомы выстраиваются в метафазной пластинке под прямым углом к ​​полюсам веретена и удерживаются там равными силами полярных волокон, оказывающих давление на центромеры хромосом. (Метафазная пластинка — это не физическая структура — это просто термин, обозначающий плоскость, на которой выстраиваются хромосомы.

Перед тем, как перейти к стадии анафазы, клетка проверяет, что все хромосомы находятся на метафазной пластинке, а их кинетохоры правильно прикреплены к микротрубочкам. Это известно как контрольная точка шпинделя. Эта контрольная точка гарантирует, что пары хромосом, также называемые сестринскими хроматидами, равномерно распределяются между двумя дочерними клетками на стадии анафазы. Если хромосома неправильно выровнена или прикреплена, клетка прекратит деление, пока проблема не будет устранена.

В редких случаях клетка не прекращает деление, и во время митоза допускаются ошибки.Это может привести к изменениям ДНК, которые потенциально могут привести к генетическим нарушениям.

Анафаза

Во время анафазы сестринские хроматиды притягиваются к противоположным полюсам (концам) удлиненной клетки. Белковый «клей», удерживающий их вместе, распадается, позволяя им разойтись. Это означает, что дублированные копии ДНК клетки оказываются по обе стороны от клетки и готовы к полному делению. Каждая сестринская хроматида теперь представляет собой собственную «полную» хромосому. Теперь их называют дочерними хромосомами.На этом этапе микротрубочки укорачиваются, что позволяет начать процесс разделения клеток.

Дочерние хромосомы проходят через механизм веретена, чтобы достичь противоположных полюсов клетки. Когда хромосомы приближаются к полюсу, они сначала мигрируют центромеры, и волокна кинетохор укорачиваются.

Чтобы подготовиться к телофазе, два полюса клетки раздвигаются дальше. По завершении анафазы каждый полюс содержит полный набор хромосом.

На этом этапе начинается цитокинез.Это деление цитоплазмы исходной клетки, которое продолжается на стадии телофазы.

Телофаза

В стадии телофазы деление клетки почти завершено. Ядерная оболочка, которая ранее была разрушена, чтобы позволить микротрубочкам получить доступ и рекрутировать хромосомы к экватору делящейся клетки, превращается в две новые ядерные оболочки вокруг разделенных сестринских хроматид.

Полярные волокна продолжают удлиняться, и ядра начинают формироваться на противоположных полюсах, создавая ядерные оболочки из оставшихся частей ядерной оболочки родительской клетки, а также частей эндомембранной системы.Митотическое веретено разбивается на его строительные блоки, и образуются два новых ядра — по одному для каждого набора хромосом. Во время этого процесса вновь появляются ядерные мембраны и ядрышки, а хроматиновые волокна хромосом раскрываются, возвращаясь к своей предыдущей форме, похожей на струны.

После телофазы митоз почти завершен — генетическое содержимое одной клетки было разделено поровну на две клетки. Однако деление клеток не завершено, пока не произойдет цитокинез.

Цитокинез

Цитокинез — это деление цитоплазмы клетки, начинающееся до окончания анафазы и завершающееся вскоре после стадии телофазы митоза.

Во время цитокинеза в клетках животных кольцо белков, называемых актином и миозином (те же белки, что и в мышцах), сжимает удлиненную клетку в две совершенно новые клетки. Полоса волокон, состоящая из белка, называемого актином, отвечает за защемление, создавая складку, называемую бороздой расщепления.

В растительных клетках этот процесс отличается, потому что они имеют клеточную стенку и слишком жесткие, чтобы их можно было разделить таким образом. В клетках растений структура, называемая клеточной пластиной, образуется в середине клетки, разделяя ее на две дочерние клетки, разделенные новой стенкой.

В этот момент цитоплазма, жидкость, в которой купаются все клеточные компоненты, поровну делится между двумя новыми дочерними клетками. Каждая дочерняя клетка генетически идентична, содержит собственное ядро ​​и полную копию ДНК организма. Дочерние клетки теперь начинают свой собственный клеточный процесс и могут сами повторять процесс митоза в зависимости от того, кем они становятся.

Интерфаза

Почти 80 процентов жизни клетки проходит в интерфазе, которая является стадией между митотическими циклами.

Во время интерфазы деления не происходит, но клетка проходит период роста и готовится к делению. Клетки содержат множество белков и структур, называемых органеллами, которые должны реплицироваться при подготовке к удвоению. ДНК клетки дублируется на этом этапе, создавая по две копии каждой цепи ДНК, называемой хромосомой. Хромосома — это молекула ДНК, которая несет всю или часть наследственной информации организма.

Сама интерфаза разделена на разные фазы: фаза G1, фаза S и фаза G2.Фаза G1 — это период до синтеза ДНК, в течение которого клетка увеличивается в размерах. Во время фаз G1 клетки растут и контролируют свое окружение, чтобы определить, следует ли им инициировать еще один раунд клеточного деления.

Во время узкой S-фазы синтезируется ДНК. Затем следует фаза G2, когда клетка синтезирует белки и продолжает расти. Во время фазы G2 клетки проверяют, успешно ли завершилась репликация ДНК, и производят необходимый ремонт.

Не все ученые классифицируют интерфазу как стадию митоза, потому что это не активная стадия. Однако этот подготовительный этап важен до того, как произойдет какое-либо фактическое деление клеток.

Типы клеток

Прокариотические клетки, такие как бактерии, проходят тип деления клеток, известный как бинарное деление. Это включает репликацию хромосом клетки, сегрегацию скопированной ДНК и расщепление цитоплазмы родительской клетки. Бинарное деление создает две новые ячейки, идентичные исходной ячейке.

С другой стороны, эукариотические клетки могут делиться посредством митоза или мейоза. Митоз — более распространенный процесс, потому что только эукариотические клетки, размножающиеся половым путем, могут проходить через мейоз. Все эукариотические клетки, независимо от их размера или количества клеток, могут проходить митоз. Клетки живого организма, не являющиеся репродуктивными, называются соматическими клетками и важны для выживания эукариотических организмов. Жизненно важно, чтобы соматические родительские и дочерние (дочерние) клетки не отличались друг от друга.

Митоз против мейоза

Клетки делятся во время митоза, производя диплоидные клетки (клетки, которые идентичны друг другу) и родительскую клетку. Люди диплоидны, то есть у них есть две копии каждой хромосомы. Они наследуют по одной копии каждой хромосомы от своей матери и по одной копии каждой от отца. Митоз используется для роста, восстановления и бесполого размножения.

Мейоз — это еще один тип деления клеток, но клетки, образующиеся во время мейоза, отличаются от клеток, образующихся во время митоза.

Мейоз используется для производства мужских и женских гамет, клеток с половиной нормального числа хромосом, которые используются только для полового размножения. Клетка человеческого тела содержит 46 хромосом, расположенных в 23 пары. Гаметы представляют собой сперматозоиды или яйцеклетки и содержат всего 23 хромосомы. Вот почему мейоз иногда называют редукционным делением.

Почему клетки делятся

Все организмы должны производить генетически идентичные дочерние клетки. Одноклеточные организмы делают это для размножения.Каждая из образовавшихся клеток представляет собой отдельный организм. Многоклеточные организмы делят клетки по трем причинам: рост, восстановление и замена.

Многоклеточные организмы могут расти двумя способами — увеличивая размер своих клеток или увеличивая количество клеток. Последний вариант достигается путем митоза.

Митоз является важной частью всего клеточного цикла, потому что это точка, в которой клетка передает свою генетическую информацию дочерним клеткам. Подразделение также обеспечивает доступность новых клеток в качестве замены, когда старые клетки в организме умирают.

Когда клетки повреждены, их необходимо отремонтировать. Их заменяют идентичные ячейки, способные выполнять точно такую ​​же работу.

Все элементы необходимо заменить в какой-то момент их срока службы. Эритроцитов хватает примерно на три месяца, а клеток кожи и того меньше. Идентичные клетки продолжают работу клеток, которые они заменяют.

Стадии митоза

Митоз производит две дочерние клетки с идентичным генетическим материалом. Они также генетически идентичны родительской клетке.Митоз имеет пять различных стадий: интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Процесс деления клеток завершается только после цитокинеза, который происходит во время анафазы и телофазы. Каждая стадия митоза необходима для репликации и деления клеток.

Митоз и мейоз — сравнительная таблица, видео и изображения

Клетки делятся и размножаются двумя способами: митозом и мейозом. Митоз — это процесс деления клеток, в результате которого из одной родительской клетки развиваются две генетически идентичные дочерние клетки. Мейоз , с другой стороны, представляет собой деление зародышевой клетки, включающее два деления ядра и дающее начало четырем гаметам или половым клеткам, каждая из которых обладает половиной количества хромосом исходной клетки.

Митоз используется одноклеточными организмами для размножения; он также используется для органического роста тканей, волокон и мембран. Мейоз встречается при половом размножении организмов. Мужские и женские половые клетки (т.е. яйцеклетка и сперма) являются конечным результатом мейоза; они объединяются, чтобы создать новое, генетически отличное потомство.

Различия в целях

Хотя оба типа деления клеток встречаются у многих животных, растений и грибов, митоз встречается чаще, чем мейоз, и выполняет более широкий спектр функций. Митоз не только отвечает за бесполое размножение у одноклеточных организмов, но также способствует росту и восстановлению клеток у многоклеточных организмов, таких как люди. В митозе клетка создает точный клон самой себя. Этот процесс является причиной роста детей во взрослых, заживления порезов и синяков и даже отрастания кожи, конечностей и придатков у таких животных, как гекконы и ящерицы.

Мейоз — это более специфический тип деления клеток (в частности, половых клеток), в результате которого образуются гаметы, яйцеклетки или сперматозоиды, которые содержат половину хромосом, обнаруженных в родительской клетке. В отличие от митоза с его множеством функций, мейоз имеет узкую, но важную цель: содействие половому размножению. Это процесс, который позволяет детям быть родственниками, но при этом отличаться от их двух родителей.

Мейоз и генетическое разнообразие

Половое размножение использует процесс мейоза для увеличения генетического разнообразия.Потомство, созданное путем бесполого размножения (митоза), генетически идентично своему родительскому, но половые клетки, созданные во время мейоза, отличаются от своих родительских клеток. Некоторые мутации часто возникают во время мейоза. Кроме того, половые клетки имеют только один набор хромосом, поэтому для создания полного набора генетического материала для потомства требуются две половые клетки. Таким образом, потомство может унаследовать гены от обоих родителей и от обеих групп бабушек и дедушек.

Генетическое разнообразие делает популяцию более устойчивой и адаптируемой к окружающей среде, что увеличивает шансы на выживание и эволюцию в долгосрочной перспективе.

Митоз как форма размножения одноклеточных организмов зародился в самой жизни около 3,8 миллиарда лет назад. Считается, что мейоз появился около 1,4 миллиарда лет назад.

Стадии митоза и мейоза

Клетки проводят около 90% своего существования на стадии, известной как интерфаза . Поскольку клетки функционируют более эффективно и надежно, когда они маленькие, большинство клеток выполняют регулярные метаболические задачи, делятся или умирают, а не просто увеличиваются в интерфазе.Клетки «готовятся» к делению путем репликации ДНК и дублирования центриолей на основе белка. Когда начинается деление клеток, они вступают либо в митотическую, либо в мейотическую фазы.

Конечным продуктом митоза являются две клетки: исходная родительская клетка и новая генетически идентичная дочерняя клетка. Мейоз более сложен и проходит дополнительные фазы для создания четырех генетически различных гаплоидных клеток, которые затем могут объединяться и формировать новое, генетически разнообразное диплоидное потомство.

Диаграмма, показывающая различия между мейозом и митозом. Изображение из OpenStax College.

Стадии митоза

Существует четыре митотических фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. У растительных клеток есть дополнительная фаза, препрофаза, которая возникает перед профазой.

• Во время митотической профазы ядерная мембрана (иногда называемая «оболочкой») растворяется. Хроматин Interphase плотно скручивается и конденсируется, пока не станет хромосомами.Эти хромосомы состоят из двух генетически идентичных сестринских хроматид, соединенных центромерой. Центросомы отходят от ядра в противоположных направлениях, оставляя за собой веретенообразный аппарат.

• В метафазе моторные белки, обнаруженные по обе стороны от центромер хромосом, помогают перемещать хромосомы в соответствии с притяжением противостоящих центросом, в конечном итоге размещая их по вертикальной линии по центру клетки; это иногда называют метафазной пластиной или экватором шпинделя .

• Волокна веретена начинают укорачиваться во время анафазы , раздвигая сестринские хроматиды в их центромерах. Эти расщепленные хромосомы тянутся к центросомам, находящимся на противоположных концах клетки, в результате чего многие хроматиды на короткое время выглядят V-образными. Две расщепленные части клетки официально известны как «дочерние хромосомы» на данном этапе клеточного цикла.

• Телофаза — заключительная фаза деления митотических клеток.Во время телофазы дочерние хромосомы прикрепляются к соответствующим концам родительской клетки. Предыдущие фазы повторяются, только в обратном порядке. Веретенообразный аппарат растворяется, и вокруг разделенных дочерних хромосом образуются ядерные мембраны. В этих новообразованных ядрах хромосомы раскручиваются и возвращаются в состояние хроматина.

• Один заключительный процесс — цитокинез — необходим для того, чтобы дочерние хромосомы стали дочерними клетками .Цитокинез — это , а не часть процесса клеточного деления, но он отмечает конец клеточного цикла и представляет собой процесс, посредством которого дочерние хромосомы разделяются на две новые уникальные клетки. Благодаря митозу эти две новые клетки генетически идентичны друг другу и своей исходной родительской клетке; теперь они входят в свои собственные межфазные границы.

Стадии мейоза

Есть две основные стадии мейоза, на которых происходит деление клеток: мейоз 1 и мейоз 2.Обе основные стадии состоят из четырех отдельных стадий. Мейоз 1 имеет профазу 1, метафазу 1, анафазу 1 и телофазу 1, тогда как мейоз 2 имеет профазу 2, метафазу 2, анафазу 2 и телофазу 2. Цитокинез также играет роль в мейозе; однако, как и в митозе, это отдельный процесс от самого мейоза, и цитокинез проявляется в другой точке деления.

Мейоз I в сравнении с Мейозом II

Для более подробного объяснения см. Мейоз 1 против Мейоза 2.

В мейозе 1 половая клетка делится на две гаплоидные клетки (при этом количество хромосом уменьшается вдвое), и основное внимание уделяется обмену сходным генетическим материалом (например,g., ген волос; см. также генотип против фенотипа). В мейозе 2, который очень похож на митоз, две диплоидные клетки делятся на четыре гаплоидные клетки.

Стадии мейоза I

• Первая мейотическая фаза — профаза 1 . Как и в митозе, ядерная мембрана растворяется, хромосомы развиваются из хроматина, а центросомы раздвигаются, создавая аппарат веретена. Гомологичные (похожие) хромосомы обоих родителей объединяются в пары и обмениваются ДНК в процессе, известном как кроссинговер.Это приводит к генетическому разнообразию. Эти спаренные хромосомы — по две от каждого родителя — называются тетрадами.

• В метафазе 1 некоторые волокна веретена прикрепляются к центромерам хромосом. Волокна вытягивают тетрады в вертикальную линию по центру ячейки.

• Анафаза 1 — это когда тетрады раздвигаются друг от друга, при этом половина пар идет в одну сторону ячейки, а другая половина — в противоположную сторону.Важно понимать, что в этом процессе движутся целые хромосомы, а не хроматиды, как в случае митоза.

• В какой-то момент между концом анафазы 1 и развитием телофазы 1 цитокинез начинает разделять клетку на две дочерние клетки. В телофазе 1 аппарат веретена растворяется, и ядерные мембраны развиваются вокруг хромосом, которые теперь находятся на противоположных сторонах родительской клетки / новых клеток.

Стадии мейоза II

• В профазе 2 центросомы образуются и раздвигаются в двух новых клетках.Развивается веретенообразный аппарат, и ядерные мембраны клеток растворяются.

• Волокна веретена соединяются с центромерами хромосомы в метафазе 2 и выстраивают хромосомы вдоль экватора клетки.

• Во время анафазы 2 центромеры хромосом ломаются, и волокна веретена разрывают хроматиды. Две расщепленные части клеток на данный момент официально известны как «сестринские хромосомы».

• Как и в телофазе 1, телофазе 2 способствует цитокинез, который снова расщепляет обе клетки, в результате чего образуются четыре гаплоидные клетки, называемые гаметами.В этих клетках развиваются ядерные мембраны, которые снова вступают в свои собственные интерфазы.

Список литературы

Митоз и цитокинез | Протокол

10.6: Митоз и цитокинез

В эукариотических клетках клеточный цикл — цикл деления — разделен на отдельные, скоординированные клеточные процессы, которые включают рост клеток, репликацию ДНК / дупликацию хромосом, распределение хромосом по дочерним клеткам и, наконец, деление клетки.Клеточный цикл жестко регулируется его регуляторными системами, а также внеклеточными сигналами, влияющими на пролиферацию клеток.

Процессы клеточного цикла протекают в течение примерно 24 часов (в типичных клетках человека) и состоят из двух основных различимых стадий. Первая стадия — репликация ДНК во время S-фазы интерфазы. Второй этап — митотическая (М) фаза, которая включает разделение дублированных хромосом на два новых ядра (митоз) и цитоплазматическое деление (цитокинез).Две фазы разделены интервалами (пробелы G ₁ и G ₂ ), во время которых клетка готовится к репликации и делению.

Процесс митоза

Митоз можно разделить на пять различных стадий: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Цитокинез, который начинается во время анафазы или телофазы (в зависимости от клетки), является частью M-фазы, но не митозом.

Профаза

Когда клетка входит в митоз, ее реплицированные хромосомы начинают конденсироваться и становятся видимыми в виде нитевидных структур с помощью белков, известных как конденсины.Аппарат митотического веретена начинает формироваться между центросомами, которые дублировались во время S фазы, и мигрировать к противоположным полюсам клетки. Веретено состоит из нитевидных структур, называемых микротрубочками, которые состоят из мономеров белка тубулина. Микротрубочки веретена начинают расширяться в сторону конденсированных хромосом. Ядрышко, компонент ядра, производящий рибосомы, исчезает, что указывает на надвигающийся распад ядра.

Прометафаза

Во время прометафазы филаменты микротрубочек из аппарата веретена продолжают расти, и хромосомы заканчивают конденсацию.Ядерная оболочка полностью разрушается, высвобождая хромосомы. Некоторые микротрубочки прикрепляются к высвободившимся хромосомам, связываясь в белковой структуре, называемой кинетохорой, которая присутствует на центромере каждой пары сестринских хроматид. Микротрубочки веретена с противоположных полюсов прикрепляются к кинетохорам и захватывают конденсированные пары сестринских хроматид. Микротрубочки веретена, которые не прикрепляются к хромосомам — полярные и астральные микротрубочки — помогают раздвигать веретена и закреплять полюса веретена на клеточной мембране.

Метафаза

Микротрубочки веретена выравнивают каждую пару полностью конденсированных сестринских хроматид вдоль экватора клетки — в метафазной пластинке. Теперь клетка готова к делению.

Анафаза

Микротрубочки от противоположных полюсов веретена, которые прикреплены к кинетохорной структуре, укорачивают и разделяют сестринские хроматиды на центромере. Белки слипчивости, которые удерживают хроматиды вместе, теперь разрушаются. Укорочение микротрубочек кинетохор заставляет каждую хроматиду пары — теперь называемую хромосомами — мигрировать к противоположному полюсу.

Телофаза

Как только хромосомы достигают противоположных полюсов клетки, они деконденсируются и раскручиваются, образуя хроматин. Филаменты микротрубочек веретена деполимеризуются в мономеры тубулина, которые затем используются в качестве элементов цитоскелета в дочерних клетках. Ядерные оболочки снова собираются вокруг каждого набора хромосом.

Цитокинез

Во время цитокинеза в клетках животных актиновые филаменты образуют сократительное кольцо в плазматической мембране, создавая борозду расщепления, которая в конечном итоге сдавливает клетку надвое.В клетках растений везикулы из аппарата Гольджи, несущие глюкозу, ферменты и структурные белки, соединяются, чтобы сформировать новую клеточную пластинку на месте бывшей метафазной пластинки. Растущая клеточная пластинка сливается с плазматическими мембранами на каждой стороне, в конечном итоге формируя новую клеточную стенку, которая делит клетку на две части.

Митоз завершен, генерируются две дочерние клетки, идентичные родительской клетке. В большинстве клеток человека митоз составляет около одного часа из примерно 24-часового клеточного цикла.

---

Рекомендуемая литература

Гертин, Дэвид А., Сюзанна Траутманн и Даннел МакКоллум. «Цитокинез у эукариот». Microbiol. Мол. Биол. Ред. 66, нет. 2 (1 июня 2002 г.): 155–78. [Источник]

10.2 клеточный цикл | Texas Gateway

Митотическая фаза — это многоступенчатый процесс, в ходе которого дублированные хромосомы выравниваются, разделяются и переходят в две новые идентичные дочерние клетки.Первая часть митотической фазы называется кариокинезом или делением ядра. Вторая часть митотической фазы, называемая цитокинезом, — это физическое разделение цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки.

Кариокинез (митоз)

Кариокинез, также известный как митоз, делится на ряд фаз — профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза, которые приводят к делению ядра клетки (рис. 10.8).

Ежедневное подключение для курсов AP®

Эти почкующиеся растения демонстрируют бесполое размножение, одну из основных целей митоза.Две другие цели — рост и ремонт.

Какое из следующих утверждений лучше всего описывает взаимосвязь между митозом и бесполым размножением?

1. Митоз — это процесс, который может привести к бесполому размножению.
2. Митоз — это процесс, который всегда приводит к бесполому размножению.
3. Бесполое размножение — это процесс, который всегда приводит к митозу.
4. Бесполое размножение — это процесс, который может привести к митозу.

Визуальное соединение

Рисунок 10.8 Кариокинез (или митоз) делится на пять стадий: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Изображения внизу были сделаны с помощью флуоресцентной микроскопии (отсюда черный фон) клеток, искусственно окрашенных флуоресцентными красителями: синяя флуоресценция указывает на ДНК (хромосомы), а зеленая флуоресценция указывает на микротрубочки (веретенообразный аппарат). (кредит рисунков митоза : модификация работы Марианы Руис Вильярреал; кредит микрофотографий : модификация работы Роя ван Хисбина; кредит микрофотография цитокинеза : Центр Уодсворта / Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк; данные шкалы от Мэтта Рассел)

Что из следующего является правильным порядком событий в митозе?

1. Сестринские хроматиды выстраиваются в линию метафазной пластинки.Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Ядро реформируется, и клетка делится. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются.
2. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Сестринские хроматиды выстраиваются у метафазной пластинки. Ядро реформируется, и клетка делится.
3. Кинетохора прикрепляется к белкам когезина. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке.Кинетохора разрушается, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.
4. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.

Во время профазы, первой фазы , ядерная оболочка начинает диссоциировать на маленькие пузырьки, а мембранные органеллы (такие как комплекс Гольджи или аппарат Гольджи и эндоплазматический ретикулум) фрагментируются и рассеиваются по направлению к периферии клетки.Ядрышко исчезает (разойдется). Центросомы начинают двигаться к противоположным полюсам клетки. Микротрубочки, которые образуют митотическое веретено, проходят между центросомами, раздвигая их дальше друг от друга по мере удлинения волокон микротрубочек. Сестринские хроматиды начинают более плотно сплетаться с помощью белков конденсина и становятся видимыми под световым микроскопом.

Во время прометафазы, фазы первого изменения , многие процессы, которые были начаты в профазе, продолжают развиваться.Остатки фрагмента ядерной оболочки. Митотическое веретено продолжает развиваться, поскольку все больше микротрубочек собираются и растягиваются по длине бывшей ядерной области. Хромосомы становятся более конденсированными и дискретными. Каждая сестринская хроматида развивает белковую структуру, называемую кинетохорой, в центромерной области (рис. 10.9). Белки кинетохоры привлекают и связывают микротрубочки митотического веретена. Когда микротрубочки веретена отходят от центросом, некоторые из этих микротрубочек входят в контакт и прочно связываются с кинетохорами.Как только митотическое волокно прикрепляется к хромосоме, хромосома будет ориентирована до тех пор, пока кинетохоры сестринских хроматид не окажутся напротив противоположных полюсов. В конце концов, все сестринские хроматиды будут прикреплены своими кинетохорами к микротрубочкам с противоположных полюсов. Микротрубочки веретена, которые не взаимодействуют с хромосомами, называются полярными микротрубочками. Эти микротрубочки перекрывают друг друга на полпути между двумя полюсами и способствуют удлинению клеток. Астральные микротрубочки расположены около полюсов, помогают в ориентации веретена и необходимы для регуляции митоза.

Рис. 10.9. Во время прометафазы микротрубочки митотического веретена с противоположных полюсов прикрепляются к каждой сестринской хроматиде на кинетохоре. В анафазе связь между сестринскими хроматидами нарушается, и микротрубочки тянут хромосомы к противоположным полюсам.

Во время метафазы, фазы изменения , все хромосомы выровнены в плоскости, называемой метафазной пластиной, или экваториальной плоскостью, посередине между двумя полюсами клетки. Сестринские хроматиды все еще плотно связаны друг с другом с помощью белков когезина.В это время хромосомы максимально уплотнены.

Во время анафазы, восходящей фазы , когезиновые белки деградируют, и сестринские хроматиды разделяются на центромере. Каждая хроматида, теперь называемая хромосомой, быстро тянется к центросоме, к которой прикреплена ее микротрубочка. Клетка становится заметно удлиненной (овальной формы), когда полярные микротрубочки скользят друг относительно друга в метафазной пластинке, где они перекрываются.

Во время телофазы, фазы расстояния , хромосомы достигают противоположных полюсов и начинают деконденсироваться (распутываться), расслабляясь в конфигурацию хроматина.Митотические веретена деполимеризуются в мономеры тубулина, которые будут использоваться для сборки компонентов цитоскелета для каждой дочерней клетки. Ядерные оболочки образуются вокруг хромосом, а нуклеосомы появляются в ядерной области.

Цитокинез

Цитокинез

, или движение клеток , является второй основной стадией митотической фазы, во время которой завершается деление клетки посредством физического разделения цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки. Деление не завершается до тех пор, пока компоненты клетки не будут распределены и полностью разделены на две дочерние клетки.Хотя стадии митоза у большинства эукариот схожи, процесс цитокинеза у эукариот, имеющих клеточные стенки, таких как клетки растений, совершенно иной.

В клетках, таких как клетки животных, у которых отсутствуют клеточные стенки, цитокинез следует за наступлением анафазы. Сократительное кольцо, состоящее из актиновых филаментов, образуется внутри плазматической мембраны на бывшей метафазной пластинке. Нити актина притягивают экватор клетки внутрь, образуя щель. Эта трещина, или трещина , называется бороздой дробления.Борозда углубляется по мере того, как актиновое кольцо сжимается, и в конечном итоге мембрана раскалывается надвое (рис. 10.10).

В клетках растений между дочерними клетками должна образовываться новая клеточная стенка. Во время интерфазы аппарат Гольджи накапливает ферменты, структурные белки и молекулы глюкозы, прежде чем они разбиваются на пузырьки и распределяются по делящейся клетке. Во время телофазы эти везикулы Гольджи транспортируются по микротрубочкам с образованием фрагмопласта (везикулярной структуры) на метафазной пластинке.Там пузырьки сливаются и сливаются от центра к стенкам клетки; эта структура называется клеточной пластиной. По мере слияния большего количества пузырьков клеточная пластинка увеличивается, пока не сливается с клеточными стенками на периферии клетки. Ферменты используют глюкозу, которая накопилась между слоями мембраны, для построения новой клеточной стенки. Мембраны Гольджи становятся частями плазматической мембраны по обе стороны от новой клеточной стенки (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Во время цитокинеза в клетках животных на метафазной пластинке формируется кольцо актиновых филаментов.Кольцо сжимается, образуя борозду дробления, которая делит клетку на две части. В растительных клетках пузырьки Гольджи сливаются в бывшей метафазной пластинке, образуя фрагмопласт. Клеточная пластинка, образованная слиянием везикул фрагмопласта, растет от центра к стенкам клетки, а мембраны везикул сливаются, образуя плазматическую мембрану, которая делит клетку на две части.

клеточный цикл | Биология 171

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Опишите три стадии интерфазы
• Обсудить поведение хромосом во время кариокинеза / митоза
• Объясните, как цитоплазматическое содержимое делится во время цитокинеза
• Определение состояния покоя G ₀ фаза

Клеточный цикл — это упорядоченная серия событий, включающих рост и деление клеток, в результате которых образуются две новые дочерние клетки.Клетки на пути к клеточному делению проходят через серию точно рассчитанных по времени и тщательно регулируемых стадий роста, репликации ДНК, ядерного и цитоплазматического деления, в результате чего образуются две идентичные (клонированные) клетки. Клеточный цикл состоит из двух основных фаз: интерфазы и митотической фазы ((рисунок)). Во время интерфазы клетка растет, и ДНК реплицируется. Во время митотической фазы реплицированная ДНК и цитоплазматическое содержимое разделяются, а цитоплазма клетки обычно разделяется третьим процессом клеточного цикла, называемым цитокинезом.Однако следует отметить, что интерфаза и митоз (кайрокинез) могут происходить без цитокинеза, и в этом случае образуются клетки с множеством ядер (многоядерные клетки).

Клеточный цикл многоклеточных организмов состоит из интерфазы и митотической фазы. Во время интерфазы клетка растет, и ядерная ДНК дублируется. За интерфазой следует митотическая фаза. Во время митотической фазы дублированные хромосомы разделяются и распределяются по дочерним ядрам.После митоза цитоплазма обычно также разделяется цитокинезом, в результате чего образуются две генетически идентичные дочерние клетки.

Межфазный

Во время интерфазы клетка претерпевает нормальные процессы роста, а также готовится к клеточному делению. Чтобы клетка перешла из интерфазы в митотическую фазу, должны быть выполнены многие внутренние и внешние условия. Три этапа межфазного взаимодействия называются G ₁ , S и G ₂ .

G

₁ Фаза (первый разрыв)

Первая стадия межфазной границы называется фазой G ₁ (первый промежуток), потому что с микроскопической точки зрения небольшие изменения видны. Однако на стадии G ₁ клетка достаточно активна на биохимическом уровне. Клетка накапливает строительные блоки хромосомной ДНК и связанных белков, а также накапливает достаточные запасы энергии для выполнения задачи репликации каждой хромосомы в ядре.

S-фаза (синтез ДНК)

На протяжении всей интерфазы ядерная ДНК остается в полуконденсированной конфигурации хроматина. В S фазе репликация ДНК может происходить посредством механизмов, которые приводят к образованию идентичных пар молекул ДНК — сестринских хроматид — которые прочно прикреплены к центромерной области. Центросома также дублируется во время S-фазы. Две центросомы гомологичных хромосом дадут начало митотическому веретену, аппарату, который управляет движением хромосом во время митоза.Например, примерно в центре каждой животной клетки центросомы связаны с парой стержневидных объектов, центриолей, которые расположены под прямым углом друг к другу. Центриоли помогают организовать деление клеток. Однако следует отметить, что центриоли отсутствуют в центросомах других эукариотических организмов, таких как растения и большинство грибов.

G

₂ Фаза (второй разрыв)

В фазе G ₂ клетка пополняет запасы энергии и синтезирует белки, необходимые для манипуляции хромосомами и движения.Некоторые клеточные органеллы дублируются, а цитоскелет разбирается, чтобы обеспечить ресурсы для митотической фазы. Во время G ₂ может происходить дополнительный рост клеток. Последние приготовления к митотической фазе должны быть завершены до того, как клетка сможет вступить в первую стадию митоза.

Митотическая фаза

Митотическая фаза — это многоступенчатый процесс, в ходе которого дублированные хромосомы выравниваются, разделяются и переходят в две новые идентичные дочерние клетки.Первая часть митотической фазы называется кариокинезом или делением ядра. Как мы только что видели, вторая часть митотической фазы (и часто рассматриваемая как процесс, отдельный от митоза и следующий за ним) называется цитокинезом — физическим разделением цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки.

Кариокинез (митоз)

Кариокинез, также известный как митоз, делится на ряд фаз — профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза, которые приводят к делению ядра клетки ((рисунок)).

Кариокинез (или митоз) делится на пять стадий: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Следует отметить, что это непрерывный процесс , и что разделения между этапами не являются дискретными. Изображения внизу были сделаны с помощью флуоресцентной микроскопии (отсюда черный фон) клеток, искусственно окрашенных флуоресцентными красителями: синяя флуоресценция указывает на ДНК (хромосомы), а зеленая флуоресценция указывает на микротрубочки (веретенообразный аппарат).(кредит «рисунки митоза»: модификация работы Марианы Руис Вильярреал; кредит «микрофотографии»: модификация работы Роя ван Хисбина; кредит «микрофотография цитокинеза»: Центр Уодсворта / Департамент здравоохранения штата Нью-Йорк; данные шкалы от Мэтта Рассел)

Профаза («первая фаза»): ядерная оболочка начинает диссоциировать на маленькие пузырьки, а мембранные органеллы (такие как комплекс Гольджи [аппарат Гольджи] и эндоплазматический ретикулум) фрагментируются и рассеиваются к периферии клетки.Ядрышко также исчезает (рассеивается), и центросомы начинают перемещаться к противоположным полюсам клетки. Микротрубочки, которые будут формировать митотическое веретено , проходят между центросомами, раздвигая их дальше по мере удлинения волокон микротрубочек. Сестринские хроматиды начинают более плотно сплетаться с помощью белков конденсина и теперь становятся видимыми под световым микроскопом.

Прометафаза («фаза первых изменений»): многие процессы, начавшиеся в профазе, продолжают развиваться.Остатки фрагмента ядерной оболочки дальше, и митотическое веретено продолжает развиваться, поскольку все больше микротрубочек собираются и растягиваются по длине бывшей ядерной области. Хромосомы становятся еще более конденсированными и дискретными. Каждая сестринская хроматида развивает белковую структуру, называемую кинетохорой, в ее центромерной области ((Рисунок)). Белки кинетохоры притягиваются к микротрубочкам митотического веретена и связываются с ними. Когда микротрубочки веретена отходят от центросом, некоторые из этих микротрубочек входят в контакт и прочно связываются с кинетохорами.Как только митотическое волокно прикрепляется к хромосоме, хромосома будет ориентирована до тех пор, пока кинетохоры сестринских хроматид не окажутся напротив противоположных полюсов . В конце концов, все сестринские хроматиды будут прикреплены своими кинетохорами к микротрубочкам с противоположных полюсов. Микротрубочки веретена, которые не взаимодействуют с хромосомами, называются полярными микротрубочками. Эти микротрубочки перекрывают друг друга на полпути между двумя полюсами и вносят вклад в удлинение клеток . Астральные микротрубочки расположены около полюсов, помогают в ориентации веретена и необходимы для регуляции митоза.

Во время прометафазы микротрубочки митотического веретена с противоположных полюсов прикрепляются к каждой сестринской хроматиде на кинетохоре. В анафазе связь между сестринскими хроматидами нарушается, и микротрубочки тянут хромосомы к противоположным полюсам.

Метафаза («фаза изменения»): все хромосомы выровнены в плоскости, называемой метафазной пластиной, или экваториальной плоскостью, примерно посередине между двумя полюсами клетки. Сестринские хроматиды все еще плотно связаны друг с другом с помощью белков когезина.В это время хромосомы максимально уплотнены.

Анафаза («восходящая фаза»): белки когезина деградируют, и сестринские хроматиды разделяются на центромере. Каждая хроматида, теперь называемая отдельной хромосомой, быстро тянется к центросоме, к которой прикреплена ее микротрубочка. Клетка становится заметно удлиненной (овальной формы), когда полярные микротрубочки скользят друг относительно друга в метафазной пластинке, где они перекрываются.

Телофаза («дистанционная фаза»): хромосомы достигают противоположных полюсов и начинают деконденсировать (распутывать), снова расслабляясь в вытянутую конфигурацию хроматина.Митотические веретена деполимеризуются в мономеры тубулина, которые будут использоваться для сборки компонентов цитоскелета для каждой дочерней клетки. Ядерные оболочки образуются вокруг хромосом, а нуклеосомы появляются в ядерной области.

Цитокинез

Цитокинез, или «движение клеток», иногда рассматривается как вторая основная стадия митотической фазы, во время которой деление клеток завершается посредством физического разделения цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки. Однако, как мы видели ранее, цитокинез может также можно рассматривать как отдельную фазу, которая может иметь место, а может и не иметь место после митоза.Если цитокинез действительно имеет место, деление клеток не завершается, пока компоненты клетки не будут распределены и полностью разделены на две дочерние клетки. Хотя стадии митоза у большинства эукариот схожи, процесс цитокинеза у эукариот, имеющих клеточные стенки, таких как клетки растений, совершенно иной.

В клетках животных цитокинез обычно начинается во время поздней анафазы. Сократительное кольцо, состоящее из актиновых филаментов, образуется внутри плазматической мембраны на бывшей метафазной пластинке.Нити актина притягивают экватор клетки внутрь, образуя щель. Эта трещина называется бороздой дробления. Борозда углубляется по мере того, как актиновое кольцо сжимается, и в конечном итоге мембрана расщепляется надвое (рисунок).

В клетках растений между дочерними клетками должна образоваться новая клеточная стенка. Во время интерфазы аппарат Гольджи накапливает ферменты, структурные белки и молекулы глюкозы, прежде чем они разбиваются на пузырьки и распределяются по делящейся клетке. Во время телофазы эти пузырьки Гольджи транспортируются по микротрубочкам с образованием фрагмопласта (везикулярная структура) на метафазной пластинке.Там пузырьки сливаются и сливаются от центра к стенкам клетки; эта структура называется клеточной пластиной. По мере слияния большего количества пузырьков клеточная пластинка увеличивается, пока не сливается с клеточными стенками на периферии клетки. Ферменты используют глюкозу, которая накопилась между слоями мембраны, для построения новой клеточной стенки. Мембраны Гольджи становятся частями плазматической мембраны по обе стороны от новой клеточной стенки ((Рисунок)).

Во время цитокинеза в клетках животных кольцо актиновых филаментов формируется на метафазной пластинке.Кольцо сжимается, образуя борозду дробления, которая делит клетку на две части. В растительных клетках пузырьки Гольджи сливаются в бывшей метафазной пластинке, образуя фрагмопласт. Клеточная пластинка, образованная слиянием везикул фрагмопласта, растет от центра к стенкам клетки, а мембраны везикул сливаются, образуя плазматическую мембрану, которая делит клетку на две части.

G

₀ Фаза

Не все клетки придерживаются классического паттерна клеточного цикла, при котором новообразованная дочерняя клетка сразу же входит в подготовительные фазы интерфазы, за которыми следуют митотическая фаза и цитокинез.Клетки в фазе G ₀ активно не готовятся к делению. Клетка находится в стадии покоя (неактивности), которая возникает, когда клетки выходят из клеточного цикла. Некоторые клетки попадают в G ₀ временно из-за условий окружающей среды, таких как доступность питательных веществ или стимуляция факторами роста. Ячейка будет оставаться в этой фазе до тех пор, пока условия не улучшатся или пока внешний сигнал не вызовет появление G ₁ . Другие клетки, которые никогда или редко делятся, такие как зрелые сердечные мышцы и нервные клетки, остаются в G ₀ навсегда.

Art Connection

Что из следующего является правильным порядком событий в митозе?

1. Сестринские хроматиды выстраиваются в линию метафазной пластинки. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Ядро реформируется, и клетка делится. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются.
2. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке.Ядро реформируется, и клетка делится.
3. Кинетохора прикрепляется к белкам когезина. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Кинетохора разрушается, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.
4. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.

Подключение научного метода

Определите время, затраченное на стадии клеточного цикла

Задача : Сколько времени клетка проводит в интерфазе по сравнению с каждой стадией митоза?

Предпосылки : Подготовленное предметное стекло с поперечными срезами бластулы сига покажет клетки, задержанные на различных стадиях клеточного цикла.(Примечание: визуально невозможно отделить стадии интерфазы друг от друга, но митотические стадии легко идентифицировать.) Если исследовано 100 клеток, количество клеток на каждой идентифицируемой стадии клеточного цикла даст оценку время, необходимое клетке для завершения этой стадии.

Постановка проблемы : Учитывая события, включенные во все интерфазы, и те, которые имеют место на каждой стадии митоза, оцените продолжительность каждой стадии на основе 24-часового клеточного цикла.Прежде чем продолжить, изложите свою гипотезу.

Проверьте свою гипотезу : Проверьте свою гипотезу, выполнив следующие действия:

1. Поместите фиксированное и окрашенное предметное стекло с поперечными срезами бластулы сига под сканирующий объектив светового микроскопа.
2. Найдите и сфокусируйте один из участков с помощью маломощного объектива микроскопа. Обратите внимание, что секция представляет собой круг, состоящий из десятков плотно упакованных отдельных ячеек.
3. Переключитесь на объектив среднего увеличения и перефокусируйтесь.С этой целью отдельные клетки хорошо видны, но хромосомы все равно будут очень маленькими.

4. Переключитесь на мощный объектив и медленно перемещайте слайд слева направо, вверх и вниз, чтобы просмотреть все ячейки в секции ((Рисунок)). Во время сканирования вы заметите, что большинство клеток не подвергаются митозу, а находятся в межфазном периоде клеточного цикла.

   Медленно просканируйте клетки бластулы сига с помощью мощного объектива, как показано на изображении (а), чтобы определить их митотическую стадию.(b) Показано микроскопическое изображение сканированных клеток. (кредит «микрофотография»: модификация работы Линды Флоры; данные шкалы от Мэтта Рассела)

   
   
   
5. Практикуйтесь в определении различных стадий клеточного цикла, используя рисунки стадий в качестве руководства ((Рисунок)).
6. После того, как вы уверены в своей идентификации, начните записывать стадию каждой встреченной вами клетки при сканировании слева направо и сверху вниз по секции бластулы.
7. Ведите подсчет своих наблюдений и остановитесь, когда дойдете до 100 идентифицированных ячеек.
8. Чем больше размер выборки (общее количество подсчитанных клеток), тем точнее результаты. Если возможно, соберите и запишите групповые данные перед вычислением процентов и оценками.

Запишите свои наблюдения : Составьте таблицу, подобную (Рисунок), в которой можно записывать свои наблюдения.

Результаты идентификации клеточной стадии
Фаза или стадия	Индивидуальные тоталы	Итого по группе	процентов
Межфазный
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
Цитокинез
Итого	100	100	100 процентов

Проанализируйте свои данные / сообщите о результатах : Чтобы узнать, сколько времени клетки бластулы сига проводят на каждой стадии, умножьте процент (записанный в виде десятичной дроби) на 24 часа.Составьте таблицу, подобную (Рисунок), чтобы проиллюстрировать ваши данные.

Оценка длины ступени ячейки
Фаза или стадия	процентов	Время в часах
Межфазный
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
Цитокинез

Сделайте вывод : Соответствовали ли ваши результаты расчетному времени? Были ли результаты неожиданными? Если да, обсудите те события на этом этапе, которые могли повлиять на расчетное время.

Сводка раздела

Клеточный цикл — это упорядоченная последовательность событий. Клетки на пути к клеточному делению проходят через серию точно рассчитанных по времени и тщательно регулируемых стадий. У эукариот клеточный цикл состоит из длительного подготовительного периода, называемого интерфазой, в течение которого реплицируются хромосомы. Промежуточная фаза разделена на фазы G ₁ , S и G ₂ . Митотическая фаза начинается с кариокинеза (митоза), который состоит из пяти стадий: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.Заключительным этапом процесса деления клеток, который иногда рассматривается как заключительный этап митотической фазы, является цитокинез, во время которого цитоплазматические компоненты дочерних клеток разделяются актиновым кольцом (клетки животных) или образованием клеточной пластинки ( растительные клетки).

Art Connections

(Рисунок) Что из следующего является правильным порядком событий в митозе?

1. Сестринские хроматиды выстраиваются в линию метафазной пластинки. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену.Ядро реформируется, и клетка делится. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются.
2. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Ядро реформируется, и клетка делится.
3. Кинетохора прикрепляется к белкам когезина. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Кинетохора разрушается, и сестринские хроматиды отделяются.Ядро реформируется, и клетка делится.
4. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.

(Рисунок) D. Кинетохора прикрепляется к митотическому веретену. Сестринские хроматиды выстраиваются на метафазной пластинке. Белки когезина распадаются, и сестринские хроматиды отделяются. Ядро реформируется, и клетка делится.

Бесплатный ответ

Кратко опишите события, которые происходят в каждой фазе перехода.

Во время G ₁ клетка увеличивается в размере, геномная ДНК оценивается на предмет повреждений, и клетка накапливает запасы энергии и компоненты для синтеза ДНК. Во время фазы S дублируются хромосомы, центросомы и центриоли (клетки животных). Во время фазы G ₂ клетка восстанавливается из фазы S, продолжает расти, дублирует некоторые органеллы и разрушает другие органеллы.

Химиотерапевтические препараты, такие как винкристин (полученный из растений мадагаскарского барвинка) и колхицин (полученный из осенних крокусов), нарушают митоз, связываясь с тубулином (субъединицей микротрубочек) и препятствуя сборке и разборке микротрубочек. На какую именно митотическую структуру воздействуют эти препараты и какое влияние это окажет на деление клеток?

Митотическое веретено состоит из микротрубочек. Микротрубочки — это полимеры протеина тубулина; следовательно, эти препараты разрушают митотическое веретено.Без функционального митотического веретена хромосомы не будут отсортированы или разделены во время митоза. Клетка остановится в митозе и умрет.

Опишите сходства и различия между механизмами цитокинеза, обнаруженными в клетках животных, и в клетках растений.

Между цитокинезом клеток животных и растений очень мало общего. В клетках животных кольцо актиновых волокон формируется по периферии клетки на бывшей метафазной пластинке (борозда дробления).Актиновое кольцо сжимается внутрь, притягивая плазматическую мембрану к центру клетки, пока клетка не будет защемлена надвое. В клетках растений между дочерними клетками должна образовываться новая клеточная стенка. Из-за жестких клеточных стенок родительской клетки сокращение середины клетки невозможно. Вместо этого сначала образуется фрагмопласт. Впоследствии клеточная пластинка формируется в центре клетки на бывшей метафазной пластинке. Клеточная пластинка состоит из пузырьков Гольджи, содержащих ферменты, белки и глюкозу.Везикулы сливаются, и ферменты строят новую клеточную стенку из белков и глюкозы. Клеточная пластинка растет и в конечном итоге сливается с клеточной стенкой родительской клетки.

Перечислите некоторые причины, по которым клетка, которая только что завершила цитокинез, может войти в фазу G ₀ вместо фазы G ₁ .

Многие клетки временно попадают в G ₀ , пока не достигнут зрелости. Некоторые клетки запускаются для входа в G ₁ только тогда, когда организму необходимо увеличить этот конкретный тип клеток.Некоторые клетки воспроизводятся только после повреждения ткани. Некоторые клетки никогда не делятся по достижении зрелости.

Какие события клеточного цикла будут затронуты в клетке, продуцирующей мутировавший (нефункциональный) белок когезин?

Если когезин не функционирует, хромосомы не упаковываются после репликации ДНК в S-фазе интерфазы. Вероятно, что белки центромерной области, такой как кинетохора, не будут формироваться. Даже если бы волокна митотического веретена могли прикрепляться к хроматидам без упаковки, хромосомы не были бы отсортированы или разделены во время митоза.

Глоссарий

анафаза

Стадия митоза, во время которой сестринские хроматиды отделяются друг от друга

клеточный цикл

упорядоченная серия событий, включающих рост и деление клеток, в результате которых образуются две новые дочерние клетки

пластина для ячеек

Структура

, образованная в ходе цитокинеза растительной клетки пузырьками Гольджи, образуя временную структуру (фрагмопласт) и сливаясь в метафазной пластинке; в конечном итоге приводит к образованию клеточных стенок, разделяющих две дочерние клетки

центриоль

стержнеобразная структура, состоящая из микротрубочек в центре каждой центросомы клетки животного

борозда спайности

Сужение, образованное актиновым кольцом во время цитокинеза в клетках животных, которое приводит к цитоплазматическому делению

конденсин

белков, которые помогают сестринским хроматидам свертываться во время профазы

цитокинез

деление цитоплазмы после митоза, в результате которого образуются две дочерние клетки.

G ₀ фаза

отличается от межфазной фазы G ₁ ; ячейка в G ₀ не готовится к делению

G ₁ фаза

(также первый пробел) первая фаза интерфазы, сосредоточенная на росте клеток во время митоза

G ₂ фаза

(также второй промежуток) третья фаза интерфазы, во время которой клетка подвергается окончательной подготовке к митозу

межфазный

период клеточного цикла, ведущего к митозу; включает G ₁ , S и G ₂ фаз (промежуточный период между двумя последовательными делениями клеток)

кариокинез

митотическое деление ядра

кинетохора

Структура белка

, связанная с центромерой каждой сестринской хроматиды, которая привлекает и связывает микротрубочки веретена во время прометафазы

метафазная пластинка

экваториальная плоскость на полпути между двумя полюсами клетки, где хромосомы выравниваются во время метафазы

метафаза

стадия митоза, во время которой хромосомы выравниваются по метафазной пластине

митоз

(также кариокинез) период клеточного цикла, в течение которого дублированные хромосомы разделяются на идентичные ядра; включает профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу

митотическая фаза

период клеточного цикла, в течение которого дублированные хромосомы распределяются на два ядра и цитоплазматическое содержимое разделяется; включает кариокинез (митоз) и цитокинез

митотическое веретено

Аппарат, состоящий из микротрубочек, который управляет движением хромосом во время митоза

прометафаза

стадия митоза, во время которой ядерная мембрана разрушается и волокна митотического веретена прикрепляются к кинетохорам

профаз

стадия митоза, во время которой хромосомы конденсируются и митотическое веретено начинает формироваться

в состоянии покоя

относится к клетке, которая выполняет нормальные клеточные функции и не инициировала подготовку к клеточному делению

Фаза S

Вторая, или синтез, стадия интерфазы, во время которой происходит репликация ДНК

телофаза

стадия митоза, во время которой хромосомы достигают противоположных полюсов, деконденсируются и окружаются новой ядерной оболочкой

Используйте эти карточки, чтобы просмотреть приведенный выше глоссарий.

3.5 Рост и деление клеток — анатомия и физиология

Один «виток» или цикл клеточного цикла состоит из двух основных фаз: интерфазы, за которой следует митоз и цитокинез. Интерфаза — это период клеточного цикла, в течение которого клетка не делится. Большинство клеток большую часть времени находятся в интерфазе. Митоз — это разделение генетического материала, во время которого ядро ​​клетки разрушается и образуются два новых, полностью функциональных ядра.Цитокинез делит цитоплазму на две отличительные клетки.

Межфазный

Клетка растет и выполняет все нормальные метаболические функции и процессы в период, называемый G ₁ (рис. 3.30). G ₁ фаза (фаза разрыва 1) — это первая фаза разрыва или роста в клеточном цикле. Для клеток, которые будут снова делиться, G ₁ сопровождается репликацией ДНК во время S-фазы. S-фаза (фаза синтеза) — это период, в течение которого клетка реплицирует свою ДНК.

Рис. 3.30. Клеточный цикл Две основные фазы клеточного цикла включают митоз (обозначенный M), когда клетка делится, и интерфазу, когда клетка растет и выполняет все свои нормальные функции. Промежуточная фаза далее подразделяется на фазы G ₁ , S и G ₂ .

После фазы синтеза клетка проходит фазу G ₂ . Фаза G ₂ — это вторая фаза паузы, во время которой клетка продолжает расти и делает необходимые приготовления для митоза.Между фазами G ₁ , S и G ₂ ячейки будут больше всего различаться по продолжительности фазы G1. Именно здесь ячейка может провести пару часов или много дней. Фаза S обычно длится 8-10 часов, а фаза G ₂ — приблизительно 5 часов. В отличие от этих фаз, фаза G ₀ является фазой покоя клеточного цикла. Клетки, которые временно перестали делиться и находятся в состоянии покоя (обычное состояние), и клетки, которые навсегда прекратили делиться (например, нервные клетки), относятся к G ₀ .

Митоз и цитокинез

Митотическая фаза клетки обычно занимает от 1 до 2 часов. На этом этапе в клетке происходят два основных процесса. Во-первых, он завершает митоз, во время которого содержимое ядра равномерно раздвигается и распределяется между двумя его половинами. Затем происходит цитокинез, при котором цитоплазма и тело клетки делятся на две новые клетки. Митоз делится на четыре основных этапа, которые происходят после интерфазы (рис. 3.32) и в следующем порядке: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.Затем процесс сопровождается цитокинезом.

Рис. 3.32. Деление клетки: митоз с последующим цитокинезом. На этапах деления клетки происходит разделение идентичного генетического материала на два новых ядра с последующим делением цитоплазмы.

Профаза — это первая фаза митоза, во время которой свободно упакованный хроматин скручивается и конденсируется в видимые хромосомы. Во время профазы каждая хромосома становится видимой со своим идентичным партнером, образуя знакомую Х-образную форму сестринских хроматид.Ядрышко исчезает рано во время этой фазы, и ядерная оболочка также распадается.

Основное явление во время профазы касается очень важной структуры, которая содержит сайт происхождения для роста микротрубочек. Вспомните клеточные структуры, называемые центриолями, которые служат исходными точками, из которых отходят микротрубочки. Эти крошечные структуры также играют очень важную роль во время митоза. Центросома — это пара центриолей вместе. Клетка содержит две центросомы бок о бок, которые начинают раздвигаться во время профазы.Когда центросомы мигрируют к двум разным сторонам клетки, микротрубочки начинают выходить из каждой, как длинные пальцы двух рук, идущих навстречу друг другу. Митотическое веретено — это структура, состоящая из центросом и возникающих из них микротрубочек.

Ближе к концу профазы происходит вторжение в ядерную область микротрубочек из митотического веретена. Ядерная мембрана распалась, и микротрубочки прикрепляются к центромерам, которые примыкают к парам сестринских хроматид.Кинетохора — это белковая структура на центромере, которая является точкой прикрепления между митотическим веретеном и сестринскими хроматидами. Эта стадия называется поздней профазой или «прометафазой», чтобы указать переход между профазой и метафазой.

Метафаза — вторая стадия митоза. На этой стадии сестринские хроматиды с прикрепленными к ним микротрубочками выстраиваются вдоль линейной плоскости в середине клетки. Между центросомами, которые теперь расположены на обоих концах клетки, образуется метафазная пластинка.Метафазная пластинка — это название плоскости, проходящей через центр веретена, на которой расположены сестринские хроматиды. Теперь микротрубочки готовы разделить сестринские хроматиды и доставить по одной от каждой пары к каждой стороне клетки.

Анафаза — третья стадия митоза. Анафаза происходит в течение нескольких минут, когда пары сестринских хроматид отделяются друг от друга, снова образуя отдельные хромосомы. Эти хромосомы притягиваются к противоположным концам клетки своими кинетохорами, поскольку микротрубочки укорачиваются.Каждый конец клетки получает по одному партнеру от каждой пары сестринских хроматид, гарантируя, что две новые дочерние клетки будут содержать идентичный генетический материал.

Телофаза — завершающая стадия митоза. Телофаза характеризуется образованием двух новых дочерних ядер на обоих концах делящейся клетки. Эти новообразованные ядра окружают генетический материал, который раскручивается так, что хромосомы возвращаются в неплотно упакованный хроматин. Ядрышки также снова появляются в новых ядрах, и митотическое веретено распадается, каждая новая клетка получает свой собственный набор ДНК, органелл, мембран и центриолей.В этот момент клетка уже начинает делиться пополам, поскольку начинается цитокинез.

Борозда дробления — это сократительная полоса, состоящая из микрофиламентов, которая образуется вокруг средней линии клетки во время цитокинеза. (Напомним, что микрофиламенты состоят из актина.