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»
Способы деления клеток — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).
Деление клеток обеспечивает в живой природе важнейшие процессы:
- размножение одноклеточных организмов;
- рост и развитие многоклеточных организмов;
- постоянное обновление тканей и органов;
- восстановление тканей и органов после повреждений.
Известны четыре основных способа деления клеток:
Прямое бинарное деление характерно для прокариот (бактерий и цианобактерий).
В бактериальной клетке содержится одна кольцевая молекула ДНК. Перед делением клетки ДНК удваивается. Образовавшиеся одинаковые молекулы ДНК прикрепляются к цитоплазматической мембране (ЦПМ). Во время деления ЦПМ врастает между двумя молекулами ДНК и делит клетку пополам. В каждой дочерней клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК.
Рис. \(1\). Прямое бинарное деление
Амитоз, или прямое деление — деление ядра путём перетяжки, идущее без спирализации хромосом.
Такое деление встречается:
- в высокоспециализированных клетках с низкой активностью (клетках хрящей, роговицы глаза, печени, эндосперма семян, стенок завязи пестика),
- у дегенерировавших, обречённых на гибель клеток растений и животных.
При амитозе часто наблюдается только деление ядра, а разделение цитоплазмы не происходит. В результате могут образоваться многоядерные клетки. Если же цитоплазма разделяется, то распределение клеточных компонентов, как и ДНК, происходит произвольно.
Амитоз — самый экономный способ деления, протекающий с минимальными энергетическими затратами.
Митоз — непрямое деление соматических клеток эукариот, в результате которого хромосомный набор передаётся без изменений. Митоз лежит в основе роста организмов, регенерации повреждённых частей, вегетативного размножения.
Мейоз — деление клеток эукариот, ведущее к образованию гаплоидных клеток, т. е. уменьшению хромосомного набора в два раза. Мейоз приводит к образованию гамет у животных и спор у растений. При этом из одной исходной клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре клетки с разными гаплоидными хромосомными наборами.
Рис. \(2\). Митоз и мейоз
Источники:
Рис. 1. Прямое бинарное деление. © ЯКласс
Рис. 2. Митоз и мейоз. © ЯКласс
Трудные вопросы ЕГЭ по биологии — деление клетки
|
Деление клетки (митоз, мейоз) Деление клетки (митоз и мейоз) являются одними из самых трудных вопросов. Это связано со сложностью процессов, некоторой схожестью изображений фаз делений. |
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке стадии жизненного цикла клетки. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифра, под которыми они указаны
1) исчезает веретено деления
2) хромосомы образуют экваториальную пластинку
3) вокруг хромосом у каждого полюса образуется ядерная оболочка
4) происходит разделение цитоплазмы
5) хромосомы спирализуются и становятся хорошо видимыми
2. Установите последовательность процессов, происходящих при мейотическом делении клетки
1) образование двух клеток с гаплоидным набором хромосом
2) расхождение гомологичных хромосом
3) конъюгация с возможным кроссинговером гомологичных хромосом
4) расположение в плоскости экватора и расхождение сестринских хромосом
5) расположение пар гомологичных хромосом в плоскости экватора клетки
6) образование четырех гаплоидных ядер
3. Установите последовательность процессов, происходящих с хромосомами в жизненном цикле клетки начиная с интерфазы и при последующем митозе
1) расположение хромосом в экваториальной плоскости
2) деспирализация хромосом
3) спирализация хромосом
4) расхождение сестринских хроматид к полюсам клетки
5) репликация ДНК и образование двухроматидных хромосом
| Процессы |
|
Стадии жизненного цикла клетки |
|
А) спирализация хромосом Б) интенсивный обмен веществ В) удвоение центриолей Г) расхождение сестринских хроматид к полюсам клетки Д) редупликация ДНК Е) увеличение количества органоидов клетки |
1) интерфаза 2) митоз |
5. Установите соответствие
| Биологическое значение |
|
Типы деления |
|
А) обеспечивает регенерацию тканей Б) образует споры растений В) обеспечивает генетическую стабильность вида Г) лежит в основе роста организма Д) обеспечивает комбинативную изменчивость Е) образует гаметы многоклеточных животных |
1) мейоз 2) митоз |
6. Рассмотрите рисунок. Назовите тип и фазу деления ядра клетки. Укажите количество генетического материала в клетке в эту фазу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и процессы, приведенные в списке
|
Тип деления |
Фаза деления |
Количество генетического материала |
|
__________(А)
|
__________(Б) |
__________(В) |
Список терминов и понятий:
1) мейоз II
2) митоз
3) метафаза
4) анафаза
5) телофаза
6) 2n4c
7) 4n4c
8) n2c
7. Установите соответствие
| Особенности |
|
Типы деления |
|
А) состоит из одного деления Б) в профазе происходит конъюгация В) происходит редукционное деление Г) формируются ядра, идентичные материнскому Д) обеспечивает сохранение числа хромосом в жизненном цикле организма Е) формируются четыре клетки |
1) митоз 2) мейоз |
8. Рассмотрите рисунок и определите тип и фазу деления клетки, количество генетического материала в клетке. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин или понятие из предложенного списка
|
Тип деления |
Фаза деления |
Количество генетического материала |
|
__________(А) |
__________(Б) |
__________(В) |
Список терминов и понятий
1) анафаза II
2) n2c (у каждого полюса клетки)
3) метафаза
4) мейоз
5) 2n2c
6) митоз
7) анафаза I
9. Рассмотрите рисунок и определите тип и фазу деления клетки, количество генетического материала в клетке. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин или понятие из предложенного списка
|
Тип деления |
Фаза деления |
Количество генетического материала |
|
___________(А) |
____________(Б) |
_________(В) |
Список терминов и понятий:
1) метафаза II
2) 2n2c
3) метафаза
4) митоз
5) 2n4c
6) мейоз
7) метафаза I
10. Рассмотрите рисунок и определите тип и фазу деления клетки, количество генетического материала в клетке. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин или понятие из предложенного списка
|
Тип деления |
Фаза деления |
Количество генетического материала |
||
|
_________(А) |
_________(Б) |
_________(В) |
Список терминов и понятий:
1) анафаза
2) 4n4c (у каждого полюса клетки)
3) метафаза
4) мейоз
5) 2n2c (у каждого полюса клетки)
6) митоз
7) анафаза I
11. Сходство профазы митоза и профазы I мейоза заключается в том, что происходит
1) исчезновение ядерной оболочки
2) конъюгация
3) кроссинговер
4) образование веретена деления
5) спирализация хромосом
6) удвоение хромосом
12. Установите соответствие
| Процессы |
|
Фазы митоза |
|
А) исчезновение ядрышка Б) образование веретена деления В) разрушение ядерной оболочки Г) расхождение дочерних хроматид к противоположным полюсам клетки Д) спирализация хромосом Е) упорядоченное расположение хромосом, состоящих из двух дочерних хроматид, на экваторе клетки |
1) анафаза 2) метафаза 3) профаза |
13. Установите соответствие
| Процессы |
|
Периоды интерфазы |
|
А) рост клетки Б) синтез АТФ для митоза В) синтез АТФ для редупликации ДНК Г) синтез белков микротрубочек Д) редупликация ДНК Е) удвоение центриолей |
1) постсинтетический 2) пресинтетический 3) синтетический |
14. Установите соответствие
| Процессы |
|
Фазы мейоза |
|
А) кроссинговер Б) конъюгация В) образование веретена деления Г) спирализация хромосом Д) упорядоченное расположение бивалентов на экваторе клетки Е) упорядоченное расположение хромосом, состоящих из двух хроматид, на экваторе клетки |
1) метафаза I 2) метафаза II 3) профаза I |
15. Установите последовательность процессов митоза
1) деспирализация хромосом
2) образование веретена деления
3) расхождение дочерних хроматид к противоположным полюсам клетки
4) спирализация хромосом
5) упорядоченное расположение хромосом, состоящих из двух хроматид, на экваторе клетки
6) формирование двух дочерних клеток
Список используемых источников:
- ЕГЭ. Биология: типовые экзаменационные варианты: 30 вариантов / под ред. В.С. Рохлова. – М,: Издательство «Национальное образование»
- Биология. Подготовка к ЕГЭ. 30 тренировочных вариантов по демоверсии 2018 / А.А. Кириленко, С.И. Колесников, Е.В. Даденко. – Ростов-на-Дону: Легион,
«Деление клетки. Митоз». 10-й класс
“Всякая клетка из клетки”.
Р.Вирхов
Цель урока: изучить митотический цикл и митоз, как один из видов деления клетки, показать биологическое значение митоза.
Задачи:
- сформировать знания о значении деления клетки для роста, развития, размножения клетки и организма в целом; рассмотреть механизм митоза;
- охарактеризовать основные этапы клеточного и митотического цикла;
- совершенствовать умения работать с микроскопом;
- выявить биологическое значение митоза.
Оборудование: компьютер, микроскопы, микропрепараты “Митоз в клетках корешка лука”, интерактивная доска, мультимедийная презентация “Деление клетки. Митоз”, диск — “лабораторный практикум Биология 6-11 класс”, видеоролик “Стадии митоза”, видеофрагмент “Деление клетки “митоз”, магниты, динамическая схема “митоз”.
ХОД УРОКА
1.Организационный момент.
Постановка цели урока, определение проблемы и темы урока.
В момент рождения ребенок весит в среднем 3 – 3,5 кг и имеет рост около50 см, детеныш бурого медведя, чьи родители достигают веса 200 кг и более, весит не более 500 г, а крошечный кенгуренок – менее 1 грамма.Из серого невзрачного птенца вырастает прекрасный лебедь, юркий головастик превращается в степенную жабу, а из посаженного возле дома желудя вырастает громадный дуб, который спустя сотню лет радует своей красотой новые поколения людей.
Проблемный вопрос. Благодаря каким процессам возможны все эти изменения?
Все эти изменения возможны благодаря способности организмов к росту и развитию. Дерево не превратиться в семя, рыба не вернется в икринку – процессы роста и развития необратимы. Эти два свойства живой материи неразрывно связаны друг с другом, и в их основе лежит способность клетки к делению и специализации.
Тема урока “Деление клетки. Митоз”.
В ходе нашего урока мы с вами составим небольшой справочник по теме нашего урока, который вам поможет в дальнейшей учебе и подготовке к ЕГЭ.
Для того, чтобы приступить к изучению новой темы нам изучить митоз необходимо вспомнить изученный ранее материал (строение ядра, строение хромосомы, ДНК, клеточный центр) Слайд 2
2. Изучение нового материала. (Составлением и заполнение справочника по теме урока)
ТИПЫ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК (слайд 3)
Одно из положений клеточной теории основано на выводе немецкого ученого Рудольфа Вирхова “Всякая клетка из клетки”. Так было положено начало изучения процессов клеточного деления, основные закономерности которого были выявлены в конце XIX века.
АМИТОЗ (прямое деление) деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования веретена деления (хромосомы в световом микроскопе вообще неразличимы). Такое деление встречается у одноклеточных организмов (например, амитозом делятся полиплоидные большие ядра инфузорий), а также в некоторых высокоспециализированных клетках растений и животных с ослабленной физиологической активностью, дегенерирующих, обреченных на гибель, либо при различных патологических процессах, таких как злокачественный рост, воспаление и т. п. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление
МИТОЗ (от греч. Mitos- нить) непрямое деление, - основной способ деления эукариотических клеток. Митоз — это процесс деления клетки, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, иднтичный тому, который содержался в материнской клетке.
МЕЙОЗ (непрямое деление) это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое. В ходе мейоза происходит два клеточных деления и из одной диплоидной клетки (2n2c) образуются четыре гаплоидные (nc) половые клетки. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, т. е. кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным.
Вывод: существует три вида деления клеток, благодаря которым организмы растут, развиваются, размножаются (амитоз, митоз, мейоз).
КЛЕТОЧНЫЙ (ЖИЗНЕННЫЙ) ЦИКЛ КЛЕТКИ (слайд 4, слайд 5)
Деление клеток осуществляется поэтапно. На каждом этапе деления происходят определенные процессы.
Период жизни клетки от момента ее возникновения в процессе деления до гибели или конца последующего деления называется клеточнм (жизненным) циклом клетки.
В жизненном цикле выделяют два этапа: первый этап – подготовка клетки к делению – интерфаза, второй этап – разделение клетки на две – митоз. (слайд 4)
Какой этап клеточного цикла занимает большую часть жизни клетки?
Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями.
Какой этап в клеточном цикле занимает большую часть времени (ИНТЕРФАЗА)
Название этой стадии возникло еще в XIXвеке, когда о деятельности клеток могли судить только по изменениям их морфологии, так как единственным инструментом исследования был световой микроскоп. Поскольку морфологические изменения в клетке происходят во время деления, то к ним и было приковано внимание биологов. На самом деле в интерфазу происходят важнейшие события в клеточной жизни. Длительность интерфазы и всего клеточного цикла может варьировать от 1-3 часа до 18-20 часов. В интерфазу происходит транскрипция, трансляция, репликация.В конце интерфазы хромосомы удвоенные.
Вопросы для закрепления.
1. Какие основные процессы происходят в интерфазе? (рост клетки, синтез молекул РНК, АТФ, белков, редупликация ДНК, увеличение числа органоидов цитоплазмы)
2. В каком периоде интерфазы происходит удвоение ДНК? (синтетическом).
ФАЗЫ МИТОЗА (Слайд 4,5,6)
Ребята! Сейчас вашему вниманию будет представлен ролик “МИТОЗ”. Вам необходимо внимательно его просмотреть, а затем выполнить задание.
ЗАДАНИЕ. Определите и запишите названия фазы соответствующей ее описанию.
| Состояние ядра в клетке | Название фазы митоза |
| Хромосомы, собравшись у полюсов, раскручиваются; происходит образование ядерной оболочки; заканчивается делением цитоплазмы | |
| Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки; прикрепление центромер к нитям веретена деления. | |
| Расхождение сестринских хроматид к полюсам клетки | |
| Расхождение центриолей и начало образования веретена деления; растворение ядерной оболочки; исчезновение ядрышка. |
Ребята! Предлагаю вашему вниманию стихотворение, которое помогает запомнить последовательность фаз митоза.
Цикл жизни клетки – интерфаза и митоз,
А как он протекает? – это главный вопрос.
Об этом не скажешь ведь в двух словах,
Процесс жизни клетки рассмотрим в стихах.Интерфаза длится дольше, чем само деление,
Очень быстро происходит ДНК удвоение.
Идет биосинтез, активны ферменты.
Клетка растет, образует органоиды и элементыЗатем следует митотическое деление,
Фазы его легко запомнить — и в этом нет сомнения.
Внимательно на них ты посмотри.
Каждая фаза как член большой и дружной семьи.Глава семьи – папа (всем ясно сразу),
И первая фаза митоза — профаза.
Исчезло ядрышко и ядерная оболочка,
Но на этом рано еще ставить точку.
Хромосомы укорачиваются, утолщаются,
В компактные формы превращаются.
И затем без промедления —
Появляются нити веретена деления.Мама — солнышко наше, тепло, доброта.
Метафаза – вторая фаза митоза всегда.
Дети для мамы равны без дозатора,
Хромосомы лежат в области экватораДочка — Аня в семье — просто принцесса.
Анафаза – третья фаза процесса.
Убедиться в этом ты можешь сам —
Нити веретена деления оттягивают
хроматиды к различным полюсам.Сынок в семье Толя – ну, как по заказу
Четвертая фаза митоза – телофаза.
Хромосомы раскручиваются, у них выход один —
Снова превратиться в хроматин.
После деления цитоплазмы и органоидов клетки,
Появляются две прелестные, чудные детки.
Имеют диплоидный набор дочерние клетки
и в точности похожи на материнскую клетку.
3. Закрепление изученного материала.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Тема: “Митоз в клетках корешка лука”.
Цель: изучить процесс митоза в клетках корешка лука.
Оборудование: световые микроскопы, микропрепараты “Митоз в клетках корешка лука”.
Ход работы
1. Рассмотрите готовый микропрепарат, по
возможности найдите клетки на всех стадиях
митоза.
2. Сравните изображение под микроскопом с
микрофотографией в презентации к уроку (слайд).
3. Определите набор хромосом в каждой фазе митоза.
4. Охарактеризуйте особенности каждой
наблюдаемой стадии митоза.
5. Сделайте вывод о роли митоза.
Вопросы для закрепления.
1. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет 6-10″9 мг. Чему будет равна масса молекул ДНК в: а) метафазе митоза; б) телофазе митоза?
2. Подумайте, могут ли условия окружающей среды повлиять на процесс митоза. К каким последствиям для организма это может привести?
3. Почему в ходе митоза образуются дочерние клетки с набором хромосом, равным набору хромосом в материнской клетке? Какое это имеет значение в жизни организмов?
4. Подумайте, могут ли условия окружающей среды повлиять на процесс митоза. К каким последствиям для организма это может привести?
5. Почему в ходе митоза образуются дочерние клетки с набором хромосом, равным набору хромосом в материнской клетке? Какое это имеет значение в жизни организмов?
В конце урока подводятся итоги, учащиеся составляют схему митоза на доске
Домашнее задание.
1. Изучить п. 21
2. Заполнить таблицу “Митотический цикл клетки”
Объяснить от чего зависит количество хромосом в ДНК на разных этапах митоза.
Митотический цикл клетки
| Фазы | Процесс, происходящий в клетке | Количество хромосом (n)и содержание ДНК (c) | |
| Интерфаза (фазы между делениями) | Пресинтетический период | ||
| Синтетический период | |||
| Постсинтетический период | ? | ||
| Профаза (первая фаза митоза) | |||
| Метафаза (фаза скопления хромосом) | |||
| Анафаза (фаза расхождения хромосом) | |||
| Телофаза (фаза окончания деления) | |||
Список литературы.
1. Общая биология 10-11 классы. Профильный уровень. В.К.Шумный, Г.М.Дымшиц.
2. Общая биология. Тесты. Вопросы, задания. В.Б.Захарова, А.Г.Мустафина.
3. Биология 10-11.Практикум. Г.М.Дымшиц, О.В.Саблина и др.
4.Учебное электронное издание “Лабораторный практикум.Биология 6-11 класс”
Краткая характеристика и схемы основных фаз митоза
Время чтения 5 мин.Просмотры 2.3k.Обновлено
Митоз – процесс деления клеток, при котором хромосомы из ядра материнской клетки равномерно распределены между двумя новыми клетками. После завершения митоза, производятся две дочерние клетки с идентичным генетическим материалом.
Интерфаза
Прежде чем делящаяся клетка попадает в митоз, она подвергается периоду роста, называемому интерфазой. Около 90% времени клетки при нормальном клеточном цикле могут быть потрачены на интерфазу, которая осуществляется в три основные фазы:
- Фаза G1: период до синтеза ДНК. В этой фазе клетка увеличивается в массе, подготавливаясь к делению.
- S-фаза: период, в течение которого происходит синтез ДНК. В большинстве клеток эта стадия происходит за очень короткий промежуток времени.
- Фаза G2: клетка продолжает синтез дополнительных белков увеличиваться в размерах.
В последней части интерфазы, клетка все еще имеет нуклеолы. Ядро ограничено ядерной оболочкой, а хромосомы дублируются, но находятся в форме хроматина. В клетках животных две пары центриолей, образованных из репликации одной пары, расположены за пределами ядра.
После фазы G2 наступает митоз, который в свою очередь состоит из нескольких стадий и завершается цитокинезом (делением клетки).
Читайте также: Основные сходства и отличия митоза от мейоза.
Фазы митоза:
Препрофаза (в клетках растений)
Препрофаза является дополнительной фазой во время митоза в клетках растений, которая не встречается у других эукариот, таких как животные или грибы. Она предшествует профазе и характеризуется двумя различными событиями.
Изменения, которые происходят в препрофазе:
- Образование полосы препрофазы – плотного микротрубочного кольца под плазматической мембраной.
- Начало зарождения микротрубочек в ядерной оболочке.
Профаза
В профазе хроматин конденсируется в дискретные хромосомы. Ядерная оболочка ломается, а веретено деления образуются на противоположных полюсах клетки. Профаза (по сравнению с интерфазой) является первым истинным шагом митотического процесса.
Изменения, которые происходят в профазе:
- Хроматиновые волокна превращаются в хромосомы, имеющие по две хроматиды, соединенные в центромер. Волокна деления, состоящие из микротрубочек и белков, образуется в цитоплазме.
- В клетках животных волокна деления первоначально появляется как структуры, называемые астерами, которые окружают каждую пару центриолей.
- Две пары центриолей (сформированных из репликации одной пары в интерфазе) отходят друг от друга к противоположным полюсам клетки из-за удлинения микротрубочек, образующихся между ними.
Прометафаза
Прометафаза – фаза митоза после профазы и предшествующая метафазе в эукариотических соматических клетках. Некоторые источники относят процессы протекающие в прометафазе к поздней профазе и начальной стадии метафазы.
Изменения, которые происходят в прометафазе:
- Ядерная оболочка распадается.
- Полярные волокна, которые представляют собой микротрубочки, составляющие волокна веретена, перемещаются от каждого полюса до экватора клетки.
- Кинетохоры, которые являются специализированными областями в центромерах хромосом, прикрепляются к типу микротрубочек, называемых кинетохорными нитями.
- Нити кинетохора «взаимодействуют» с веретеном деления.
- Хромосомы начинают мигрировать к центру клетки.
Метафаза
В метафазе полностью развиваются волокна деления, а хромосомы выравниваются на метафазной (экваториальной) пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов).
Изменения, которые происходят в метафазе:
- Ядерная мембрана полностью исчезает.
- В клетках животных две пары центриолей расходятся в противоположных направлениях к полюсам клетки.
- Полярные волокна (микротрубочки, составляющие волокна веретена) продолжают распространяться от полюсов к центру. Хромосомы перемещаются случайным образом, пока не присоединяют (при помощи своих кинетохор) к полярным волокнам с обеих сторон центромеров.
- Хромосомы выравниваются на метафазной пластине под прямым углом к полюсам веретена.
- Хромосомы удерживаются на метафазной пластине равными силами полярных волокон, которые нажимают на их центромеры.
Анафаза
В анафазе парные хромосомы (сестринские хроматиды) отделяются и начинают двигаться к противоположным концам (полюсам) клетки. Волокна веретена, не связанные с хроматидами, вытягиваются и удлиняют клетку. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.
Изменения, которые происходят в анафазе:
- Парные центромеры в каждой отдельной хромосоме начинают раздвигаться.
- Как только парные сестринские хроматиды отделены друг от друга, каждая из них считается «полной» хромосомой. Они называются дочерними хромосомами.
- При помощи веретена деления, дочерние хромосомы перемещаются к полюсам на противоположные концы клетки.
- Дочерние хромосомы сначала мигрируют в центромер, а кинетохорные нити становятся короче, чем хромосомы вблизи полюсов.
- При подготовке к телофазе два полюса клетки также отдаляются друг от друга во время анафазы. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.
- Начинается процесс цитокинеза (разделение цитоплазмы исходной клетки), который завершается после телофазы.
Телофаза
В телофазе хромосомы достигают ядер новых дочерних клеток.
Изменения, которые происходят в телофазе:
- Полярные волокна продолжают удлиняться.
- Ядра начинают формироваться на противоположных полюсах.
- Ядерные оболочки новых ядер образовываются из остатков ядерной оболочки материнской клетки и кусочков эндомембранной системы.
- Появляются ядрышка.
- Разматываются хроматиновые волокна хромосом.
- После этих изменений телофаза и митоз в основном завершены, а генетическое содержание одной клетки поделено на две части.
Цитокинез
Цитокинез – это разделение цитоплазмы клетки. Он начинается до конца митоза в анафазе и заканчивается вскоре после телофазы. В конце цитокинеза образуются две генетически идентичные дочерние клетки.
Дочерние клетки
В конце митоза и цитокинеза хромосомы распределены поровну между двумя дочерними клетками. Эти клетки являются идентичными диплоидными клетками, причем каждая из которых содержит полный набор хромосом.
Клетки, продуцируемые через митоз, отличаются от клеток, продуцируемых через мейоз. В мейозе образуются четыре дочерние клетки. Эти клетки представляют собой гаплоидные клетки, содержащие половину числа хромосом от исходной клетки. Половые клетки подвергаются мейозу. При делении половых клеток во время оплодотворения, гаплоидные клетки становятся диплоидной клеткой.
Гугломаг
Спрашивай! Не стесняйся!
Задать вопрос
Мне нравитсяНе нравитсяНе все нашли? Используйте поиск по сайту ↓
Mitosis and Cytokinesis | Protocol (Translated to Russian)
10.6: Митоз и цитокинез
В эукариотических клетках цикл деления клетки делится на различные, скоординированные клеточные процессы, которые включают рост клеток, дублирование репликации ДНК/хромосомы, распределение хромосом на дочери клетки и, наконец, деление клеток. Клеточный цикл жестко регулируется его регулирующими системами, а также внеклеточными сигналами, которые влияют на пролиферацию клеток.
Процессы клеточного цикла происходят в течение примерно 24 часов (в типичных клетках человека) и в двух основных различимых стадиях. Первый этап репликации ДНК, во время фазы S интерфазы. Второй стадией является митотическая (М) фаза, которая предполагает разделение дублированных хромосом на два новых ядра (митоз) и цитоплазмическое деление (цитокиноз). Эти две фазы разделены интервалами (G1 и G2 пробелы), в течение которых клетка готовится к репликации и делению.
Процесс митоза
Митоз можно разделить на пять различных стадий: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу. Цитокиноз, который начинается во время анафазы или телофазы (в зависимости от клетки), является частью фазы M, но не частью митоза.
Профаза
Когда клетка входит в митоз, ее реплицированные хромосомы начинают конденсироваться и становятся видимыми как нитевидные структуры с помощью белков, известных как конденсаты. Митотический шпиндельный аппарат (Веретено) начинает формироваться между центросомами, которые дублировались во время фазы S, и мигрируют к противоположным полюсам клетки. Шпиндель состоит из ниточных структур, называемых микротрубочками, которые состоят из мономеров белка тубулина. Микротрубочки шпинделя начинают расширяться в сторону сгущенных хромосом. Ядро, компонент ядра, который производит рибосомы, исчезает, что указывает на надвигающийся распад ядра.
Прометафаза
Во время прометафазы микротрубочки из шпиндельного аппарата продолжают расти, а хромосомы прекращают конденсироваться. Ядерный конверт полностью разрушается, высвобождая хромосомы. Некоторые из микротрубочек прикрепляются к высвобождаемым хромосомам, связываясь в белковой структуре под названием кинетохор, которая присутствует на центромере каждой пары сестринских хроматидов. Шпиндельные микротрубочки с противоположных полюсов прикрепляются к кинетохоресу и захватывают сжатые родственные хроматидные пары. Шпиндельные микротрубочки, которые не прикрепляются к хромосомам – полярным и астральным микротрубочкам – помогают раздвигать шпиндели на части и прикреплять шпиндельные столбы к клеточной мембране.
Метафаза
Микротрубочки шпинделя выравнивают каждую пару полностью сконденсированных сестринских хроматид вдоль экватора клетки – на метафазной пластине. Клетка теперь готова к разделению.
Анафаза
Микротрубочки от противоположных полюсов веретена, которые прикреплены к структуре кинетохор, укорачивают и разделяют сестринские хроматиды на центромере. Белки когезии, которые удерживают хроматиды вместе, теперь разрушаются. Укорочение микротрубочек кинетохор заставляет каждую хроматиду пары & mdash; теперь называемую хромосомами & mdash; мигрировать к противоположному полюсу.
Телофаза
Как только хромосомы достигают противоположных полюсов клетки, они депонируют и раскручиваются, чтобы сформировать хроматин. Шпиндельные микротрубочки деполимеризируются в мономеры тубулина, которые затем используются в качестве цитоскелетных элементов в клетках дочери. Ядерные оболочки собираются вокруг каждого набора хромосом.
Цитокинез
Во время цитокинеза в клетках животных, актиновые нити образуют контрактильные кольца в плазменной мембране, чтобы создать борозду расщепления, которая в конечном итоге расщепляет клетку на две части. В клетках растений пузырьки из аппарата Гольджи, несущие глюкозу, ферменты и структурные белки, соединяются, чтобы сформировать новую клеточную пластину в месте расположения бывшей метафазной пластины. Растущая клеточная пластина сливается с плазменными мембранами с каждой стороны, в конечном итоге образуя новую клеточной стенку, которая делит клетку на две части.
Митоз завершается генерацией двух дочерних клеток, которые идентичны родительской клетке. В большинстве клеток человека, митоз занимает около одного часа из примерно 24-часового клеточного цикла.
Литература для дополнительного чтения
Guertin, David A., Susanne Trautmann, and Dannel McCollum. “Cytokinesis in Eukaryotes.” Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66, no. 2 (June 1, 2002): 155–78. [Source]
Деление клетки. Митоз
ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ. МИТОЗ
Задачи: изучить процесс деления клетки путем митоза, показать основные этапы жизненного цикла клетки, рассмотреть фазы митоза, выявить его биологическую роль.
Элементы содержания: митоз, жизненный цикл клетки, интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, редупликация, хроматиды, центромера, веретено деления.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: таблица «Митоз».
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний учащихся.
Биологический диктант по теме «Обмен веществ».
Выберите правильные суждения.
1. Все живые организмы используют две формы энергии: световую и химическую.
2. Синтез каких-либо веществ происходит без затрат энергии.
3. К фототрофным организмам относят только зеленые растения.
4. Источником кислорода при фотосинтезе является вода.
5. Реакции темновой фазы обеспечиваются энергией, запасенной во время световой фазы.
6. К сапрофитам относятся растения, животные, грибы.
7. К хемоавтотрофным организмам относят нитрифицирующие и серные бактерии.
8. Паразиты существуют только на живых организмах, нанося им вред.
9. В генетическом коде каждому виду аминокислоты соответствует только один триплет (кодон).
10. Существует всего 20 видов тРНК (по количеству аминокислот).
11. Процесс трансляции происходит в ядре клетки.
12. Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок и находящиеся на одной иРНК, образуют полисому.
13. В каждой клетке реализуется только часть генетической информации, содержащейся в ее генах.
14. В процессе трансляции тРНК присоединяется к участку иРНК и притягивает к нему аминокислоту.
15. При биосинтезе белка энергия в виде АТФ на одних этапах расходуется, на других – выделяется.
Ответ записывается в виде волнистой линии:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Верно | |
Неверно |
III. Изучение нового материала.
Размножение – важнейшая функция живых организмов, которая обеспечивает сохранение видов в ряду поколений. К размножению способны все без исключения живые организмы – от бактерий до млекопитающих. Молекулярная сущность этого процесса выражается в уникальной способности ДНК к самоудвоению молекул.
Жизненный цикл клетки – последовательность всех процессов, происходящих в клетке с момента ее возникновения до следующего деления или гибели |
Жизненный цикл клетки
1. Подготовка к делению (накопление необходимых веществ, удвоение хромосом).
2. Деление (митоз, мейоз).
3. Период покоя (интерфаза).
А. Специализация клетки (часто ведет к утрате способности к делению).
Основным способом деления клетки является митоз.
Митоз – непрямое деление ядра клетки и ее тела, в результате которого увеличивается количество клеток с равномерно распределенным генетическим материалом. Митоз – тип деления клетки, при котором образуются дочерние клетки с таким же набором хромосом, как у материнской клетки |
Митоз искусственно разделяют на четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Между двумя митозами ядро находится в стадии покоя (интерфаза).
В период интерфазы в клетке осуществляются процессы биосинтеза, происходит рост клетки, образование веществ, подавляющих или стимулирующих метаболические процессы и циклы деления.
Фазы митоза
Фаза | Процессы |
I. Профаза | 1. Хромосомы спирализуются, в результате чего становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. 2. Ядерная мембрана и ядрышко разрушаются. 3. Центриоли удваиваются и расходятся к полюсам клетки |
II. Метафаза | 4. Хромосомы располагаются по экватору клетки, образуется веретено деления |
III. Анафаза | 5. Центромеры делятся, и хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки |
IV. Телофаза | 6. Хромосомы, собравшиеся у полюсов, деспира- 7. Исчезает веретено деления, происходит деление цитоплазмы (цитокинез). Образуются две |
Весь процесс митоза занимает в большинстве случаев от 1 до 2 часов. Однако частота митоза в разных тканях и у разных видов различна. Например, в красном костном мозге человека, где каждую секунду образуется 10 млн эритроцитов, в каждую секунду должно происходить 10 млн митозов.
Значение митоза:
– митотическое деление клеток приводит к увеличению их числа, обеспечивая процессы роста функционирующего живого организма;
– обеспечивает замещение клеток истощенных или поврежденных тканей. У человека постоянно заменяются клетки кожи, эпителия кишечника и легких, клетки крови;
– при этом процессе сохраняется набор хромосом. Дочерние клетки имеют идентичные наборы хромосом и функционируют как гармоничная часть ткани, органа, организма;
– у низших организмов служит механизмом бесполого размножения, при котором появляется потомство, идентичное родителям.
IV. Закрепление изученного материала.
Беседа по вопросам:
1. В чем заключается биологическое значение митоза?
2. Какие фазы включает в себя митоз?
3. Что происходит в интерфазе:
А) в покое;
Б) при подготовке клетки к делению?
Домашнее задание: § 2.14 (повторить раздел III «Клеточный уровень»).
Типы деления клеток — определение, митоз, мейоз и бинарное деление
Определение, митоз, мейоз и рак
Введение
Клетки — это самые основные единицы жизни, и каждый живой организм состоит из одной или нескольких клеток. Эти клетки воспроизводятся, копируя свою генетическую информацию и подвергаясь делению клеток на , где родительская клетка дает начало двум дочерним клеткам.
Существует три основных типа деления клеток, а именно:
- Бинарное деление
- Митоз
- Мейоз
В то время как бинарное деление происходит в прокариотических клетках простых одноклеточных организмов, таких как бактерии.Митоз и мейоз происходят в эукариотических клетках и являются более развитыми.
Хотя между прокариотами и эукариотами есть различия, есть ряд общих черт в процессе их клеточного деления.
К ним относятся:
- Репликация ДНК,
- Разделение оригинала и копии,
- Цитокинез
Двойное деление
Бинарное деление — это тип деления клеток, который происходит у прокариот (бактерий и архей).Генетический материал (нуклеоид) в этих клетках расположен в одной кольцевой хромосоме ДНК.
Подобно эукариотам, генетический материал этих клеток дублируется перед делением.
По мере удлинения прокариота две хромосомы, прикрепленные к плазматической мембране, также раздвигаются, и после разделения двух копий (исходная и репликационная хромосомы) клетка делится, этот процесс называется цитокинезом.
За исключением случая мутации, две полученные клетки идентичны.
Эукариоты
Эукариотические клетки сложнее, поскольку они содержат больше органелл по сравнению с прокариотическими клетками.
Клеточный цикл, состоящий из четырех основных фаз, отвечает за планирование и развитие этих клеток.
Этот цикл также состоит из всех шагов, необходимых для воспроизводства эукариотической клетки.
Четыре фазы клеточного цикла включают в себя:
- G1 — во время этой фазы клетка готовится к стадии синтеза, проверяя наличие всего материала, необходимого для синтеза ДНК.
- S-фаза — во время фазы копируется ДНК, так что дочерние клетки имеют полный набор хромосом в конце цикла.
- Фаза G2 — это вторая фаза роста, и клетка готовится к митозу / мейозу, следя за тем, чтобы все сырье, необходимое для физического разделения, присутствовало.
- M фаза — именно во время этой фазы (митоза) клетка разделяется на две новые клетки.
Первые три стадии составляют межфазную стадию, на которой клетка проводит около 90 процентов цикла.
Подробнее о ДНК
Митоз
Это процесс, посредством которого идентичные дочерние клетки образуются посредством репликации и первоначальной репликации хромосом.
Дочерние клетки идентичны родительским клеткам в том, что если родительская клетка является диплоидной, то дочерняя клетка также будет диплоидной.
Во время митоза реплицированные хромосомы располагаются в середине цитоплазмы. Они разделены, так что дочерние клетки могут получить копию исходной ДНК.
Это стало возможным благодаря наличию микротрубочек (волокон веретена), которые втягивают хромосомы в каждую из клеток.
Эти волокна возникают из центриолей, которые находятся по обе стороны от клеток, и могут иметь еще меньшие микротрубочки, называемые звездочками. Считается, что они служат связями для функционирования волокон.
Интерфаза
Во время межфазного периода клетка реплицирует свою ДНК (хромосомы), готовясь к делению.Хромосомы на этой стадии не так легко увидеть, поскольку они развернуты.
Профаза
Это первая фаза митоза. Ядерная оболочка также начинает растворяться. Хромосомы также начинают скручиваться, и волокна веретена начинают формироваться, когда центросомы делятся и начинают мигрировать в обе стороны клетки.
Во время прометафазы ядерная оболочка разрушается, и микротрубочки кинетохор, по-видимому, взаимодействуют с полярными микротрубочками волокон веретена.
Это вызывает движение хромосом.
Метафаза
На этой стадии хромосомы, которые состоят из хроматид, удерживаемых вместе центромерой, начинают мигрировать к экватору волокон веретена. Таким образом, хромосомы выравниваются в плоскости, когда волокна кинетохор прикрепляются к волокнам веретена.
Анафаза
Эта фаза начинается с разделения центромер, таким образом разделяя хроматиды, таким образом удваивая количество хромосом.Затем новые хромосомы начинают двигаться к полюсам клеток.
Телофаза
Во время телофазы хромосомы достигают полюсов своих веретен. Ядерная мембрана также начинает появляться снова, и хромосомы раскручиваются.
Волокна веретена также начинают разрушаться, и клетка делится на две части. Затем клетки начинают развиваться у разных взрослых. Эта фаза переводит две клетки на промежуточную стадию.
Во время интерфазы G1 хромосомы имеют одну хроматиду.Затем хромосомы реплицируются, и каждая из них получает две сестринские хроматиды.
Мейоз
Мейоз участвует в производстве сперматозоидов и яйцеклеток у людей, способных к половому размножению. Этот процесс уменьшает количество хромосом вдвое.
В этом случае, когда оплодотворяется сперматозоид и яйцеклетка, полученная зигота имеет полный набор хромосом. Таким образом, клетка, претерпевающая мейоз, делится два раза (мейоз 1 и мейоз 2). Диплоидная (2n) родительская клетка дает 4 гаплоидных (n) гамет.
Мейоз 1 известен как фаза восстановления, а мейоз 2 — фаза деления. В мейозе, в отличие от митоза, две хромосомы в гомологичной паре выстраиваются рядом друг с другом (синапсис). Полученная гомологичная пара называется двухвалентной.
Интерфаза
Это похоже на митоз, за исключением того факта, что в мейозе за ним следуют два деления клеток.
Профаза 1
Хромосомы конденсируются и прикрепляются к ядерной оболочке.Затем происходит синапсис и образуются тетрады, каждая из которых состоит из четырех хроматид. Кроссинг генетического материала может происходить во время синапсиса, когда хромосомы утолщаются и отделяются от ядерной оболочки.
Как и в митозе, центриоли также перемещаются и мигрируют к полюсам, поскольку ядра и ядрышки начинают разрушаться.
Метафаза 1
На этой фазе тетрады выравниваются на метафазной пластинке, и центромеры гомологичных хромосом становятся ориентированными по обе стороны от полюсов клетки.
Анафаза 1
Хромосомы начинают двигаться к противоположным полюсам клеток. Микротрубочки и волокна кинетохор также взаимодействуют, и происходит движение. В отличие от митоза, гомологичные хромосомы перемещаются к противоположным полюсам, но сестринские хроматиды остаются вместе.
Телофаза 1
Волокна веретена продолжают перемещать гомологичные хромосомы к полюсам, после чего любой полюс имеет гаплоидное число хромосом.Цитокины также имеют тенденцию возникать спонтанно.
Формируются две дочерние клетки, каждая из которых содержит половину хромосом по сравнению с исходной родительской клеткой.
Профаза 2
На этой стадии ядерная мембрана, а также ядра разрываются, и снова появляются волокна веретена. Затем хромосомы начинают мигрировать к экватору клетки.
Метафаза 2
Хромосомы выстраиваются в линию на второй метафазной пластинке в центре клетки.Затем кинетохоры указывают на противоположные полюсы клетки.
Анафаза 2
Сестринские хроматиды делятся и перемещаются к противоположным полюсам клеток.
Телофаза 2
В этой фазе начинают формироваться отдельные ядра на противоположном полюсе и появляются цитокины. В конце этой фазы есть четыре дочерних клетки. Каждая из них имеет половину количества хромосом в исходной родительской клетке.
Отделение раковых клеток
Обычно рак — это болезнь митоза. В этом случае обычные контрольные точки, регулирующие митоз, игнорируются раковыми клетками.
Это начинается в случае, когда отдельная клетка трансформируется из нормальной клетки в злокачественную в результате изменений функций одного из нескольких генов, которые играют роль в контроле роста.
Раковые клетки склонны игнорировать ингибирование, зависящее от нормальной плотности роста.Затем они размножаются после контакта с другими клетками и продолжают накапливаться, пока не будут исчерпаны все питательные вещества.
Рак: нерегулируемое деление клеток — Анимация
См. Также статьи о цитопатологии и гистопатологии
Заключение
В заключение важно иметь в виду, что существует три типа деления клеток, каждый из которых играет определенную роль и достигает определенной цели.
Митоз, являясь наиболее распространенной формой деления клеток, важен для роста и восстановления, поскольку клетки изнашиваются и их необходимо заменять.Митоз также важен для восстановления поврежденных тканей и способствует их росту.
Мейоз, являющийся уникальной формой деления клеток у эукариот, важен для образования гамет, необходимых для воспроизводства и продолжения существования видов. Для более простых организмов, таких как бактерии, бинарное деление, которое является формой бесполого размножения, допускает продолжение организмов.
Однако это не единственный вид бесполого размножения. Понимая, в частности, деление клеток и митоз, исследователи пришли к пониманию рака, что привело к новым целевым методам лечения, которые постоянно совершенствуются.
Ознакомьтесь с информацией о прокариотах и эукариотах
Также интересное чтиво по протистам
Молекулярная биология клетки, 5-е издание, обзор и расширенная статья по цитохимии.
Узнайте больше о клетках в этих статьях: Культура клеток, дифференциация клеток, окрашивание клеток, культура тканей, покадровая микроскопия, различные органеллы, а также апоптоз клеток.
Прочтите о митозе верхушки корня лука
Почему так важна адгезия клеток?
В чем разница между мейозом и митозом?
Взгляните поближе на ядро
Вернуться на главную страницу клеточной биологии
Вернуться к теории клеток
Вернуться к пролиферации клеток
Вернуться к изучению бинарного деления
Возвращение из клеточного отделения для проведения микроскопических исследований в MicroscopeMaster Home
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. Митоз используется одноклеточными организмами для размножения; он также используется для органического роста тканей, волокон и мембран.
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.Мейоз играет роль в 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
Какова роль и цель митоза и мейоза?
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. 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 лет.8 миллиардов 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, реплицируя ДНК и дублируя центриоли 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
Какие четыре стадии митоза?
Существует четыре митотические 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 помещая их в вертикальную линию по центру клетки; это иногда называют метафазной пластиной или экватором шпинделя .
- Волокна веретена начинают укорачиваться во время анафазы , 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 — 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 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, 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
См. Подробное сравнение Мейоза I и Мейоза II.
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 — 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 к одной стороне ячейки, а другая половина — к противоположной стороне. 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 начинается цитокинез, разделяющий 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 против мейоза | Факты
Клетки делятся и размножаются двумя способами: митозом и мейозом. Митоз приводит к образованию двух идентичных дочерних клеток, тогда как мейоз приводит к появлению четырех половых клеток. Ниже мы выделяем ключевые различия и сходства между двумя типами деления клеток.
Различия
- Митоз
- Включает одно деление клетки
- Результаты в двух дочерних клетках
- Результаты в диплоидных дочерних клетках (число хромосом остается таким же, как у родительской клетки)
- Дочерние клетки генетически идентичны
- Встречается у всех организмов, кроме вирусы
- Создает все клетки тела (соматические), кроме половых клеток (яйцеклетки и сперматозоиды).
- Профаза намного короче
- В профазе не происходит рекомбинации / кроссинговера.
- В метафазе отдельные хромосомы (пары хроматид) выстраиваются вдоль экватора.
- В анафазе сестринские хроматиды разделяются на противоположные полюса.
- Мейоз
- Включает два последовательных деления клеток
- Результаты в четырех дочерних клетках
- Результаты в гаплоидных дочерних клетках (число хромосом уменьшается вдвое по сравнению с родительской клеткой)
- Дочерние клетки отличаются генетически
- Встречается только в животные, растения и грибы
- Создает только зародышевые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды)
- Профаза I занимает гораздо больше времени
- Включает рекомбинацию / кроссинговер хромосом в профазе I
- В метафазе I пары хромосом выстраиваются вдоль экватора.
- В анафазе I сестринские хроматиды перемещаются вместе к одному полюсу.
- Во время анафазы II сестринские хроматиды разделяются на противоположные полюса.
Сходства
- Митоз
- Диплоидная родительская клетка
- Состоит из интерфазы, профазы, метафазы, анафазы и телофазы
- В метафазе отдельные хромосомы (пары хроматид) выстраиваются вдоль экватора.
- В анафазе сестринские хроматиды разделяются на противоположные полюса.
- Заканчивается цитокинезом.
- Мейоз
- Диплоидная родительская клетка
- Состоит из интерфазы, профазы, метафазы, анафазы и телофазы (но дважды!)
- В метафазе II отдельные хромосомы (пары хроматид) выстраиваются вдоль экватора.
- Во время анафазы II сестринские хроматиды разделяются на противоположные полюса.
- Заканчивается цитокинезом.
Эта страница последний раз обновлялась 21.07.2021
Митоз vs.Мейоз: основные различия, диаграмма и диаграмма Венна
Деление клеток происходит как часть «клеточного цикла». Точно так же, как у вашего дня есть распорядок дня и ночи, у клеток есть свой распорядок дня. Клеточный цикл обычно описывается как состоящий из четырех основных фаз: G1, S-фаза, G2 и митоза (или мейоза). Клетки также могут отдохнуть от измельчения клеточного цикла в состоянии, называемом G0 или старением (обратите внимание, что некоторые клетки постоянно находятся в G0). Внешние факторы роста могут стимулировать клетки в G1 или G0 для прохождения оставшейся части цикла, примером является фактор роста нервов (NGF), который способствует росту нейронов.Точка ограничения — это особая «точка невозврата» в G1, когда клетки больше не реагируют на удаление факторов роста и продолжат переходить в S-фазу несмотря ни на что. Есть также внутренние сигналы, которые говорят клетке о прогрессе, эти белки называются циклинами, а циклин, который способствует митозу, называется циклином B. S-фаза особенно важна, поскольку это точка, в которой весь геном клетки дублируется в процессе полуконсервативная репликация ДНК.
Стадиями митоза являются интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза, иногда за ними следует цитокинез.«Интерфаза» — это общий термин, который описывает все стадии до митоза, а именно: фазы G1, S и G2. Стадиями мейоза являются интерфаза, профаза I, метафаза I, анафаза I, телофаза I, цитокинез I, профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II и, наконец, цитокинез II. Смотрите наше подробное объяснение ниже:
Митоз против мейоза Диаграмма Венна
Активные вопросы исследования
Процесс деления клеток — это сложный танец молекулярных механизмов, который очаровывал исследователей на протяжении сотен лет.Достижения в области микроскопии оказали огромное влияние на эту область, от ее скромного начала наблюдения за метафазными хромосомами под световым микроскопом до более сложных современных технологий, которые могут задавать вопросы на молекулярном уровне. Исследования клеточного цикла также были высоко оценены: Нобелевская премия по физиологии и медицине 2001 года была присуждена Тиму Ханту, Полу Нерсу и Лиланду Хартвеллу за совместное открытие циклинов и циклинзависимых киназ : ключевых регуляторов. клеточного цикла [6].Однако, несмотря на наш прогресс, остается много вопросов.
Как клетки способствуют точной сегрегации хромосом в митозе?
Хотя есть только один способ правильного митоза, есть много способов пойти не так. Например, в раннем митозе, если есть неправильные контакты между микротрубочками и хромосомами, хромосомы могут стать смещенными, что может привести к неправильной сегрегации сестринских хроматид. В позднем митозе, как клетка уверена, что пора провести цитокинез? Комплекс пассажира хромосомы (CPC) — это молекулярный ангел-хранитель, который действует на многих этапах митоза, чтобы гарантировать точность процесса.В начале митоза CPC локализуется по всей хромосоме и действует для модификации хроматина, во время митоза он перемещается к центромерам хромосомы, чтобы предотвратить неправильное прикрепление микротрубочек, и до цитокинеза CPC находит свой путь к центральному веретену. Следовательно, вопрос текущих исследований заключается в том, как CPC элегантно перемещает локализацию во время митоза, чтобы спасти положение?
Дополнительная литература
• Вейдер, Г., Медема, Р. Х. и Ленс, С. М. (2006). Хромосомный пассажирский комплекс: руководство Авроры-B через митоз.Журнал клеточной биологии, 173 (6), 833-837.
• Кабече, Л., Нгуен, Х. Д., Буиссон, Р., и Зоу, Л. (2018). Митоз-специфический путь ATR, управляемый петлей R, способствует точной сегрегации хромосом. Наука, 359 (6371), 108-114.
Как гомологичные хромосомы удерживаются вместе, а затем разделяются в мейозе I?
Вы могли вспомнить из вышесказанного, что это белок cohesin , который скрепляет сестринские хроматиды в метафазе митоза и метафазе II мейоза.Однако в мейозе I гомологичные хромосомы должны удерживаться вместе в метафазе I, прежде чем эти связи будут быстро разорваны во время анафазы I. Этот подвиг совершается чудесной клеточной застежкой-молнией, называемой синаптонемным комплексом (SC). Эта молния должна быть достаточно прочной, чтобы удерживать хромосомы вместе, но она также должна разбираться с одинаковой эффективностью, иначе гомологичные хромосомы не будут точно разделяться в анафазе I, что приведет к потенциально катастрофическому генетическому неравенству в дочерних клетках.Как именно разбирается эта молния — горячая тема для исследований.
Дополнительная литература
• Аргунхан, Б., Цубучи, Т., и Цубучи, Х. (2018). Поло — это не соло в мейозе. Cell Cycle, 17 (3), 273-274.
• Гао Дж. И Колаяково М. П. (2017). Архивирование и разархивирование: модификации белков, регулирующие динамику синаптонемного комплекса. Тенденции в генетике.
Ссылки
1) Беннетт М. Д. (1977). Время и продолжительность мейоза. Фил.Пер. R. Soc. Лондон. В, 277 (955), 201-226.
2) Джетт, Дж. Х. (2015). Сколько времени нужно клетке, чтобы делиться? Цитометрия Часть A, 87 (5), 383-384.
3) Брюэр, Б. Дж., Хлебович-Следзевска, Э. и Фангман, В. Л. (1984). Фазы клеточного цикла в неравных материнских / дочерних клеточных циклах Saccharomyces cerevisiae. Молекулярная и клеточная биология, 4 (11), 2529-2531.
4) Клифт, Д., и Шух, М. (2013). Перезагрузка жизни: оплодотворение и переход от мейоза к митозу.Обзор Nature Molecular Cell Biology, 14 (9), 549.
5) Paweletz, N. (2001). Вальтер Флемминг: пионер исследований митоза. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2 (1), 72.
6) Медсестра, П. М. (2002). Нобелевская лекция: Циклинзависимые киназы и контроль клеточного цикла. Отчеты Bioscience, 22 (5), 487-499.
Стадии митоза (клеточное деление)
Каждое живое существо состоит из клеток. Каждый человек начинает жизнь как оплодотворенный человеческий эмбрион с одной клеткой, а 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 клеточного деления, 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 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 идти 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, что потенциально может 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 друг от друга. 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
На стадии телофазы деление клеток 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 прежней 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, которое начинается до окончания анафазы и завершается 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 тратится 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, чтобы подготовиться 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, которые не являются 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 произведенных 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
При митозе образуются 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.
Клеточный цикл — Фазы — Митоз — Положение
Клеточный цикл — это процесс, который клетка предпринимает для репликации всего своего генетического материала и деления на две идентичные клетки. В этой статье мы рассмотрим различные стадии клеточного цикла и то, что происходит на каждой стадии.Мы также рассмотрим регуляцию клеточного цикла и рассмотрим некоторые примеры его нарушения.
Фазы клеточного цикла
Клеточный цикл — это 4-этапный процесс, состоящий из промежутка 1 (G1), синтеза (S), промежутка 2 (G2) и митоза (M), которому клетка подвергается по мере роста и деления. После завершения цикла ячейка либо снова запускает процесс с G1, либо выходит из цикла через G0. Из G0 клетка может подвергаться терминальной дифференцировке.
Стадии клеточного цикла между одним митозом и следующим, которые включают G1, S и G2, вместе известны как интерфаза .
G1 фаза- Ячейка увеличивается в размере
- Дублирование содержимого сотовой связи
- Репликация ДНК
- Каждая из 46 хромосом (23 пары) реплицируется клеткой
- Клетка растет еще
- Органеллы и белки развиваются при подготовке к делению клеток
- Митоз с последующим цитокинезом (разделением клеток)
- Образование двух идентичных дочерних клеток
G0 фаза
В то время как некоторые клетки постоянно делятся, некоторые типы клеток находятся в состоянии покоя .Эти клетки выходят из G1 и входят в состояние покоя, называемое G0. В G0 клетка выполняет свою функцию без активной подготовки к делению. G0 является постоянным состоянием для некоторых ячеек, тогда как другие могут возобновить деление, если получат правильные сигналы.
Рисунок 1. Этапы клеточного цикла. [/ caption]Постановление
Развитие клеток в клеточном цикле контролируется различными контрольными точками на разных этапах. Они определяют, содержит ли клетка поврежденную ДНК, и предотвращают репликацию и деление этих клеток.Точка разграничения r (R) расположена в G1 и является ключевой контрольной точкой. Подавляющее большинство клеток, которые проходят через точку R, завершают полный клеточный цикл. Другие контрольно-пропускные пункты расположены на переходах между G1 и S, G2 и M.
Если поврежденная ДНК обнаруживается на любой контрольной точке, активация контрольной точки приводит к увеличению продукции белка p53 . p53 — это ген-супрессор опухоли, который останавливает развитие клеточного цикла и запускает механизмы восстановления поврежденной ДНК.Если эта ДНК не может быть восстановлена, это гарантирует, что клетка подвергается апоптозу и больше не может реплицироваться.
Этот клеточный цикл также тесно регулируется циклинами , которые контролируют клеточную прогрессию путем активации ферментов циклин-зависимой киназы (CDK).
Примером белка-супрессора опухоли является белок ретинобластомы (Rb) . Rb ограничивает способность клетки переходить от фазы G1 к фазе S в клеточном цикле. CDK фосфорилирует от Rb до pRb, , что делает его неспособным ограничивать пролиферацию клеток, тем самым подавляя его свойства подавления роста клеток.Это позволяет клеткам нормально делиться в клеточном цикле.
Рис. 2. Важные контрольные точки и регуляторы клеточного цикла. [/ caption][старт-клиника]
Клиническая значимость — неоплазия
Неоплазия — это болезнь неконтролируемого клеточного деления , и ее прогрессирование объясняется изменением активности регуляторов клеточного цикла. Если мутация происходит в белке, регулирующем клеточный цикл, например p53, это может привести к быстрому неконтролируемому размножению этих клеток.
Когда есть дефект в гене супрессора опухоли p53, он не может обнаруживать и связываться с клетками с поврежденной ДНК, чтобы либо восстановить повреждение, либо вызвать апоптоз . Это приводит к неконтролируемой репликации клеток в клеточном цикле и увеличению мутированного p53. Это увеличивает риск новообразований, а также обнаруживает раковые свойства мутантного p53.
[окончание клинической]
клеточный цикл | CancerQuest
Дополнительную информацию по темам на этой странице также можно найти в большинстве вводных учебников по биологии, мы рекомендуем «Биология Кэмпбелла», 11-е издание.
Разделов на этой странице:
Этапы клеточного цикла
- G1 и G2 обозначают «пробелы». Это относится к тому факту, что на этих стадиях в ядре клеток не происходит ничего очевидного. Клетки на самом деле очень активны. Они растут и готовятся к делению.
- S означает синтез. Это фаза клеточного цикла, в которой ДНК копируется или реплицируется.
- M обозначает митоз. Это стадия клеточного цикла, в которой клетка фактически делится на две дочерние клетки.
Чтобы помочь вам визуализировать процесс, такая же анимированная иллюстрация процесса показана ниже и в конце этого раздела.
Ваш браузер не поддерживает встроенное видео HTML5.
Многие лекарства от рака действуют, блокируя одну или несколько стадий клеточного цикла. Чтобы лучше понять дефекты, обнаруженные в раковых клетках, и механизмы действия этих противораковых препаратов, предназначенных для блокирования деления клеток, мы рассмотрим клеточный цикл более подробно.
Репликация ДНК
Репликация ДНК происходит в фазе синтеза или S клеточного цикла. Каждая хромосома копируется с высокой точностью в процессе, в котором задействовано большое количество ферментов. В этом процессе двухцепочечная ДНК разматывается, и каждая отдельная цепь используется в качестве матрицы для получения комплементарной цепи. Конечным результатом является производство двух идентичных копий генетического материала. Этот процесс изображен на анимации ниже.
Ваш браузер не поддерживает встроенное видео HTML5.
Реплицированные хромосомы содержат две идентичные нити ДНК, которые остаются прикрепленными до тех пор, пока они не разделятся к концу митоза (в анафазе). Поскольку это форма хромосом, которую легче всего выделить и визуализировать, это структура, с которой знакомо большинство людей. Схема процесса изображена ниже.
Помните, что Х-образная молекула на самом деле состоит из двух копий одной хромосомы.
Во время репликации могут возникать ошибки, которые приводят к изменению нуклеотидной последовательности хромосом.Если эти изменения происходят внутри генов, они могут изменить функцию клетки. Клетки человека разработали несколько механизмов для исправления ошибок этого типа, но они не идеальны. Ошибки, возникающие при репликации ДНК, могут привести к образованию клеток с мутировавшими генами. Накопление мутаций может привести к развитию рака. Есть несколько типов рака, которые связаны, в частности, с нарушением процессов восстановления, которые обычно функционируют во время репликации ДНК. Процессы, с помощью которых возникают мутации, будут рассмотрены в разделе «Причины мутации».
Все делящиеся клетки должны пройти процесс репликации ДНК. Поскольку раковые клетки часто быстро делятся, эта фаза клеточного цикла является мишенью для многих химиотерапевтических агентов, которые будут описаны в разделе «Лечение рака». Некоторые примеры включают доксорубицин, циклофосфамид, карбоплатин, цисплатин, топотекан и этопозид (VP-16).
Более пристальный взгляд на хромосомы и гены
Основная часть ДНК в клетках находится в ядре клетки в виде хромосом.Всего у человека 46 хромосом, состоящих из двух наборов по двадцать три. Каждый родитель вносит 23 хромосомы в свое потомство с помощью гамет, которые они вносят; яйцо или сперма. Каждый родитель вносит по одной хромосоме каждого типа, то есть по одной хромосоме №1, одной №2, одной №3 и т. Д. Это означает, что у каждого человека есть двадцать три пар хромосом. Каждая хромосома состоит из одного фрагмента ДНК, содержащего миллионы нуклеотидов, связанных с несколькими разными белками. Гены распределены по хромосомам вместе с большим количеством ДНК, функции которой неизвестны.
Любой конкретный ген всегда находится в одном и том же положении на одной и той же хромосоме. Например, если ген, контролирующий цвет глаз, расположен на хромосоме 1 у одного человека, этот же ген будет в том же положении у всех других обследованных людей. Поскольку у нас есть две копии каждой хромосомы, это означает, что у нас есть две копии каждого гена. Эти отношения изображены ниже. Хромосома, отмеченная мужским символом (стрелка), представляет собой хромосому, предоставленную отцом, а хромосома, отмеченная женским (крестиком) символом, представляет собой хромосому, предоставленную матерью.Очень важно знать, что версия гена , присутствующая на двух хромосомах, не обязательно должна быть одинаковой. Продолжая приведенный выше пример, отцовский ген цвета глаз может приводить к появлению голубых глаз, тогда как материнская версия гена может приводить к появлению карих глаз. Цвет глаз ребенка — результат активности обеих копий гена.
На схеме ниже цветные полосы представляют гены.Для некоторых генов версии, унаследованные от обоих родителей, одинаковы, а для некоторых — немного отличаются. Различные версии или аллели обозначаются немного разными цветными полосами. Приведенная ниже пара хромосом представляет две версии ОДНОЙ хромосомы (то есть 2 формы хромосомы 1, 2 или 3 и т. Д.), Которые будут внесены родителями.
Митоз
Часть цикла клеточного деления, которой уделяется наибольшее внимание, называется фазой М или митозом.Митоз — это процесс, при котором одна клетка делится на две дочерние клетки. Две клетки имеют идентичных генетических компонентов родительской клетки. Как мы увидим позже, раковые клетки не всегда следуют этому правилу. Далее митоз подразделяется на подфазы на основе видимых изменений в клетках, особенно в ядре.
Первый шаг — профаза. В профазе ядерная оболочка растворяется, и хромосомы конденсируются, готовясь к делению клетки.Так же, как наматывание нити на катушку, конденсация хромосом делает их более компактными и позволяет легче сортировать их в образующиеся дочерние клетки. Также в профазе образуются белковые волокна (волокна веретена), которые проходят от одного конца клетки до другого. Этот пучок волокон придает делящейся клетке структуру, необходимую для того, чтобы толкать и тянуть компоненты клетки и формировать две новые клетки.
Белковые нити, которые проходят от одного конца клетки до другого, называются микротрубочками.Эти белки собираются и разбираются в процессе деления клетки. Они являются мишенью для нескольких различных химиотерапевтических агентов. Таксол®, химическое вещество, полученное из экстракта тиса, связывается с микротрубочками и не позволяет им разбираться. Это приводит к тому, что клетки терпят неудачу в процессе митоза и умирают. Другой класс химиотерапевтических агентов, представленный винбластином, имеет противоположный эффект. Эти препараты не позволяют формироваться волокнам веретена. Результат тот же, поскольку процесс деления клеток тормозится.Подробнее о лечении рака.
Более пристальный взгляд на хромосомы человека
На изображении ниже показаны хромосомы из клетки человека. Изображение всех хромосом таким образом известно как кариотип . Кариотипы часто выполняются на тканях плода во время беременности для выявления хромосомных аномалий у будущего ребенка. Эти хромосомы окрашены за счет связывания флуоресцентных красителей. Обратите внимание, что есть две копии каждой хромосомы. Также очевиден широкий разброс размеров хромосом.Хромосомы пронумерованы в порядке, обратном их размеру. Хромосома 1 — это самая большая хромосома, а самые маленькие хромосомы — это хромосомы с номерами 21 и 22. Кариотип, показанный ниже, принадлежит мужчине и содержит одну X и одну (намного меньшего размера) Y-хромосому. ДНК даже в самых маленьких хромосомах содержит миллионы пар оснований.
Во многих раковых клетках количество хромосом нарушено, поэтому в клетках либо слишком много, либо слишком мало хромосом.Клетки со слишком большим или слишком низким количеством хромосом считаются анеуплоидными. Подробнее о мутации и раке.
Изображение выше любезно предоставлено Applied Imaging, Санта-Клара, Калифорния.
Стадии митоза
Клетка, показанная ниже, находится в начале профазы, и видны конденсированные Х-образные хромосомы.
Каждая из этих хромосом на самом деле состоит из двух идентичных цепей ДНК. ДНК удваивается раньше в клеточном цикле в S-фазе.Вскоре мы вернемся к фазе S.
В следующей фазе митоза (метафаза) хромосомы выстраиваются в линию в середине клетки (в метафазной пластинке), готовясь к разделению поровну на дочерние клетки.
Митоз: Анафаза
Идентичные половины хромосом затем притягиваются к противоположным концам клетки, чтобы произвести две новые клетки, которые идентичны родительской клетке. На следующих этапах, анафазе и телофазе, клетка завершает разделение хромосом и деление клетки.
Ниже показаны хромосомы в делящейся эпителиальной клетке крысиного кенгуру. Эти хромосомы были притянуты к концам клетки, которая находится в конце анафазы.
Изображение выше было использовано с разрешения правообладателя Molecular Probes ..
Митоз: телофаза
Ядерная оболочка переформируется во время телофазы, завершая процесс. Общий вид процесса изображен ниже, показывая циклический характер процесса.Интерфаза — это время, которое клетка проводит между клеточными делениями, просто выполняя свою работу в организме. Большую часть времени клетки находятся в интерфазе.
Анимированная иллюстрация процесса показана ниже.
Ваш браузер не поддерживает встроенное видео HTML5.
Сводка клеточного цикла
Введение
- Со временем многие клетки, из которых состоит наш организм, стареют, умирают и нуждаются в замене.
- Процесс, посредством которого клетка воспроизводит две идентичные копии, известен как митоз.
- Клетки, образованные митозом, известны как дочерние клетки.
- Процесс деления клетки происходит как упорядоченное развитие через четыре различных этапа, вместе известных как «клеточный цикл».
- Многие аномальные свойства раковых клеток происходят из-за дефектов генов, контролирующих деление клеток.
Цикл ячейки
- Клеточный цикл состоит из четырех стадий: G1, S, G2 и M.
- G1 и G2 представляют собой фазы «промежутка», в которых клетка растет и готовится к делению.
- S в фазе синтеза, в которой хромосомы (ДНК) копируются (реплицируются).
- M — митотическая фаза, в которой клетка физически делится на две дочерние клетки.
- Большинство клеток НЕ активно делятся. Эти клетки находятся в состоянии покоя (G).
Митоз (фаза M)
- При митозе в нормальных клетках образуются две клетки с идентичным генетическим составом.
- Митоз состоит из четырех подэтапов:
- Профаза — Хромосомы конденсируются, ядерная мембрана разрушается, и образуются волокна веретена.
- Метафаза — реплицированные хромосомы выстраиваются в середину клетки
- Анафаза — Хромосомы разделяются, и клетка становится удлиненной с отчетливыми концами (полюсами)
- Телофаза — Ядерные оболочки реформируются на двух полюсах, и образуются новые клеточные мембраны, чтобы создать две независимые клетки
Синтез ДНК (S-фаза)
- У человека 46 хромосом, по 23 от каждого родителя.
