(Е) Мембрана образует мезосомы — прокариотический тип.
Митоз и мейоз: понятие, фазы, отличия
Наши клетки постоянно растут и воспроизводят самих себя. Репродуктивная функция может осуществляться двумя способами, о которых мы расскажем в этой статье. Вы узнаете, как возникают новые клетки в процессе митоза и мейоза.
Что такое митоз
Первый способ деления соматической клетки — митоз. Материнская клетка разделяется на дочерние клетки, которые практически идентичны родительским с точки зрения генетической информации. Наследственная информация и количество хромосом у дочерних клеток такие же, как у родительской.
Митоз — это одна из фаз жизненного цикла клетки и механизм нормального роста тканей. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза, в течение которой протекает повседневная клеточная деятельность. Во время интерфазы происходит:
Во время интерфазы идёт активный синтез и накопление необходимых для деления клетки веществ. Интерфаза делится на три подфазы:
После стадии G2 клетка вступает в следующую фазу деления, а именно — сам митоз. Тут есть четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.
Пример. В клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с означает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды.
Рассмотрим подробнее фазы митоза:
Многие клетки вступают в фазу G0 после митоза и находятся в ней всю жизнь до гибели. Обычно это высокоспециализированные клетки, которые не могут совмещать эффективное выполнение своих функций и размножение. Например, в фазе G0 находится большинство нейронов головного мозга.
Биологическое значение митоза — образование генетически одинаковых дочерних клеток с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.
Что такое мейоз
Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Это процесс деления клетки, во время которого получаются дочерние клетки — гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза.
Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм.
По промокоду BIO92021 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса, по промокоду BIO10112021 бесплатный доступ к курсу биологии 10 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!
Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (n). Когда гаметы объединяются, получается зигота с 46 хромосомами — диплоидный набор (2n).
Во время мейоза одна клетка с 46 хромосомами делится дважды. Первое деление называется мейоз I, второе деление называется мейоз II. Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна, и в ней не происходит удвоение ДНК. В результате образуются четыре дочерние клетки, каждая с 23 хромосомами.
Мейоз I подразделяется на четыре фазы, аналогичные фазам митоза:
Мейоз II подразделяется на четыре такие же фазы:
Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных клеток, отличающихся генетически друг от друга: половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.
Какой клеточный органоид участвует в образовании митотического веретена деления клетки
• Хромосомы разделяются посредством митотического веретена
• Веретено представляет собой симметричную биполярную структуру, состоящую из микротрубочек, расположенных между двумя полюсами. На каждом полюсе находится центросома
• Центросомы прикрепляются к веретену за счет взаимодействия своих кинетохоров с микротрубочками
Веретено представляет собой сложную динамическую структуру, которая быстро образуется в начале процесса деления и при его окончании так же быстро разрушается. Веретено необходимо для митоза и служит для выполнения двух отдельных функций: (1) обеспечение разделения реплицированных хромосом по дочерним ядрам при делении ядра (кариокинез) и (2) управление процессом деления цитоплазмы (цитокинез).
Если заблокировать образование веретена (например, обработав клетки различными химическими соединениями), то хромосомы конденсируются, но не движутся, как это обычно происходит в митозе, и процесс деления останавливается. Во многом веретено представляет собой род биологического мотора, который превращает химическую энергию в механическую работу, необходимую для перемещения хромосом и деления клетки. Функции веретена отражаются в его строении. Симметричная структура с двумя полюсами необходима для успешного прохождения митоза.
Действительно, она отражает принцип парности клеточного деления, при котором одна клетка и реплицированная ДНК делятся на две отдельных дочерних клетки.
Метафазное веретено в живой клетке тритона, видимое в фазовоконтрастном и поляризационном микроскопе. Показана часть такой же клетки с веретеном в той же ориентации после иммунофлуоресцентного окрашивания микротрубочек (зеленым), хромосом (синим) и кератиновых филаментов (красным). Отметим, что веретено не видно в фазовом контрасте, но видно в поляризованном свете. Микротрубочки веретена наиболее отчетливо видны после иммунофлуоресцентного окрашивания.
Веретено можно увидеть с помощью различных методов. Основной структурный элемент веретена — микротрубочки, слишком малы для того, чтобы их можно было видеть с помощью светового микроскопа (т. е. из-за недостаточного разрешения). Поэтому, хотя в клетках высших организмов часто можно наблюдать с помощью обычного светового микроскопа конденсированные хромосомы, веретена при этом не видно. Однако во многих случаях можно сделать вывод о наличии веретена по косвенному признаку, поскольку эта структура вытесняет видимые клеточные органеллы. При этом, как показано на рисунке ниже, пространство, занимаемое веретеном, по сравнению с окружающей цитоплазмой кажется более прозрачным. Хотя вначале исследователи считали, что веретено состоит из волокон, до начала 1950-х гг. это предположение не было подтверждено прямыми наблюдениями.
К этому времени усовершенствования техники поляризационной световой микроскопии позволили увидеть веретено на препаратах клеток. Типичная фотография веретена, полученная с помощью светового микроскопа, представлена на рисунке ниже. Структура приобрела черную окраску из-за взаимодействия поляризованного света с микротрубочками. В течение 1970-х гг. была разработана техника с использованием флуоресцентных зондов, которая позволила наблюдать компоненты веретена в трехмерном пространстве даже в живой клетке. Эта техника позволяет прослеживать положения одного или нескольких специфических белков веретена в ходе митоза. Одним из таких белков почти всегда является тубулин, поскольку он обеспечивает визуализацию микротрубочек.
При наблюдении в электронном микроскопе веретено типичной клетки млекопитающих состоит из трех структурных компонентов. Как показано на рисунке ниже, в каждом из двух полярных участков находится центросома. Эта красивая органелла включает пару небольших, интенсивно окрашенных структур, называемых центриолями.
Они окружены более или менее плотным диффузным материалом. Между центросомами расположены хромосомы, которые в большинстве клеток являются самыми крупными структурами веретена. Хромосомы состоят из компактных, плотно скрученных и сильно базофильных фибрилл хроматина диаметром 25 нм. Каждая хромосома содержит две небольших структуры, называемых кинетохоры (от греч. kineto — подвижный; chora — пространство). Кинетохоры прикрепляются к противоположным сторонам своей центромеры. Между полюсами веретена проходит плотный пучок расположенных параллельно друг другу микротрубочек.
На рисунке ниже это видно наиболее отчетливо. Один из концов микротрубочек веретена обычно расположен на самом полюсе или рядом с ним. Другой находится в области веретена в свободном состоянии или связан с кинетохором. Микротрубочки растут от каждого полюса, что делает веретено симметричной структурой, образованной двумя параллельными и перекрывающимися пучками микротрубочек. Каждый из этих пучков называется полуверетено. У большинства позвоночных полуверетено состоит из 600-750 микротрубочек, 30-40% которых заканчиваются на кинетохорах.
В каждом полуверетене, наряду с основными микротрубочками, из каждого полюса выходят другие микротрубочки. Эти микротрубочки распространяются во всех направлениях, образуя радиальные структуры, которые называются звездами (астерами) и располагаются в центре каждого полюса. Так же как и микротрубочки веретена, все астральные микротрубочки одним концом ориентированы на полюс, а другим на отдаленную точку в цитоплазме. В митозе астральные звезды обладают несколькими функциями. Наряду с позиционированием веретена в клетке, которое определяет плоскость цитокинеза, они также участвуют в отделении полюсов (центросом) при образовании веретена в анафазе В.
Критическую роль в митозе также играют два кинетохора каждой хромосомы. Их роль в перемещении хромосом обнаружилась очень давно, поскольку оказалось, что фрагменты хромосом, не содержащие кинетохора, не способны к направленному движению. Особенно важно, каким образом располагаются кинетохоры по отношению друг к другу. Поскольку они расположены на противоположных сторонах центромеры, то обращены к противоположным полюсам веретена, что позволяет реплицированным хромосомам присоединяться к обоим полюсам. Наличие такой позиционной взаимосвязи между двумя кинетохорами существенно для сегрегации двух хроматид в разные ядра. При образовании веретена каждый кинетохор связывается с концами множества микротрубочек, исходящих из одного полюса, и образует пучок, называемый кинетохорным пучком, который проходит между кинетохором и полюсом.
Нити кинетохора и сами кинетохоры не являются всего лишь транспортной системой канатов, позволяющих хроматидам продвигаться к полюсам. Скорее всего, они играют более важную активную роль, не только определяя направление движения хромосомы, но и генерируя усилия, необходимые для этого движения.
Для того чтобы понять молекулярные механизмы митоза, необходимо ответить на следующие кардинальные вопросы. Каким образом формируется веретено и как обеспечивается его биполярная структура? Каким образом генерируются усилия, обеспечивающие движение хромосом и как это движение регулируется? Как обеспечивается точность процесса сегрегации хромосом? Каким образом после сегрегации хромосом происходит разделение цитоплазмы с образованием двух дочерних клеток?
Электронная микрофотография, демонстрирующая основные структурные элементы митотического веретена. Крупные пучки микротрубочек соединяют каждую центросому с кинетохорами на хромосомах. В центре фотографии кинетохоры, помеченные стрелками, иллюстрируют, что два кинетохора на хромосоме обращены к противоположным полюсам веретена.На основной фотографии помещено изображение центросомы в электронном микросокопе. Две центриоли расположены под прямым углом друг к другу, так, что одна выглядит как круг, а другая как прямоугольник. Вокруг первой центриоли находится скопление гранулярного материала (сравните область, примыкающую к центриоли, с более удаленными частями цитоплазмы, которые окрашены менее интенсивно и где заметно присутствие многих мембранных везикул).Нити кинетохора, прикрепленные к сестринским хроматидам. Окрашивание иммунофлуоресцентным методом (слева) и фотография, сделанная в электронном микроскопе (в центре и справа).Последовательность событий мейоза включает два клеточных деления. При первом делении происходит разделение гомологичных хромосом, при втором разделяются индивидуальные хроматиды (каждой хромосомы). При митозе происходит только разделение хроматид.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Митоз, клеточный цикл
Митоз (непрямое деление) – это деление соматических клеток (клеток тела). Биологическое значение митоза – размножение соматических клеток, получение клеток-копий (с тем же самым набором хромосом, с точно такой же наследственной информацией). Все соматические клетки организма получаются из одной исходной клетки (зиготы) путем митоза.
2) Метафаза – хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуется метафазная пластинка
3) Анафаза – дочерние хромосомы отделяются друг от друга (хроматиды становятся хромосомами) и расходятся к полюсам
Продолжительность митоза – 1-2 часа.
Клеточный цикл
Это период жизни клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Клеточный цикл состоит из двух периодов:
Интерфаза состоит из нескольких фаз:
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Процесс размножения клеток организмов разных царств живой природы называют 1) мейозом 2) митозом 3) оплодотворением 4) дроблением
Выберите один, наиболее правильный вариант. На каком этапе жизни клетки хромосомы спирализуются 1) интерфаза 2) профаза 3) анафаза 4) метафаза
Выберите один, наиболее правильный вариант. При делении клетки происходит формирование веретена деления в 1) профазе 2) телофазе 3) метафазе 4) анафазе
Выберите один, наиболее правильный вариант. Чем сопровождается спирализация хромосом в начале митоза 1) приобретением двухроматидной структуры 2) активным участием хромосом в биосинтезе белка 3) удвоением молекулы ДНК 4) усилением транскрипции
Выберите один, наиболее правильный вариант. В профазе митоза НЕ происходит 1) растворения ядерной оболочки 2) формирования веретена деления 3) удвоения хромосом 4) растворения ядрышек
Выберите один, наиболее правильный вариант. На каком этапе жизни клетки хроматиды становятся хромосомами 1) интерфаза 2) профаза 3) метафаза 4) анафаза
Выберите один, наиболее правильный вариант. Деспирализация хромосом при делении клетки происходит в 1) профазе 2) метафазе 3) анафазе 4) телофазе
ИНТЕРФАЗА 1. Выберите три варианта. Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы? 1) синтез белков в цитоплазме 2) спирализация хромосом 3) синтез иРНК в ядре 4) редупликация молекул ДНК 5) растворение ядерной оболочки 6) расхождение центриолей клеточного центра к полюсам клетки
2. Выберите три варианта. Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы? 1) восстановление ядрышек 2) расхождение центриолей к полюсам клетки 3) разрушение ядерной оболочки 4) увеличение числа митохондрий и пластид 5) репликация ДНК 6) синтез белков рибосом
ИНТЕРФАЗА КРОМЕ 1. Все приведенные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процессов, происходящих в интерфазе. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 1) репликация ДНК 2) формирование ядерной оболочки 3) спирализация хромосом 4) синтез АТФ 5) синтез всех видов РНК
2. Перечисленные ниже процессы, кроме двух, используются для характеристики интерфазы клеточного цикла. Определите два процесса, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) образование веретена деления 2) синтез АТФ 3) репликация 4) рост клетки 5) кроссинговер
2. Установите соответствие между процессами и стадиями жизненного цикла клетки: 1) интерфаза, 2) митоз. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам. 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
3. Установите соответствие между процессами и этапами клеточного цикла: 1) интерфаза, 2) митоз. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам. А) рост клетки Б) образование метафазной пластинки В) репликация ДНК Г) деспирализация хромосом Д) соединение нитей веретена деления с центромерами хромосом
ПРОФАЗА КРОМЕ РИС Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке фазы митоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) исчезает ядрышко 2) образуется веретено деления 3) происходит удвоение молекул ДНК 4) хромосомы активно участвуют в биосинтезе белков 5) хромосомы спирализуются
МЕТАФАЗА РИС 1. Определите фазу и тип деления, изображенного на рисунке. Запишите два числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.). 1) анафаза 2) метафаза 3) профаза 4) телофаза 5) митоз 6) мейоз I 7) мейоз II
2. Рассмотрите рисунок. Укажите (А) тип деления, (Б) фазу деления, (В) количество генетического материала в клетке. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка. 1) митоз 2) мейоз II 3) метафаза 4) анафаза 5) телофаза 6) 2n4c 7) 4n4c 8) n2c
3.Рассмотрите рисунок. Укажите (А) тип деления, (Б) фазу деления, (В) число хромосом и молекул ДНК. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка. 1) 2n4c 2) митоз 3) профаза 4) n2c 5) метафаза 6) мейоз I 7) 2n2c
МИТОЗ 1. Выберите три варианта. Какие структуры клетки претерпевают наибольшие изменения в процессе митоза? 1) ядро 2) цитоплазма 3) рибосомы 4) лизосомы 5) клеточный центр 6) хромосомы
2. Выберите три особенности митотического деления клетки. 1) к полюсам расходятся двухроматидные хромосомы 2) к полюсам расходятся сестринские хроматиды 3) в дочерних клетках оказываются удвоенные хромосомы 4) в результате образуются две диплоидные клетки 5) процесс проходит в одно деление 6) в результате образуются гаплоидные клетки
МИТОЗ КРОМЕ 1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процесса митоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) лежит в основе бесполого размножения 2) непрямое деление 3) обеспечивает регенерацию 4) редукционное деление 5) увеличивается генетическое разнообразие
2. Все приведенные признаки, кроме двух, можно использовать для описания процессов митоза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) образование бивалентов 2) конъюгация и кроссинговер 3) неизменность числа хромосом в клетках 4) образование двух клеток 5) сохранение структуры хромосом
3. Все перечисленные ниже процессы, кроме двух, можно использовать для описания митоза. Определите два признака, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) расхождение сестринских хроматид 2) репликация ДНК 3) образование веретена деления 4) синтез органических веществ 5) формирование экваториальной пластинки
4. Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, используются для описания митоза животной клетки. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. 1) хромосома 2) ДНК 3) клеточный центр 4) транскрипция 5) рибосома
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенного на рисунке процесса. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) дочерние клетки имеют одинаковый с родительскими клетками набор хромосом 2) неравномерное распределение генетического материала между дочерними клетками 3) обеспечивает рост 4) образование двух дочерних клеток 5) прямое деление
Все перечисленные ниже процессы, кроме двух, происходят в процессе непрямого деления клетки. Определите два процесса, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) образуются две диплоидные клетки 2) образуются четыре гаплоидные клетки 3) происходит деление соматических клеток 4) происходит конъюгация и кроссинговер хромосом 5) делению клеток предшествует одна интерфаза
ИНТЕРФАЗА + МИТОЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ 1. Установите последовательность процессов, происходящих в клетке с хромосомами в интерфазе и последующем митозе 1) расположение хромосом в экваториальной плоскости 2) репликация ДНК и образование двухроматидных хромосом 3) спирализация хромосом 4) расхождение сестринских хромосом к полюсам клетки
2. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе интерфазы и митоза. Запишите соответствующую последовательность цифр. 1) спирализация хромосом, исчезновение ядерной оболочки 2) расхождение сестринских хромосом к полюсам клетки 3) образование двух дочерних клеток 4) удвоение молекул ДНК 5) размещение хромосом в плоскости экватора клетки
3. Установите последовательность процессов, происходящих в интерфазе и в митозе. Запишите соответствующую последовательность цифр. 1) растворение ядерной мембраны 2) репликация ДНК 3) разрушение веретена деления 4) расхождение к полюсам клетки однохроматидных хромосом 5) образование метафазной пластинки
5. Установите последовательность процессов интерфазы и митоза. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) репликация ДНК 2) деспирализация хромосом 3) удвоение центриолей клеточного центра 4) движение сестринских хроматид к полюсам клетки 5) растворение ядерной мембраны
МИТОЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ 1. Установите правильную последовательность процессов, происходящих во время митоза. Запишите цифры, под которыми они указаны. 1) распад ядерной оболочки 2) утолщение и укорочение хромосом 3) выстраивание хромосом в центральной части клетки 4) начало движения хромосом к центру 5) расхождение хроматид к полюсам клетки 6) формирование новых ядерных оболочек
2. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе митоза. Запишите соответствующую последовательность цифр. 1) спирализация хромосом 2) расхождение хроматид 3) образование веретена деления 4) деспирализация хромосом 5) деление цитоплазмы 6) расположение хромосом на экваторе клетки
3. Установите последовательность процессов во время деления стволовой клетки крови у человека. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр. 1) разделение центромер хромосом 2) компактизация хромосом 3) движение хромосом к полюсам клетки 4) формирование ядерной оболочки 5) выстраивание хромосом по экватору клетки
4) исчезновение нитей веретена деления
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используются для описания изображенной на рисунке клеточной структуры. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны. 1) тип деления клетки – митоз 2) фаза деления клетки – анафаза 3) хромосомы, состоящие из двух хроматид, прикрепляются своими центромерами к нитям веретена деления 4) хромосомы располагаются в экваториальной плоскости 5) происходит кроссинговер
Метафазное веретено в живой клетке тритона, видимое в фазовоконтрастном и поляризационном микроскопе. 
Электронная микрофотография, демонстрирующая основные структурные элементы митотического веретена. 
На основной фотографии помещено изображение центросомы в электронном микросокопе. 
Нити кинетохора, прикрепленные к сестринским хроматидам. 
Последовательность событий мейоза включает два клеточных деления. 
