Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз
Содержание:
Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза
Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл клетки – это время существованя клетки с момента первого деления до следующего деления, или до последнего деления (смерти клетки).
Клетки делятся несколькими способами:
Интерфаза
Митотический цикл состоит из двух последовательных стадий.
Непосредственно перед делением клетка проходит интерфазу, или стадию покоя, функциональное значение которой в том, что во время неё синтезируется ДНК. Длительность стадии покоя составляет 90% и более в течение всего цикла клеточного деления.
Интерфаза представлена тремя периодами:
| Период | Характеристика |
| Пресинтетический, или постмитотический | Обозначается G1 или q1. Продолжительность этого периода 10 часов и более. Осуществляется сразу после деления клетки. Содержание генетического набора в клетке – 2n2c, диплоидный набор хромосом, каждая из которых имеет одну хроматиду. Здесь происходит восстановление структуры интерфазной клетки: окончательно формируется ядрышко; масса клетки увеличивается за счёт синтеза белка; происходит образование ферментов, участвующих в катализе реакции репликации; синтезируется белок; увеличивается количество различных видов рибонуклеиновой кислоты (РНК). Хромосомы представлены тонкими хроматиновыми нитями, каждая нить состоит из одной хромосомы. |
| Синтетический | Обозначается как S. Продолжительность 6 – 10 часов. В данном периоде происходит удвоение (репликация, дупликация) ДНК, хромосомы становятся двухроматидными. Это необходимо для последующего митотического деления клетки. Также, на этом этапе продолжается рост клетки, начавшийся в пресинтетичском периоде, синтезируется РНК, белки – гистоны, в последующем соединяющиеся с ДНК. Генетический материал – 2n4c. |
| Постсинтетический или премитотический | Обозначение: G2 (q2).Содержание генетической информации – 2n4c. В этом периоде осуществляется подготовка к митозу, продолжается он 2 – 5 часов. Происходит усиленное образование энергии АТФ; синтезируются белки, которые необходимы для обеспечения процесса деления и образования веретена деления; начинается спирализация хромосом; значительно увеличивается объём ядра, а, следовательно, и масса цитоплазмы. Далее клетка непосредственно переходит к стадии митоза. |
Митоз – деление соматических клеток
Митоз – это непрерывный процесс деления клеток, который подразделяется на 4 последовательных стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Мейоз
Мейоз – это процесс деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое, происходит образование гаплоидных клеток.
Данный процесс проходит в двух последовательных деления, первое из которых принято называть редукционным (мейоз I), а второе эквационным (мейоз II). Эквационное деление также можно назвать уравнительным, оно позволяет сохранить гаплоидный набор хромосом. Второе деление по механизму протекания схоже с митозом, однако здесь к полюсам расходятся сестринские хроматиды.
Так же, как и митоз, мейоз начинается после интерфазы. Количество ДНК перед первым делением составляет 2n4c, где n – хромосомы, с – молекулы ДНК. Это обозначает, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет гомологичную пару. После первого деления, перед вторым, количество ДНК в каждой дочерней клетке уменьшается до 1n2c. Результатом мейоза после второго деления является образование четырёх гаплоидных клеток. Мейоз представлен такими же четырьмя фазами, как и митоз, однако протекающие процессы в двух этих делениях существенно отличаются.
Мейоз I
Мейоз II
Перед эквационным делением интерфаза называется интеркинезом, так как удвоения наследственного материала (ДНК) не происходит.
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)
С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.
Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.
ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).
Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).
Мейоз
В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).
Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.
Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).
Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.
Бинарное деление надвое
При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.
Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Особенности процесса размножения: непрямое деление клеток и его фазы
Особенности процесса размножения
Как размножается клетка?
Образование эукариотических клеток связано с процессом удвоения, а после — деления генетического материла ядра (в ходе митоза или мейоза), а также с делением тела клетки или цитокинезом (не относится к клеткам, образующимся в результате слияния).
Жизнь и функционирование сформировавшихся один раз клеток длится до момента их следующего деления или гибели.
Не могут делиться эритроциты, нейроны и мышечные клетки.
Жизнь каждой клетки ограничена. По этой причине для длительного существования в многоклеточном организме должен происходить процесс образования новых клеток со скоростью гибели старых клеток.
Одно из самых важных явлений в организме — деление клеток.
Что такое деление клетки? Как происходит деление клетки?
Согласно клеточной теории, образование новых клеток происходит только из предыдущих. Это образование и называется научным термином «деление клеток»
Одноклеточные организмы зарождаются в результате образования зиготы и слияния гамет. Зигота делится достаточно интенсивно и образует миллиарды новых клеток, которые получают дифференциацию, растут и формируют ткани с органами.
Рост и обновление многих структур в многоклеточных организмах связаны с процессом размножения клеток — пролиферацией. После того как новый организм сформирован, клетки постепенно утрачивают способность размножаться. Периодически они делятся — это связано с необходимостью замещения погибших клеток, а также поддержания целостности тканей, органов и организма в целом.
Основа деления клеток — молекулярно-генетический механизм или репликация молекул ДНК.
Непрямое деление клеток
Определение митоза
В многоклеточном организме клетки возникают как результат деления (размножения) уже существующих клеток.
Митоз или непрямое деление — это непростой процесс деления ядра с последующим образованием двух дочерних ядер.
Чем характеризуется непрямое деление клетки? Приведем его примеры ниже.
В каждом из новых двух ядер содержится идентичный материнскому набор хромосом, между дочерними клетками происходит точное распределение хромосом с ДНК.
Процесс митоза — часть жизненного цикла клетки, основанный на пяти последовательных фазах.
Фазы митоза
Каждая фаза митоза отличается по длительности. Одна может заниматься несколько минут, а другая — сотни часов. Длительность фазы определяется типом клетки, тканями, активностью органов, физиологическим состоянием организма, разнообразными факторами внешней среды вроде влажности, освещения, температуры, химических веществ и др, а также внутренними факторами — гормонами, нейромедиаторами.
Пройдемся кратко по фазам митоза.
Профаза — начальная стадия митоза. В стадии профазы содержимое ядра клетки заметно меняется. Происходит скручивание, уплотнение длинных волокон хроматина, образование ими петель и спиралей. Если посмотреть в световой микроскоп, то они будут иметь вид отдельных хромосом.
Каждая хромосома на этой стадии состоит из двух хроматид — они находятся рядом одна с другой по всей длине. Происходит отдаление пар центриолей в направлении к противоположным концам клетки, в результате чего образуются два полюса деления. Эти структуры будут участвовать в процессе организации микротрубочек веретена деления.
Начало прометафазы можно охарактеризовать внезапной (в течение 20-30 секунд) дезинтеграцией ядерной оболочки на небольшие везикулы — они очень похожи на везикулы эндоплазматической сети. За счет этого микротрубочка веретена деления получает возможность попасть в ядро. Происходит смешение цитоплазмы и кариоплазмы. Далее происходит еще большее уплотнение хромосом и образование на их центромерах кинетохор — они представляют собой специальные белки, от которых отходят микротрубочки.
Группы миктротрубочек веретена деления вступают во взаимодействие с кинетохорными микротрубочками — благодаря этому хромосомы могут двигаться. Особенностью кинетохорных миктротрубочек является то, что они направлены в разные стороны от двух сестринских хроматид. Поэтому они могут тянуть их в разные стороны, задавая, тем самым, движению хромосом определенное направление.
Клетка находится в стадии метафазы, когда хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Хромосомы, сгруппированные таким способом, называют метафазной пластинкой. В таком положении они находятся благодаря натяжению микротрубочек. Позже присоединенные к кинетохорам микротрубочки начинают растягивать хромосому в разные стороны. Как результат — происходит отделение дочерних хроматид одна от другой. Метафаза обеспечивает хромосомам упорядоченное состояние и четкое строение, поэтому в этой фазе они хорошо видны в световой микроскоп.
На стадии метафазы проводятся исследования на кариотип.
Окончание фазы связано с завершением репликации центромерного участка ДНК и рассоединением хроматид.
Когда наступает анафаза, микротрубочки веретена деления растягивают хроматиды каждой хромосомы одна от другой и перемещают их в противоположные части клетки. Движение хроматид осуществляется с одинаковой скоростью. В дочерних анафазных хромосомах, которые раньше были хроматидами метафазной хромосомы, находится по одной молекуле ДНК.
Эта молекула имеет палочкообразную форму и изгиб около центромеры. Расхождение анафазных хромосом происходит одновременно и достаточно быстро. По завершении анафазы в разных частях поделившейся клетки образуется два полных и равноценных набора хромосом.
Генетическая формула наборов — 2n2c.
На стадии телофазы наборы хромосом располагаются на противоположных концах веретена. Само веретено начинает распадаться. Вокруг каждой группы хромосом происходит слияние везикул и образование новых ядерных оболочек. Осуществляется раскручивание наследственного материала хромосом до состояния хроматина (хроматин свойственен интерфазе). Вновь появляются ядрышки. По завершении всех изменений процесс митоза заканчивается. Образованные ядра вступают в начало следующего клеточного цикла.
Биологическое значение митоза заключается в точном и равномерном распределении генетического наследственного материала между дочерними клетками.
Значение процесса размножения клеток
Размножение или воспроизведение себе подобных — важное свойство всех живых организмов, включая бактерий.
Благодаря этому процессу обеспечивается непрерывное существование во времени всех видов растений и животных, поддерживается их численность и наследственность между поколениями. Возникновение новых клеток возможно только путем деления или размножения уже существующих.
Процесс деления клетки — это то, что определяет рост, индивидуальное развитие и непрерывное самообновление тканей многоклеточных организмов. Поддержание жизни особей многоклеточных организмов обусловлено именно размножением клетки, потому что клетки живут гораздо меньше, чем отдельные особи.
Деление клеток — залог размножения и индивидуального развития организма.
Мы рассмотрели процесс деления клетки кратко.
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. 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
