Хромосомы клетки. Митоз и его стадии
Обновлено: 05.05.2024
Цель урока: Развить понятие “размножение”. Сформировать понятие о митозе как об универсальном способе, сохраняющем постоянство числа хромосом в клетке.
Оборудование: презентация “Синтез белка” и “ Деление клетки. Митоз”, тестовые задания по подготовке к ЕГЭ.
Формируемые и развиваемые понятия: митоз; жизненный цикл клетки, интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, редупликация.
1. Проверка домашнего задания:
Опрос индивидуальный по карточкам:
– (Репродуктивный.) Из чего состоят белки? Что такое аминокислота?
– (Продуктивный.) Что такое транскрипция? Где она происходит?
– (Продуктивный.) Что такое трансляция? Где она происходит?
– (Творческий.) Может ли существовать клетка, не способная к самостоятельному синтезу веществ? Ответ поясните.
– (Творческий.) Как и почему в различных клетках какого – либо организма “ работает” только часть генов?
Фронтальный опрос:
- Дать определение гена.
- Генетический код– это?
- Триплетом называется.
- Кодон это?
- Антикодон это?
- Дать определение понятиям траскрипция и трансляция.
Подведение итога работы с терминами (+; -).
Работа с интерактивной доской.
Тестовый опрос для вовлечения учащихся в работу:
Задание: Установите последовательность этапов синтеза белка:
А) Попадание фрагмента и-РНК в участок центра рибосомы;
Б) Присоединение т-РНК с аминокислотой к соответствующему кодону и-РНК в участке центра рибосомы;
В) Перемещение т-РНК с растущим белком в участок рибосомы;
Г) Транскрипция;
Д) Удлинение полипептидной цепи на одну аминокислоту;
Е) Присоединение аминокислот к соответствующим т-РНК
Ответ: Г Е А Б Д В. Процесс начинается с транскрипции с Г, буквами зашифрована трансляция: Е А Б Д В происходит в цитоплазме клетки.
Опрос индивидуальный у доски:
- Генетический код.
- Процесс транскрипции (написать процессы в ядре клетки).
- Трансляция(написать процессы в цитоплазме клетки).
Вывод: Синтез белка сложный и важный процесс ассимиляции в клетке. Он включает в себя два процесса – транскрипцию и трансляцию. Транскрипция – идет в ядре, считывается информация с ДНК о последовательности нуклеотидов, на и-РНК. Затем процесс трансляции переходит в цитоплазму, где последовательность нуклеотидов и-РНК переводится в последовательность аминокислот синтезируемого белка.
2. Новая тема.
Ребята подумайте: в чем заключается смысл нашей жизни?
Смысл существования вообще белковых тел на нашей планете? (В воспроизведении себе подобных, в сохранении вида.) То есть в размножении. Прочитайте внимательно тему урока и попытайтесь сформулировать цель нашего занятия.
Слайд 1. Цель урока: познакомиться с важнейшим свойством живых организмов – размножением. Изучить основной способ деления клетки – митоз и его фазы.
Объяснение новой темы: Размножение – одно из основных свойств живой материи. К размножению способны все живые организмы без исключения.
Размножение – воспроизведение себе подобных, позволяет сохранятся всем видам бактерий, грибов, растений и животных.
Способы размножения у различных организмов могут сильно отличаться друг от друга, но в основе любого вида размножения лежит деление клеток.
Слайд 2. Размножение грибов, дрожжей
Слайд 3. Размножение водоросли, плеврококка (делением пополам в благоприятное время года и образованием спор при понижении температуры).
Слайд 4. Размножение амебы.
Деление клеток происходит не только при размножении организмов, как у одноклеточных. Развитие многоклеточного организма из одной клетки включает миллионы делений. Продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Поэтому почти все клетки должны делиться, чтобы заменять погибающие клетки. Интенсивное деление клеток необходимо и при ранениях организмов, когда нужно восстановить поврежденные органы и ткани.
Основным способом деления клетки является – митоз. Такой способ деления у всех соматических клеток в организме кроме половых.
Слайд 5. Митоз от греческого – милоз, нить, что обозначает непрямое деление, основной способ деления эукариотических клеток. В 1874 году И.Д Чистяков описал ряд стадий (фаз) в спорах плаунов, еще не ясно представляя их последовательность.
Слайд 6. Далее Э.Страсбургером на растениях в 1876–79 г.г
Слайд 7. И В. Флемингом на животных 1882 г.
Митоз включает в себя ряд последовательных фаз, в результате которых делится ядро, а затем деление цитоплазмы. В результате получаются две абсолютно одинаковые клетки с набором хромосом, идентичным набору родительской клетки. Последовательность всех процессов , происходящих в клетке с момента ее возникновения в результате митоза до последующего деления или гибели, называется жизненным циклом клетки. Часть жизненного цикла клетки от ее возникновения и до начала следующего деления называется интерфазой.
Слайд 8. В интерфазу происходит подготовка к делению.
Слайд 9. Редупликация ДНК. Удвоение ДНК, после которого каждая хромосома состоит из двух идентичных половинок – хроматид. При редупликации Н- связи между комплиментарными , азотистыми основаниями А= Т, Ц =Г разрываются специальным ферментом.
Нити ДНК расходятся и к каждому нуклеотиду обеих нитей подстраиваются, комплиментарные нуклеотиды.В результате возникают две двойные спирали ДНК, копии “ материнской” молекулы и вновь синтезируемой нити. Затрачивается АТФ.
А также увеличивается число митохондрий, запасание АТФ, для последующего деления и удвоения числа центриолей.
Слайд 10. Профаза.
Ядро увеличивается в объеме, хромосомы скручиваются (спирализуются), становятся видны. Центриоли расходятся к полюсам (в животной клетке), формируется веретено деления. Исчезает ядрышко, ядерная оболочка.
Слайд 11. Метафаза.
Каждая хромосома состоит из двух одинаковых – хроматид. Они соединены между собой в области центромеры. Хромосомы располагаются в экваториальной полости клетки. Нити веретена деления . идущие от центриолей, прикрепляются к каждой хромосоме в области ценромеры.
Слайд 12. Анафаза.
Дочерние хроматиды отделяются друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Нити веретена деления укорачиваются и тащат хроматиды к полюсам клетки.
Слайд 13. Телофаза.
Хроматиды достигают полюсов клетки и раскручиваются. Вокруг них вновь формируются ядерные оболочки, оформляются два ядра. Одновременно с этим происходит деление цитоплазмы, органоиды распределяются между двумя клетками. И, наконец, две одинаковые клетки отделяются друг от друга.
Слайд 14. Биологическое значение митоза – деление соматических клеток в организме, увеличение числа клеток кроме нейронов и строго одинаковом распределении между дочерними клетками материала цитоплазмы и ядра
Процесс деления длится от начала профазы до конца телофазы 1–2 часа, каждая из этих фаз продолжается 15–20 минут. Интерфаза у многоклеточных организмов длится гораздо дольше. Есть клетки нейроны, которые вообще не способны к делению и выполняют свои функции от рождения до смерти.
3. Закрепление.
- В чем биологическое значение митоза? (Деление соматических клеток, увеличение числа клеток.)
- Какие фазы включает в себя митоз? (ПМАТ)
- Что такое редупликация ДНК? (Дроцесс удвоения ДНК.)
- Что происходит в интерфазу для подготовки деления клетки? (Подготовка к делению начинается с редупликации ДНК.)
- В какой фазе происходит деление цитоплазмы клетки? (В телофазе.)
Тест подготовки к итоговой аттестации по теме: “Митоз”.
1. Отметьте неверный ответ.
Прививки используют для размножения растений, так как:
а) это более быстрый способ, чем выращивание из семян;
б) при этом сохраняется желаемый набор признаков;
в) образующиеся растения сочетают в себе признаки обоих родителей.
2. Что такое клеточный, или жизненный, цикл клетки?
а) жизнь клетки в период ее деления;
б) жизнь клетки от деления до следующего деления или до смерти;
в) жизнь клетки в период интерфазы.
3. Митоз – это основной способ деления:
а) половых клеток;
б) соматических клеток;
в) а + б.
4. В профазе митоза происходит:
а) удвоение содержания ДНК;
б) синтез ферментов, необходимых для деления клетки;
в) спирализация хромосом.
5. В анафазе митоза происходит расхождение:
а) дочерних хромосом;
б) гомологичных хромосом;
в) негомологичных хромосом;
г) органоидов клетки.
6. В какой из фаз митоза происходит утолщение (спирализация) хромосом, исчезает ядрышко, распадается ядерная оболочка, расходятся к полюсам центри-оли и образуется веретено деления?
а) анафазе;
б) телофазе;
в) профазе;
г) метафазе.
7. Хромосомы расположены в одной плоскости в центре клетки (на экваторе). К каждой из них в области центромеры присоединены с двух сторон нити веретена. Это характерно для фазы митоза:
а) профазы;
б) метафазы;
в) анафазы;
г) телофазы.
8. Репликация происходит в
а) профазе;
б) метафазе;
в) интерфазе;
г) телофазе.
9. Деление центромер и расхождение хроматид к полюсам клетки происходит в:
а) профазе;
б) метафазе;
в) анафазе;
г) телофазе.
10. Биологическое значение митоза заключается в:
а) строго одинаковом распределении между дочерними клетками материала цитоплазмы и ядра
б) увеличении числа клеток
в) а + б
Ответы к тесту: 1– в; 2– б; 3– б; 4– в; 5– а; 6– в; 7– б; 8–в; 9–в; 10–в.
Проверить тесты. Критерии оценки 100%–85% – 5, 84–75% – 4, 74–50% – 3, 49% –2.
4. Домашнее задание.
Параграф 2.14 Повторить главу 2 Подготовиться к обобщению знаний. Задание по Р.Т 95.Рисунок и характеристика процесса
Урок 10. Деление клетки. Клеточный цикл. Митоз и мейоз. Образование половых клеток у животных и растений
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.
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.
Деление клетки. Митоз
Возникновение новых клеток происходит только путем деления материнской клетки. Жизнь клетки от момента ее появления в процессе деления материнской клетки и до ее собственного деления, включая это деление, или гибели получила название жизненного цикла. Клетка делится тремя способами: амитоз – непрямое деление (простейшие); митоз – сложное деление соматических клеток; мейоз – сложное деление половых клеток.
Деление клеток тела проходит в три этапа:
- подготовка к делению – интерфаза;
- деление цитоплазмы – цитокинез;
- деление ядра – кариокинез.
Интерфаза. Подготовка клетки к делению состоит из трех периодов:
1. Пресинтетический – 2-3 часа, клетка растет и накапливает энергию.
2. Синтетический – 6-10 часов, удвоение ДНК называют репликацией или редупликацией, синтез белков, увеличение РНК, удвоение центриолей.
3. Постсинтетический – 2-5 часов, накапливается энергия, синтезируются белки микротрубочек.
Митоз. Это основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.
Фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
В профазе хорошо видны центриоли – образования, находящиеся в клеточном центре и играющие роль в делении дочерних хромосом животных. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей протягиваются микротрубочки, образующие нити веретена деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки. В конце профазы ядерная оболочка распадается, ядрышко постепенно исчезает, хромосомы спирализуются и в результате этого укорачиваются и утолщаются.
В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. При этом хорошо видно, что каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, имеет перетяжку – центромеру. Хромосомы своими центромерами прикрепляются у нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.
Затем наступает анафаза, во время которой дочерние хромосомы (хроматиды одной хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки.
Следующая стадия деления клетки – телофаза. Она начинается после того, как дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды, достигли полюсов клетки. На этой стадии хромосомы вновь деспирализуются и приобретают такой же вид, какой они имели до начала деления клетки в интерфазе (длинные тонкие нити). Вокруг них возникает ядерная оболочка, а в ядре формируется ядрышко, в котором синтезируются рибосомы. В процессе деления цитоплазмы все органоиды (митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы и др.) распределяются между дочерними клетками более или менее равномерно.
Значение митоза в наследственности:
Генетический материал в материнской клетке распределяется поровну между новыми дочерними клетками.
Поддерживает постоянное число хромосом. Количество хромосом дочерних клеток равно числу хромосом материнских клеток.
Полный набор хромосом называется диплоидным, а его половина – гаплоидным.
Митозом делятся соматические клетки. Обеспечивает рост, регенерацию, бесполое размножение.
Амитоз, или прямое деление, – это деление интерфазного ядра путем перетяжки. Был открыт немецким биологом Робертом Ремаком в 1841 году.
При амитозе веретено деления не образуется, отсутствуют все четыре фазы, свойственные митозу, спирализации хромосом не происходит, поэтому в световой микроскоп они не видны. Такое деление встречается у некоторых протистов (большое ядро инфузорий), в тканях растущего клубня картофеля, в клетках эндосперма, стенок завязи пестика, печени и хряща, роговицы глаза. Распределение клеточных органоидов, как и ДНК, осуществляется произвольно.
Амитоз, в отличие от митоза, является самым экономичным способом деления, так как энергетические затраты при этом незначительны.
Хромосомы клетки. Митоз и его стадии
Хромосомы клетки. Митоз и его стадии
Спирали ДНК в ядре «упакованы» в хромосомы. Человеческая клетка содержит 46 хромосом, объединенных в 23 пары. Большинство генов, составляющих пару в гомологичных хромосомах, почти или полностью идентичны, и часто приходится слышать, что все гены в геноме человека имеют свою пару, хотя это не совсем правильно.
Наряду с ДНК в состав хромосом входит много белка, большая часть которого представлена мелкими положительно заряженными молекулами гистонов. Они образуют множество небольших, похожих на катушки структур, которые, располагаясь одна за другой, обвиваются короткими сегментами ДНК.
Эти структуры играют важную роль в регуляции активности ДНК, поскольку обеспечивают ее плотную «упаковку» и делают таким образом невозможным ее использование в качестве матрицы для синтеза новой ДНК. Существуют также регуляторные белки, которые, напротив, деконденсируют небольшие участки гистоновой упаковки ДНК, создавая таким образом возможность синтеза РНК.
Среди основных компонентов хромосом есть и негистоновые белки, которые, с одной стороны, являются структурными белками хромосом, а с другой — активаторами, ингибиторами или ферментами в составе регуляторных генетических систем.
Репликация хромосом в полном объеме начинается через несколько минут после завершения репликации ДНК. В течение этого времени вновь синтезированные цепи ДНК объединяются с белками. Две вновь образованные хромосомы до самого конца митоза остаются прикрепленными друг к другу в участке, близком к их центру и называемом центромерой. Такие разделившиеся, но не разошедшиеся хромосомы называют хроматидами.
Процесс деления материнской клетки на две дочерние называют митозом. Вслед за репликацией хромосом с образованием двух хроматид в течение 1-2 ч автоматически начинается митоз.
Одно из самых первых изменений в цитоплазме, связанных с митозом, происходит на поздних стадиях интерфазы и затрагивает центриоли.Центриоли так же, как ДНК и хромосомы, удваиваются во время интерфазы; обычно это происходит незадолго до репликации ДНК. Центриоль длиной около 0,4 мкм и диаметром около 0,15 мкм состоит из девяти параллельных триплетов— трубочек, собранных в виде цилиндра. Центриоли каждой пары лежат под прямым углом друг к другу. Пару центриолеи вместе с прилегающим к ней веществом называют центросомой.
Фазы митоза клетки
Незадолго до начала митоза обе пары центриолей начинают перемещаться в цитоплазме, отдаляясь друг от друга. Это движение обусловлено полимеризацией белка микротрубочек, которые начинают расти от одной пары центриолеи к другой и за счет этого расталкивать их к противоположным полюсам клетки. В то же время от каждой пары центриолеи начинают расти другие микротрубочки, которые увеличиваются в длину и отходят от них радиально в виде лучей, образуя на каждом полюсе клетки так называемую астросферу. Отдельные ее лучи проникают через ядерную оболочку, способствуя таким образом разделению каждой пары хроматид во время митоза. Группу микротрубочек между двумя парами центриолеи называют веретеном деления, а весь набор микротрубочек вместе с центриолями — митотическим аппаратом.
Профаза. По мере образования веретена в ядре начинается конденсация хромосом (в интерфазе они состоят из двух слабосвязанных цепей), которые благодаря этому становятся хорошо различимы.
Прометафаза. Идущие от астросферы микротрубочки разрушают ядерную оболочку . В то же время другие микротрубочки, отходящие от астросферы, прикрепляются к центромерам, которые пока еще соединяют все хроматиды попарно, и начинают тянуть обе хроматиды каждой пары к разным полюсам клетки.
Метафаза. Во время метафазы астросферы отдаляются друг от друга еще больше. Считается, что их движение обусловлено отходящими от них микротрубочками. Эти микротрубочки сплетаются вместе и образуют веретено, которое и отталкивает центриоли друг от друга. Полагают также, что между микротрубочками веретена располагаются молекулы мелких сократительных белков, или «моторные молекулы» (возможно, они аналогичны актину), которые обеспечивают взаимное скольжение микротрубочек в противоположных направлениях, как это происходит при мышечном сокращении. Микротрубочки, прикрепившиеся к центромерам, подтягивают хроматиды к центру клетки и выстраивают их в виде метафазной пластинки по экватору веретена.
Анафаза. Во время этой фазы две хроматиды каждой пары отрываются друг от друга в области центромеры. Все 46 пар хроматид разделяются и образуют два самостоятельных набора из 46 дочерних хромосом. Каждый набор хромосом движется к противоположным астросферам, а полюсы делящейся клетки в это время расходятся все дальше.
Телофаза. В этой фазе два набора дочерних хромосом полностью расходятся, митотический аппарат постепенно разрушается, вокруг каждого набора хромосом за счет мембраны эндоплазматического ретикулума формируется новая ядерная оболочка. Вскоре после этого между двумя новыми ядрами появляется перетяжка, делящая клетку на две дочерних. Деление обусловлено образованием кольца из микрофиламентов актина и, возможно, миозина (два сократительных мышечных белка) в области перетяжки между дочерними клетками, которое отшнуровывает их друг от друга.
Биология
Американский биолог, лауреат нобелевской премии Г. Дж. Миллер писал: «Каждую секунду в нашем теле сотни миллионов неодушевленных, но очень дисциплинированных маленьких балерин сходятся, расходятся, выстраиваются в ряд и разбегаются в разные стороны, словно танцоры на балу, исполняющие сложные па старинного танца. Этот древнейший на Земле танец — Танец Жизни. В таких танцах клетки тела пополняют свои ряды, и мы растем и существуем».
Клеточный цикл
Один из основных признаков живого — самовоспроизведение – определяется на клеточном уровне. Во время митотического деления из одной родительской клетки образуются две дочерние, что обеспечивает непрерывность жизни и передачи наследственной информации.
Жизнь клетки от начала одного деления до следующего деления называется клеточным циклом (рис. 1).
Промежуток между делениями клеток называется интерфаза.
Рис. 1. Клеточный цикл (против часовой стрелки – сверху вниз) (Источник)
Этапы деления клетки
Деление клетки эукариот можно разделить на два этапа. Сначала происходит деление ядра (кариогенез), а затем деление цитоплазмы (цитогенез).
Рис. 2. Соотношение интерфазы и митоза в жизни клетки (Источник)
Интерфаза
Интерфаза была открыта в 19 веке, когда ученые изучали морфологию клеток. Прибором для изучения клетки был световой микроскоп, а наиболее явные изменения в строении клеток происходили во время деления. Состояние клетки между двумя делениями получило название «интерфаза» – промежуточная фаза.
Самые важные процессы в жизни клетки (такие как транскрипция, трансляция и репликация) происходят именно во время интерфазы.
Клетка затрачивает на деление от 1 до 3 часов, а интерфаза может продолжаться от 20 минут до нескольких дней.
Интерфаза (на рис. 3 - I) состоит из нескольких промежуточных фаз:
Рис. 3. Фазы клеточного цикла
G1-фаза (фаза начального роста – пресинтетическая): происходит транскрипция, трансляция и синтез белков;
S-фаза (синтетическая фаза): происходит репликация ДНК;
G2-фаза (постсинтетическая фаза): происходит подготовка клетки к митотическому делению.
У дифференцированных клеток, которые более не делятся, отсутствует фаза G2, и они могут находиться в состоянии покоя в фазе G0.
Перед началом деления ядра хроматин (который, собственно, и содержит наследственную информацию) конденсируется и преобразуется в хромосомы, которые видны в виде нитей. Отсюда и название клеточного деления: «митоз», что в переводе означает «нить».
Митоз. Фазы митоза
Митоз — непрямое деление клетки, при котором из одной исходной клетки образуются две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и у материнской.
Этот процесс обеспечивает увеличение клеток, рост и регенерацию организмов.
У одноклеточных организмов митоз обеспечивает бесполое размножение.
Процесс деления путем митоза проходит в 4 фазы, в ходе которых копии наследственной информации (сестринские хромосомы) равномерно распределяются между клетками (рис. 2).
 | Профаза. Хромосомы спирализируются. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Растворяется ядерная оболочка, делятся и расходятся к полюсам центриоли. Начинает формироваться веретено деления - система белковых нитей, состоящих из микротрубочек, часть из которых прикрепляется к хромосомам, часть тянется от центриоли к другой. |
 | Метафаза. Хромосомы располагаются в плоскости экватора клетки. |
 | Анафаза. Хроматиды, из которых состоят хромосомы, расходятся к полюсам клетки, становятся новыми хромосомами. |
| Телофаза. Начинается деспирализация хромосом. Формирование ядерной оболочки, клеточной перегородки, образование двух дочерних клеток. |
Рис. 4. Фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (Источник)
Профаза
Первая фаза митоза — профаза. Перед началом деления во время синтетического периода интерфазы происходит удвоение количества носителей наследственной информации – транскрипция ДНК.
Затем ДНК соединяется с белками-гистонами и максимально спирализуется, образуя хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, объединенных центромерой (см. видео). Хроматиды являются достаточно точными копиями друг друга – генетический материал (ДНК) хроматид копируется во время синтетического периода интерфазы.
Количество ДНК в клетки обозначают 4с: после репликации в синтетическом периоде интерфазы оно становится в два раза больше, чем количество хромосом, которое обозначается 2n.
В профазе разрушается ядерная оболочка и ядрышки. Центриоли расходятся к полюсам клетки и начинают при помощи микротрубочек формировать веретено деления. В конце профазы ядерная оболочка полностью исчезает.
Метафаза
Вторая фаза митоза – метафаза. В метафазе хромосомы присоединяются центромерами к нитям веретена деления, отходящим от центриолей (см. видео). Микротрубочки начинают выравниваться по длине, в результате чего хромосомы выстраиваются в центральной части клетки – на её экваторе. Когда центромеры располагаются на равном расстоянии от полюсов, их движение прекращается.
В световой микроскоп можно увидеть метафазную пластинку, которая образована хромосомами, расположенными на экваторе клетки. Метафаза и следующая за ней анафаза обеспечивают равномерное распределение наследственной информации сестринских хроматид между клетками.
Анафаза
Следующая фаза митоза — анафаза. Она самая короткая. Центромеры хромосом делятся, и каждая из освободившихся сестринских хроматид становится самостоятельной хромосомой.
Нити веретена деления разводят сестринские хроматиды к полюсам клетки.
В результате анафазы у полюсов собирается такое же количество хромосом, как и было в исходной клетке. Количество ДНК у полюсов клетки становится равно 2C, а количество хромосом (сестринских хроматид) – 2n.
Телофаза
Заключительная стадия митоза — телофаза. Вокруг хромосом (сестринских хроматид), собранных у полюсов клетки, начинает формироваться ядерная оболочка. В клетке у полюсов возникает два ядра.
Происходят процессы, обратные профазе: ДНК и белки хромосом начинают деконденсироваться, и хромосомы перестают быть видны в световой микроскоп, образуются ядерные оболочки, формируются ядрышки, в которых начинается транскрипция, исчезают нити веретена деления.
Окончание телофазы преимущественно совпадает с разделением тела материнской клетки — цитокинезом.
Цитокинез
Далее происходит разделение клетки: между новыми ядрами, расположенными у полюсов клетки, равномерно распределяются органоиды, формируется перегородка клеточной мембраны (плазмалеммы).
Цитокинез
Распределение цитоплазмы в растительных и животных клетках происходит по-разному. В растительных клетках на месте метафазной пластинки образуется клеточная стенка, которая делит клетку на две дочерние. В этом участвует веретено деления с образованием специальной структуры — фрагмопласта. Животные клетки делятся с образованием перетяжки.
В результате митоза образуются две клетки, которые генетически идентичны исходной, хотя каждая из них содержит только одну копию наследственной информации материнской клетки. Копирование наследственной информации происходит во время синтетического периода интерфазы.
Иногда деление цитоплазмы не происходит, образуются двух- или многоядерные клетки.
Весь процесс митотического деления занимает от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от видовых особенностей живых организмов.
Биологическое значение митоза
Биологическое значение митоза заключается в сохранении постоянного числа хромосом и генетической стабильности организмов.
Кроме митоза, существуют и другие типы деления.
Практически у всех эукариотических клеток встречается так называемое прямое деление — амитоз.
Во время амитоза не происходит образование веретена деления и хромосом. Распределение генетического материала происходит случайным образом.
Путем амитоза, как правило, делятся клетки, которые завершают свой жизненный цикл. Например, эпителиальные клетки кожи или фолликулярные клетки яичников. Также амитоз встречается в патологических процессах, например, воспалениях или злокачественных опухолях.
Нарушение митоза
Правильное протекание митоза может нарушаться под действием внешних факторов. Например, под действием рентгеновского излучения хромосомы могут разрываться. Затем они восстанавливаются с помощью специальных ферментов. Однако, могут происходить ошибки. Такие вещества как спирты и эфиры, могут нарушать движение хромосом к полюсам клетки, что влечет к неравномерному распределению хромосом. В этих случаях клетка обычно погибает.
Есть вещества, которые влияют на веретено деления, но не влияют на распределение хромосом. В результате ядро не делится, а ядерная оболочка объединит вместе все хромосомы, которые должны были распределиться между новыми клетками. Образуются клетки с удвоенным набором хромосом. Такие организмы с удвоенным или утроенным набором хромосом называются полиплоидами. Метод получения полиплоидов широко используется в селекции для создания устойчивых сортов растений.
Итог урока
На уроке речь шла о делении клетки путем митоза. В результате митоза образуются, как правило, две клетки, идентичные по количеству и качеству генетического материала материнской клетке.
Домашнее задание
1. Что такое клеточный цикл? Какие фазы его составляют?
2. Какой процесс называется митозом?
3. Что происходит с клеткой во время митоза?
4. Опишите каждую фазу митоза. Каков биологический смысл митотического деления?
5. Обсудите с родными и друзьями значение митоза и его связь с ростом и развитием многоклеточных организмов, здоровьем и продолжительностью жизни человека.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
3. Научно-Образовательный портал "Вся Биология" (Источник).
5. Трифонов Е.В. Пневмапсихосоматология человека. Русско-англо-русская энциклопедия (Источник).
6. Cайт учителя химии и биологии (Источник).
Список литературы
1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2009.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 класса. 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд. перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
Читайте также: