Интерфаза и митоз
Митоз – это деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза
Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты являются носителем генетической информации, реализация этой информации невозможна вне клетки, что легко доказывается на примере вирусов. Данные организмы, содержащие зачастую только ДНК или РНК, не могут самостоятельно воспроизводиться, для этого они должны использовать наследственный аппарат клетки.
Даже проникнуть в клетку без помощи самой клетки они не могут, кроме как с использованием механизмов мембранного транспорта или благодаря повреждению клеток. Большинство вирусов нестабильно, они гибнут уже после нескольких часов пребывания на открытом воздухе. Следовательно, клетка является генетической единицей живого, обладающей минимальным набором компонентов для сохранения, изменения и реализации наследственной информации, а также ее передачи потомкам.
Большая часть генетической информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Особенностью ее организации является то, что, в отличие от ДНК прокариотической клетки, молекулы ДНК эукариот не замкнуты и образуют сложные комплексы с белками – хромосомы.
Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции
Хромосома (от греч. хрома – цвет, окраска и сома – тело) – это структура клеточного ядра, которая содержит гены и несет определенную наследственную информацию о признаках и свойствах организма.
Иногда хромосомами называют и кольцевые молекулы ДНК прокариот. Хромосомы способны к самоудвоению, они обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняют ее в ряду поколений. Каждая клетка несет всю наследственную информацию организма, но в ней работает только небольшая часть.
Основой хромосомы является двухцепочечная молекула ДНК, упакованная с белками. У эукариот с ДНК взаимодействуют гистоновые и негистоновые белки, тогда как у прокариот гистоновые белки отсутствуют.
Лучше всего хромосомы видны под световым микроскопом в процессе деления клетки, когда они в результате уплотнения приобретают вид палочковидных телец, разделенных первичной перетяжкой – центромерой – на плечи. На хромосоме может быть также и вторичная перетяжка, которая в некоторых случаях отделяет от основной части хромосомы так называемый спутник. Концевые участки хромосом называются теломерами. Теломеры препятствуют слипанию концов хромосом и обеспечивают их прикрепление к оболочке ядра в неделящейся клетке. В начале деления хромосомы удвоены и состоят из двух дочерних хромосом – хроматид, скрепленных в центромере.
По форме различают равноплечие, неравноплечие и палочковидные хромосомы. Размеры хромосом существенно варьируют, однако средняя хромосома имеет размеры 5 x 1,4 мкм.
Цикл клетки: фазы и особенности каждой
Жизненный цикл клетки состоит из нескольких фаз, включая интерфазу, профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Каждая фаза имеет свои особенности и характеризуется определенными процессами.
Интерфаза
- В интерфазе происходит подготовка клетки к делению.
- Ядро находится в неделении и ДНК копируется.
- В этой фазе происходит активное синтезирование белков и других биомолекул, необходимых для деления клетки.
Профаза
- В профазе хромосомы уплотняются и становятся видимыми под микроскопом.
- Ядро теряет свою структуру, и тумблинг появляются в цитоплазме.
Метафаза
- В метафазе хромосомы выстраиваются вдоль центральной оси клетки.
- В этот момент клеточный аппарат готов к делению.
Анафаза
- В анафазе происходит разделение хроматид каждой хромосомы.
- Хромосомы двигаются к противоположным полюсам клетки.
Телофаза
- В телофазе происходит образование новых ядер в каждой дочерней клетке.
- Цитоплазма делится, и клетка готова к дальнейшему делению.
Вывод
Жизненный цикл клетки представляет собой сложный процесс, включающий в себя несколько фаз. Понимание каждой из фаз позволяет лучше понять процессы, происходящие в клетке во время деления. Успешное деление клеток важно для роста и развития организмов.
Жизненный цикл клетки
Клетки не возникают каждый раз заново, они образуются только в результате деления материнских клеток. После разделения дочерним клеткам требуется некоторое время для формирования органоидов и приобретения соответствующей структуры, которая обеспечит выполнение определенной функции. Этот отрезок времени называется созреванием.
Промежуток времени от появления клетки в результате деления до ее разделения или гибели называется жизненным циклом клетки.
Стадии жизненного цикла клетки
У эукариотических клеток жизненный цикл делится на две основные стадии: интерфазу и митоз.
Интерфаза:
- Разделена на три периода: G1-, S- и G2-периоды.
- G1-период: Период роста и развития клетки. Синтез РНК, белков и других веществ.
- S-период: Репликация ДНК.
- G2-период: Подготовка клетки к делению.
Митоз:
- Процесс, который включает деление клетки.
Процессы в интерфазе
Часть клеток организма способна выполнять свои функции в течение всей жизни организма, а другие существуют непродолжительное время, после чего погибают. Поэтому важно, чтобы в организме постоянно происходили процессы деления клеток и образования новых, которые замещали бы отмершие. Клетки, способные к делению, называют стволовыми.
Использование стволовых клеток
Морально-этические аспекты использования стволовых клеток все еще обсуждаются. В большинстве случаев используются эмбриональные стволовые клетки, полученные из убитых при аборте зародышей человека.
Длительность интерфазы
Продолжительность интерфазы в клетках растений и животных составляет в среднем 10–20 часов, тогда как митоз занимает около 1–2 часов.
Заключение
Жизненный цикл клетки состоит из интерфазы и митоза. Понимание этих процессов важно для понимания функционирования клеток в организмах.
Роль митоза
Митоз играет ключевую роль в росте и восстановлении тканей организма.
- С его помощью клетки размножаются, обеспечивая организм постоянным потоком новых клеток.
- Он также необходим для заживления ран, восстановления поврежденных тканей и для обновления тканей, которые естественным образом теряют свою жизнеспособность.
- Митоз играет важную роль в развитии эмбриона, позволяя организму создавать разнообразные ткани и органы.
Роль мейоза
Мейоз, в отличие от митоза, происходит только в клетках, которые участвуют в процессе размножения. Его особенность заключается в том, что в результате мейоза образуются клетки с половым набором хромосом, содержащими лишь одну хромосому из каждой пары (n).
Мейоз играет решающую роль в процессе сексуального размножения организмов:
- Он обеспечивает генетическое разнообразие потомства, поскольку в процессе мейоза происходит переплетение гомологичных хромосом и их обмен участками (кроссинговер).
- Мейоз также обеспечивает стабильность числа хромосом в популяции, поскольку он компенсирует удвоение хромосом, происходящее в результате оплодотворения.
Заключение
Таким образом, как митоз, так и мейоз играют важную роль в жизненном цикле клеток организма, обеспечивая его рост, развитие и размножение. Понимание этих процессов позволяет лучше понять особенности жизнедеятельности клеток и их важное значение для организма в целом.
Если у одноклеточных организмов деление клетки приводит к увеличению количества особей, т. е. размножению, то у многоклеточных этот процесс может иметь различное значение. Так, деление клеток зародыша, начиная с зиготы, является биологической основой взаимосвязанных процессов роста и развития. Подобные же изменения наблюдаются у человека в подростковом возрасте, когда число клеток не только увеличивается, но и происходит качественное изменение организма. В основе размножения многоклеточных организмов также лежит деление клетки, например при бесполом размножении благодаря этому процессу из части организма происходит восстановление целостного, а при половом — в процессе гаметогенеза образуются половые клетки, дающие впоследствии новый организм. Следует отметить, что основные способы деления эукариотической клетки — митоз и мейоз — имеют различное значение в жизненных циклах организмов.
В результате митоза происходит равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками — точными копиями материнской. Без митоза было бы невозможным существование и рост многоклеточных организмов, развивающихся из единственной клетки — зиготы, поскольку все клетки таких организмов должны содержать одинаковую генетическую информацию.
В процессе деления дочерние клетки становятся все более разнообразными по строению и выполняемым функциям, что связано с активацией у них все новых групп генов вследствие межклеточного взаимодействия. Таким образом, митоз необходим для развития организма.
Этот способ деления клеток необходим для процессов бесполого размножения и регенерации (восстановления) поврежденных тканей, а также органов.
Митоз, мейоз, типы размножения, онтогенез
Что такое хромосомный набор?
Коснитесь карточки, чтобы перевернуть ее 👆
Митоз – тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке.
В результате митоза из одной диплоидной клетки образуются две диплоидные клетки. Длительность митоза составляет 1-3 часа. Митоз состоит из четырех фаз.
- Хромосомы становятся видимыми вследствие спирализации хроматина;2) Исчезает ядрышко;3) Центриоли начинают расходиться к полюсам клетки;4) В цитоплазме образуются нити веретена деления и формируется два полюса деления;5) К концу профазы растворяется ядерная оболочка и хромосомы оказываются в цитоплазме.
Заключается в точном распределении хромосом и содержащейся в них генетической информации между дочерними клетками, что обеспечивает постоянство кариотипа и генетическую преемственность в поколениях.
Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности:Рост и развитие организма.Восстановление тканей и органов.
Мейоз – способ деления клеток, в результате которого в организме образуются половые клетки (у животных) и споры (у растений) с гаплоидным (1n) набором хромосом.Мейоз состоит из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают те же фазы, что и при митозе, но их продолжительность и преобразования генетического материала имеют отличия.
Три типа клеточного деления. Слева — деление безъядерных клеток (прокариот)
Деление прокариотических клеток
Прокариотические клетки делятся надвое. Сначала клетка удлиняется. В ней образуется поперечная перегородка. Затем дочерние клетки расходятся.
Деление эукариотических клеток
Существует два основных способа деления ядра эукариотических клеток: митоз и мейоз. Кроме того, в некоторых случаях ядра делятся путём амитоза.
Амитоз, или прямое деление, — это деление интерфазного ядра путём перетяжки без образования веретена деления. Такое деление встречается у одноклеточных организмов. Амитоз — самый экономичный способ деления: энергетические затраты при нём весьма незначительны. К амитозу близко клеточное деление у прокариот. Бактериальная клетка содержит только одну, чаще всего кольцевую молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки ДНК реплицируется и образуются две идентичные молекулы ДНК, каждая из которых также прикреплена к клеточной мембране. При делении клетки клеточная мембрана врастает между этими двумя молекулами ДНК, так что в конечном итоге в каждой дочерней клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК. Такой процесс получил название прямого бинарного деления.
Подготовка к делению
Эукариотические клетки, имеющие ядра, начинают подготовку к делению на определённом этапе клеточного цикла — в интерфазе. Именно в период интерфазы в клетке происходит синтез белка, удваиваются все важнейшие структуры клетки. Вдоль исходной хромосомы синтезируется её точная копия, удваивается молекула ДНК. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок — хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК. Интерфаза в клетках растений и животных в среднем продолжается 10-20 ч. Затем наступает процесс деления — митоз.
Основная статья: Митоз
Митоз (реже: кариокинез или непрямое деление) — деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. В отличие от мейоза, митотическое деление протекает без осложнений в клетках любой плоидности, поскольку не включает как необходимый этап конъюгацию хромосом в профазе.
Основная статья: Мейоз
Мейоз — это особый способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом вдвое в каждой дочерней клетке. Впервые он был описан Вальтером Флеммингом в 1882 году у животных и Эдуардом Страсбургером в 1888 году у растений. С помощью мейоза образуются гаметы. В результате редукции споры и половые клетки хромосомного набора получают в каждую гаплоидную спору и гамету по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имеющихся в данной диплоидной клетке. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, то есть кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным.
Деление тела клетки
В процессе деления тела эукариотной клетки (цитокинеза) происходит разделение цитоплазмы и органелл между новыми клетками и старыми.
История открытия и изучения
В 1855 г. немецкий естествоиспытатель Р. Вирхов выдвинул идею о том, что все клетки являются потомками существовавших ранее родительских клеток. В 1874 г. российский ботаник И. Д. Чистяков описал ряд стадий (фаз) митоза в спорах плаунов, ещё ясно не представляя себе их последовательность. Детальные исследования митоза впервые проведены немецким ботаником Э. Страсбургером на растениях (1876–1879) и В. Флеммингом на животных (1882). Последний впервые использовал термин «митоз» для описания процесса формирования парных нитей (названных позднее хромосомами) в ядрах делящихся клеток. На основании этих и ряда других данных было окончательно установлено, что каждая клетка одного и того же организма имеет постоянное для всех особей одного вида число хромосом и что все клетки многоклеточных организмов, за исключением половых, диплоидны (содержат две копии каждой хромосомы; одна копия получена от матери с яйцеклеткой, другая от отца со сперматозоидом).
Биологическая роль митоза
Биологический смысл митоза заключается в сохранении диплоидного набора хромосом от поколения к поколению клеток, т. е. в точном и безошибочном распределении хромосом между дочерними клетками.
Стадии митоза
В процессе митоза условно выделяют несколько стадий, постепенно переходящих друг в друга: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза и цитокинез. Длительность стадий митоза различна и зависит от типа ткани, физиологического состояния организма, внешних факторов; наиболее продолжительны профаза и телофаза.
В интерфазном ядре хромосомы выглядят как клубок тонких нитей, различимых только под электронным микроскопом. К концу интерфазы происходит репликация ДНК, в результате чего каждая хромосома оказывается состоящей из двух идентичных половинок – хроматид, довольно жёстко соединённых в области центромеры; начинается сборка микротрубочек (элементов цитоскелета) для формирования веретена деления.
В постоянно размножающихся клетках многоклеточных организмов первым признаком митоза является начало конденсации хромосом, когда они укорачиваются, одновременно утолщаются и становятся различимыми в световом микроскопе. В цитоплазме формируется веретено деления, или митотическое веретено, участвующее в расхождении хромосом; в клетке в этот период видны два полюса деления, состоящие из пары центриолей, и отходящие от них нити веретена, представляющие собой пучки микротрубочек. Эта стадия митоза называется профазой.
Прометафаза начинается с разрушения оболочки, окружающей ядро. После этого с каждой стороны центромеры хромосом, располагающихся в цитоплазме, образуются особые структуры – кинетохоры, которые прикрепляются к специальной группе нитей митотического веретена, называемых кинетохорными микротрубочками. Взаимодействие последних с другими нитями веретена обеспечивает перемещение всех хромосом в центральную область веретена, в его т. н. экваториальную зону.
На стадии метафазы находящиеся в центре веретена хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку, перпендикулярную оси веретена. При этом центромеры хромосом располагаются на равном расстоянии от обоих полюсов. Синтез белка в этой стадии митоза значительно снижается. Клетки становятся особенно чувствительными к охлаждению, к некоторым соединениям (в т. ч. к колхицину), чьё воздействие разрушает веретено деления.
Анафаза характеризуется тем, что связь между сестринскими хроматидами в составе хромосомы разрушается и две независимые друг от друга группы хромосом движутся в противоположных направлениях – к полюсам митотического веретена. Затем, на стадии телофазы, хромосомы в составе каждой из двух групп деконденсируются и вокруг них формируется ядерная оболочка.
Завершается митоз цитокинезом – разделением тела материнской клетки на две полностью самостоятельные дочерние клетки. В этом процессе участвует особая структура клетки – контрактильное кольцо, которое образуется из микрофиламентов цитоскелета в самом начале телофазы и располагается в виде пояска под плазматической мембраной. Сокращаясь, кольцо способствует формированию на мембране углубляющейся борозды, которая в конечном итоге пережимает цитоплазму и разделяет родительскую клетку на две дочерние.
Точное распределение хромосом между дочерними клетками обеспечивает стабильность передачи генетического материала от родителей потомкам и, следовательно, необходимо для выживания организмов. Правильность расхождения хромосом у всех организмов контролируется т. н. точками проверки – биохимическими механизмами, которые останавливают или откладывают деление до того момента, когда определённые события не завершатся или не произойдёт их корректирование. Продолжительность митоза в животных клетках составляет в среднем 30–60 мин, в растительных – 2–3 ч.
Воздействия митотоксических ядов (например, колхицина), различных экстремальных факторов (ионизирующее излучение, гипотермия и др.), а также вирусных инфекций могут вызывать нарушение правильного течения митоза. Некоторые нарушения митоза приводят к образованию полиплоидов (с кратным увеличением набора хромосом в клетках организма), которые отличаются от диплоидов крупными размерами, повышенным содержанием белка, углеводов и ряда других веществ, устойчивостью к различным неблагоприятным факторам внешней среды и другими полезными признаками. Полиплоиды являются важным источником изменчивости и могут быть использованы как материал для селекции.
Опубликовано 7 сентября 2023 г. в 17:01 (GMT+3). Последнее обновление 7 сентября 2023 г. в 17:01 (GMT+3).
Что такое дочерние клетки?
Дочерние клетки — это клетки, образующиеся в результате деления одной родительской клетки либо в процессе митоза, при котором они наследуют идентичный генетический материал, либо в процессе мейоза, при котором они получают половину генетического содержимого.
Характеристики дочерних клеток
Дочерние клетки являются конечными продуктами клеточного деления. Их характеристики могут различаться в зависимости от типа деления (митоз или мейоз) и контекста, в котором происходит деление. Вот основные характеристики дочерних клеток:
Таким образом, дочерние клетки, независимо от того, образуются ли они в результате митоза или мейоза, наследуют определенные характеристики родительской клетки, но также могут проявлять отличительные особенности, особенно с точки зрения генетического содержания и функций. Их формирование и свойства имеют основополагающее значение для роста, восстановления и размножения живых организмов.
Как создаются дочерние клетки?
Формирование дочерних клеток — тщательно организованный процесс, обеспечивающий продолжение жизни. Этот процесс достигается за счет деления клеток, которое можно условно разделить на митоз и мейоз. Вот пошаговое описание того, как создаются дочерние клетки:
По сути, создание дочерних клеток — это сложный, но строго регулируемый процесс, который обеспечивает генетическую непрерывность, рост организма, восстановление тканей и размножение. Будь то митоз или мейоз, образующиеся в результате дочерние клетки либо сохраняют генетическую целостность родительской клетки, либо вносят генетическое разнообразие, необходимое для эволюции и адаптации.
Симметричные и асимметричные дочерние клетки
Дочерние клетки играют ключевую роль в поддержании, росте и эволюции живых организмов. Их образование посредством деления клеток имеет фундаментальное значение для различных биологических процессов, и их значение можно понять по следующим пунктам:
По сути, дочерние клетки являются неотъемлемой частью непрерывности жизни, способствуя росту, восстановлению, воспроизводству и адаптации. Их формирование и функции подчеркивают сложную и регулируемую природу биологических систем.
Примеры дочерних клеток
Дочерние клетки являются результатом процессов клеточного деления, а именно митоза и мейоза. Вот примеры дочерних клеток, возникающих в результате этих процессов:
Эти примеры подчеркивают разнообразные контексты, в которых образуются дочерние клетки, играющие решающую роль в росте, восстановлении, размножении и даже заболеваниях.
Практика викторины
В результате чего возникают дочерние клетки?а) клеточное дыханиеб) деление клетокв) Клеточная дифференциацияг) Слияние клеток
В ходе какого процесса дочерние клетки получают половину хромосом от родительской клетки?а) митозб) мейозв) Бинарное делениег) цитокинез
Сколько дочерних клеток образуется в конце митоза?одинб) Двав) Триг) Четыре
Сколько дочерних клеток образуется при мейозе из одной родительской клетки?одинб) Двав) Триг) Четыре
Какая из следующих клеток подвергается митозу для замены мертвых или поврежденных клеток?а) Нейроныб) яйцеклеткив) Клетки кожиг) сперматозоиды
Какой процесс приводит к образованию двух дочерних клеток, генетически идентичных родительской клетке?а) мейоз Iб) Мейоз IIв) Бинарное делениег) митоз
В какой фазе клеточного деления происходит фактическое отделение клеточной мембраны, знаменующее создание новых дочерних клеток?а) Анафазаб) Профазав) Метафазаг) цитокинез
Какие клетки образуются в результате асимметричного клеточного деления?а) Идентичные клеткиб) Дифференцированные клеткив) гаплоидные клеткиг) диплоидные клетки
Что из перечисленного НЕ характерно для дочерних клеток, образующихся в результате митоза?а) генетически идентичны друг другуб) Такое же количество хромосом, как и в родительской клеткев) вдвое меньше хромосом, чем в родительской клеткег) Способны к самостоятельному существованию
В каком организме происходит бинарное деление, в результате которого образуются две одинаковые дочерние клетки?а) Людиб) Растенияв) Бактерииг) Грибы
FAQ
Дочерние клетки — это клетки, образующиеся в результате деления одной родительской клетки посредством митоза или мейоза.
Как образуются дочерние клетки?
Дочерние клетки образуются, когда родительская клетка подвергается процессу деления либо посредством митоза (для соматических клеток), либо мейоза (для гамет).
Являются ли дочерние клетки идентичными родительской клетке?
При митозе дочерние клетки генетически идентичны родительской клетке. При мейозе дочерние клетки содержат вдвое меньше хромосом и генетически отличаются от родительской клетки.
В чем разница между симметричным и асимметричным делением клеток?
При симметричном делении клеток обе дочерние клетки идентичны и имеют одинаковый потенциал. При асимметричном делении клеток две образующиеся дочерние клетки имеют разные клеточные судьбы или потенциалы.
Сколько дочерних клеток образуется при митозе?
Митоз производит две дочерние клетки из одной родительской клетки.
Сколько дочерних клеток образуется при мейозе?
Мейоз производит четыре дочерние клетки из одной родительской клетки.
Почему дочерние клетки в мейозе не идентичны?
Благодаря процессу генетической рекомбинации и независимому ассортименту во время мейоза образующиеся дочерние клетки имеют разные комбинации генов, что делает их генетически уникальными.
Все ли клетки подвергаются клеточному делению с образованием дочерних клеток?
Не все клетки. Некоторые клетки, например нервные клетки у взрослых, обычно не делятся. Однако такие клетки, как клетки кожи, клетки крови и клетки печени, часто делятся с образованием дочерних клеток.
Каково значение образования дочерних клеток с половиной числа хромосом во время мейоза?
Это уменьшение числа хромосом имеет решающее значение для полового размножения. Когда гаметы (сперматозоид и яйцеклетка) сливаются во время оплодотворения, образующаяся зигота будет иметь правильный диплоидный набор хромосом.
Могут ли дочерние клетки делиться дальше, образуя собственные дочерние клетки?
Да, дочерние клетки, когда они созреют, могут подвергаться собственным процессам деления клеток для производства следующих поколений клеток, в зависимости от типа клеток и потребностей организма.