Все о митозе

Фазы митоза:

Препрофаза (в клетках растений)

Препрофаза является дополнительной фазой во время митоза в клетках растений, которая не встречается у других эукариот, таких как животные или грибы. Она предшествует профазе и характеризуется двумя различными событиями.

Изменения, которые происходят в препрофазе:

  • Образование полосы препрофазы — плотного микротрубочного кольца под плазматической мембраной.
  • Начало зарождения микротрубочек в ядерной оболочке.

Профаза

В профазе хроматин конденсируется в дискретные хромосомы. Ядерная оболочка ломается, а веретено деления образуются на противоположных полюсах клетки. Профаза (по сравнению с интерфазой) является первым истинным шагом митотического процесса.

Изменения, которые происходят в профазе:

  • Хроматиновые волокна превращаются в хромосомы, имеющие по две хроматиды, соединенные в центромер. Волокна деления, состоящие из микротрубочек и белков, образуется в цитоплазме.
  • В клетках животных волокна деления первоначально появляется как структуры, называемые астерами, которые окружают каждую пару центриолей.
  • Две пары центриолей (сформированных из репликации одной пары в интерфазе) отходят друг от друга к противоположным полюсам клетки из-за удлинения микротрубочек, образующихся между ними.

Прометафаза

Прометафаза — фаза митоза после профазы и предшествующая метафазе в эукариотических соматических клетках. Некоторые источники относят процессы протекающие в прометафазе к поздней профазе и начальной стадии метафазы.

Изменения, которые происходят в прометафазе:

  • Ядерная оболочка распадается.
  • Полярные волокна, которые представляют собой микротрубочки, составляющие волокна веретена, перемещаются от каждого полюса до экватора клетки.
  • Кинетохоры, которые являются специализированными областями в центромерах хромосом, прикрепляются к типу микротрубочек, называемых кинетохорными нитями.
  • Нити кинетохора «взаимодействуют» с веретеном деления.
  • Хромосомы начинают мигрировать к центру клетки.

Метафаза

В метафазе полностью развиваются волокна деления, а хромосомы выравниваются на метафазной (экваториальной) пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов).

Изменения, которые происходят в метафазе:

  • Ядерная мембрана полностью исчезает.
  • В клетках животных две пары центриолей расходятся в противоположных направлениях к полюсам клетки.
  • Полярные волокна (микротрубочки, составляющие волокна веретена) продолжают распространяться от полюсов к центру. Хромосомы перемещаются случайным образом, пока не присоединяют (при помощи своих кинетохор) к полярным волокнам с обеих сторон центромеров.
  • Хромосомы выравниваются на метафазной пластине под прямым углом к ​​полюсам веретена.
  • Хромосомы удерживаются на метафазной пластине равными силами полярных волокон, которые нажимают на их центромеры.

Анафаза

В анафазе парные хромосомы (сестринские хроматиды) отделяются и начинают двигаться к противоположным концам (полюсам) клетки. Волокна веретена, не связанные с хроматидами, вытягиваются и удлиняют клетку. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.

Изменения, которые происходят в анафазе:

  • Парные центромеры в каждой отдельной хромосоме начинают раздвигаться.
  • Как только парные сестринские хроматиды отделены друг от друга, каждая из них считается «полной» хромосомой. Они называются дочерними хромосомами.
  • При помощи веретена деления, дочерние хромосомы перемещаются к полюсам на противоположные концы клетки.
  • Дочерние хромосомы сначала мигрируют в центромер, а кинетохорные нити становятся короче, чем хромосомы вблизи полюсов.
  • При подготовке к телофазе два полюса клетки также отдаляются друг от друга во время анафазы. В конце анафазы каждый полюс содержит полную компиляцию хромосом.
  • Начинается процесс цитокинеза (разделение цитоплазмы исходной клетки), который завершается после телофазы.

Телофаза

В телофазе хромосомы достигают ядер новых дочерних клеток.

Изменения, которые происходят в телофазе:

  • Полярные волокна продолжают удлиняться.
  • Ядра начинают формироваться на противоположных полюсах.
  • Ядерные оболочки новых ядер образовываются из остатков ядерной оболочки материнской клетки и кусочков эндомембранной системы.
  • Появляются ядрышка.
  • Разматываются хроматиновые волокна хромосом.
  • После этих изменений телофаза и митоз в основном завершены, а генетическое содержание одной клетки поделено на две части.

Цитокинез

Цитокинез — это разделение цитоплазмы клетки. Он начинается до конца митоза в анафазе и заканчивается вскоре после телофазы. В конце цитокинеза образуются две генетически идентичные дочерние клетки.

Митоз

Митоз — это наиболее распространенный способ деления эукариотических клеток. При митозе геномы каждой из двух образовавшихся клеток идентичны между собой и совпадают с геномом исходной клетки.

Митоз является последним и обычно самым коротким по времени этапом клеточного цикла. С его окончанием жизненный цикл клетки заканчивается и начинаются циклы двух новообразовавшихся.

Диаграмма иллюстрирует длительность этапов клеточного цикла. Буквой M — обозначен митоз. Наибольшая скорость митоза наблюдается в зародышевых клетках, наименьшая — в тканях с высокой степенью дифференциации, если их клетки вообще делятся.

Хотя митоз рассматривают независимо от интерфазы, состоящей из периодов G1, S и G2, подготовка к нему происходит именно в ней. Самым важным моментом является репликация ДНК, происходящая в синтетическом (S) периоде. После репликации каждая хромосома состоит уже из двух идентичных хроматид. Они сближены по всей своей длине и соединены в области центромеры хромосомы.

В интерфазе хромосомы находятся в ядре и представляют собой клубок тонких очень длинных хроматиновых нитей, которые видны лишь под электронным микроскопом.

В митозе выделяют ряд последовательных фаз, которые также могут называться стадиями или периодами. При классическом упрощенном варианте рассмотрения выделяют четыре фазы. Это профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Часто выделяют больше фаз: прометафазу (между профазой и метафазой), препрофазу (характерна для растительных клеток, предшествует профазе).

С митозом связан другой процесс – цитокинез, который протекает в основном в период телофазы. Можно сказать, что цитокинез является как бы составной частью телофазы, или оба процесса идут параллельно. Под цитокинезом понимают разделение цитоплазмы (но не ядра!) родительской клетки. Деление ядра называют кариокинезом, и оно предшествует цитокинезу. Однако при митозе как такового деления ядра не происходит, т. к. сначала распадается одно – родительское, потом образуются два новых – дочерних.

Бывают случаи, когда кариокинез происходит, а цитокинез — нет. В таких случаях образуются многоядерные клетки.

Длительность самого митоза и его фаз индивидуальна, зависит от типа клеток. Обычно профаза и метафаза является самыми длительными периодами.

Средняя продолжительность митоза около двух часов. Животные клетки обычно делятся быстрее, чем клетки растений.

При делении клеток эукариот обязательно образуется двухполюсное веретено деления, состоящее из микротрубочек и связанных с ними белков. Благодаря ему происходит равное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

Ниже будет дано описание процессов, которые происходят в клетке в различные фазы митоза. Переход в каждую следующую фазу контролируется в клетке специальными биохимическими контрольными точками, в которых «проверяется», все ли необходимые процессы были правильно завершены. В случае наличия ошибок деление может остановиться, а может — и нет. В последнем случае возникают аномальные клетки.

Фазы митоза

В профазе происходят следующие процессы (в основном параллельно):

  • Хромосомы конденсируются

  • Ядрышки исчезают

  • Ядерная оболочка распадается

  • Формируются два полюса веретена деления

Митоз начинается с укорочения хромосом. Составляющие их пары хроматид спирализуются, в результате чего хромосомы сильно укорачиваются и утолщаются. К концу профазы их можно увидеть в световой микроскоп.

Ядрышки исчезают, т. к. образующие их части хромосом (ядрышковые организаторы) находятся уже в спирализованном виде, следовательно, неактивны и не взаимодействуют между собой. Кроме того распадаются ядрышковые белки.

В клетках животных и низших растений центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки и выступают центрами организации микротрубочек. Хотя у высших растений центриолей нет, микротрубочки также образуются.

От каждого центра организации начинают расходиться короткие (астральные) микротрубочки. Формируется структура похожая на звезду. У растений она не образуется. Их полюса деления более широкие, микротрубочки выходят не из малой, а из относительно широкой области.

Распад ядерной оболочки на мелкие вакуоли знаменует конец профазы.

Справа на микрофотографии зеленым цветом подсвечены микротрубочки, синим — хромосомы, красным – центромеры хромосом.

Также следует отметить, что в период профазы митоза происходи фрагментация ЭПС, она распадается на мелкие вакуоли; аппарат Гольджи распадается на отдельные диктиосомы.

Ключевые процессы прометафазы идут большей часть последовательно:

  1. Хаотичное расположение и движение хромосом в цитоплазме.

  2. Соединение их с микротрубочками.

  3. Движение хромосом в экваториальную плоскость клетки.

Хромосомы оказываются в цитоплазме, они беспорядочно двигаются. Оказавшись на полюсах, у них больше шансов скрепиться с плюс-концом микротрубочки. В конце концов нить прикрепляется к кинетохоре.

Такая кинетохорная микротрубочка начинает нарастать, чем отдаляют хромосому от полюса. В какой-то момент к кинетохоре сестринской хроматиды крепится другая микротрубочка, нарастающая с другого полюса деления. Она тоже начинает толкать хромосому, но уже в противоположном направлении. В результате хромосома становится на экваторе.

Кинетохоры представляют собой белковые образования на центромерах хромосом. Каждая сестринская хроматида имеет свой кинетохор, который «созревает» в профазе.

Кроме астральных и кинетохорных микротрубочек есть те, которые идут от одного полюса к другому, как бы распирают клетку в перпендикулярном экватору направлении.

Признаком начала метафазы является расположение хромосом по экватору, образуется так называемая метафазная, или экваториальная, пластинка. В метафазу хорошо видны количество хромосом, их отличия и то, что они состоят из двух сестринских хроматид, соединенных в районе центромеры.

Хромосомы удерживаются за счет сбалансированных сил натяжения микротрубочек разных полюсов.

  • Сестринские хроматиды разделяются, каждая двигается к своему полюсу.

  • Полюса удаляются друг от друга.

Анафаза самая короткая фаза митоза. Она начинается, когда центромеры хромосом разделяются на две части. В результате каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой и оказывается прикреплена к микротрубочке одного полюса. Нити «тянут» хроматиды к противоположным полюсам. На самом деле микротрубочки разбираются (деполимеризуются), т. е. укорачиваются.

В анафазе животных клеток двигаются не только дочерние хромосомы, но и сами полюса. За счет других микротрубочек они расталкиваются, астральные микротрубочки прикрепляются к мембранам и тоже «тянут».

  • Движение хромосом останавливается

  • Хромосомы деконденсируются

  • Появляются ядрышки

  • Восстанавливается ядерная оболочка

  • Большая часть микротрубочек исчезает

Телофаза начинается, когда хромосомы перестают двигаться, остановившись у полюсов. Они деспирализуются, становятся длинными и нитевидными.

Микротрубочки веретена деления разрушаются от полюсов к экватору, т. е. со стороны своих минус-концов.

Вокруг хромосом образуется ядерная оболочка путем слияния мембранных пузырьков, на которые в профазе распалось материнское ядро и ЭПС. На каждом полюсе формируется свое дочернее ядро.

Поскольку хромосомы деспирализуются, ядрышковые организаторы становятся активными и появляются ядрышки.

Возобновляется синтез РНК.

Если на полюсах центриоли еще не парные, то около каждой достраивается парная ей. Таким образом на каждом полюсе воссоздается свой клеточный центр, который отойдет в дочернюю клетку.

Обычно телофаза заканчивается разделением цитоплазмы, т. е. цитокинезом.

Цитокинез может начаться еще в анафазе. К началу цитокинеза клеточные органеллы распределяются относительно равномерно по полюсам.

Разделение цитоплазмы растительных и животных клеток происходит по-разному.

У животных клеток благодаря эластичности цитоплазматическая мембрана в экваториальной части клетки начинает впячиваться во внутрь. Образуется борозда, которая в конце концов смыкается. Другими словами, материнская клетка делится перешнуровкой.

В растительных клетках в телофазе нити веретена не исчезают в области экватора. Они сдвигаются ближе к цитоплазматической мембране, их количество увеличивается, и они образуют фрагмопласт. Он состоит из коротких микротрубочек, микрофиламентов, частей ЭПС. Сюда перемещаются рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи. Пузырьки Гольджи и их содержимое на экваторе образуют срединную клеточную пластинку, клеточные стенки и мембрану дочерних клеток.

Тест по теме «Онтогенез»

Тест по теме «Онтогенез»

В – 1

Часть А

1. Хромосомы состоят из

1) ДНК и белка 2) РНК и белка 3) ДНК и РНК 4) ДНК и АТФ

2. Сколько хромосом содержит клетка печени человека?

1) 46 2) 23 3) 92 4) 66

3. Сколько нитей ДНК имеет удвоенная хромосома?

1) одну 2) две 3) четыре 4) восемь

4. Если в зиготе человека содержится 46 хромосом, то сколько хромосом содержится

в яйцеклетке человека?

1) 46 2) 23 3) 92 4) 22

5. В чём заключается биологический смысл удвоения хромосом в интерфазе

митоза?

1) в процессе удвоения изменяется наследственная информация

2) удвоенные хромосомы лучше видны

3) в результате удвоения хромосом наследственная информация новых половых клеток

остаётся неизменной

4) в результате удвоения хромосом новые клетки содержат вдвое больше информации

6. Клетки гаструлы содержат

1) гаплоидный набор хромосом 2) диплоидный набор хромосом

3) тетраплоидный набор хромосом 4) нет правильного ответа

Часть В

В1 Выберите процессы, происходящие в интерфазе митоза (три правильных ответа).

1) синтез белков 2) уменьшение количества ДНК 3) рост клетки

4) удвоение хромосом 5) расхождение хромосом 6) деление ядра

Часть С

С1 Что общего между процессами регенерации тканей, ростом организма и дроблением зиготы?

Тест по теме «Онтогенез»

В – 2

Часть А

1.В какой из фаз митоза происходит расхождение хроматид к полюсам клетки?

1) профазе 2) метафазе 3) анафазе 4) телофазе

2. Укажите процессы, происходящие в интерфазе

1) расхождение хромосом к полюсам клетки 2) синтез белков, репликация ДНК, рост клетки

3) формирование новых ядер, органоидов клетки 4) деспирализация хромосом, формирование

веретена деления

3. В результате митоза возникает

1) генетическое разнообразие видов 2) образование гамет

3) перекрёст хромосом 4) прорастание спор мха

4. Сколько хроматид имеет каждая хромосома до её удвоения?

1) 2 2) 4 3) 1 4) 3

5. В результате митоза образуются

1) зигота у сфагнума 2) сперматозоиды у мухи 3) почки у дуба 4) яйцеклетки у подсолнечника

6. У какого из названных животных мезодермы нет?

1) голубь 2) собака 4) черепаха 4) медузы

Часть В

В1 Укажите процессы, в основе которых лежит митоз (три правильных ответа).

1) мутации 2) рост 3) дробление зиготы

4) образование спермиев 5) регенерация тканей 6) оплодотворение

Часть С

С1 В чём заключается биологический смысл удвоение хромосом и количества ДНК в интерфазе?

Тест по теме «Онтогенез»

В – 3

Часть А

1. Мейозом называется процесс

1) изменения числа хромосом в клетке 2) удвоения числа хромосом в клетке

3) образования гамет 4) конъюгации хромосом

2. В основе изменения наследственной информации детей по сравнению с родительской информацией лежат процессы

1) удвоения числа хромосом 2) уменьшения количества хромосом вдвое

3) удвоения количества ДНК в клетках 4) конъюгации и кроссинговера

3. Первое деление мейоза заканчивается образованием

1) гамет 2) клеток с гаплоидным набором хромосом

3) диплоидных клеток 4) клеток разной плоидности

4. В результате мейоза образуются

1) споры папоротника 2) клетки стенок антеридия папоротника

3) клетки стенок архегония папоротника 4) соматические клетки трутней пчёл

5. Метафазу мейоза от метафазы митоза можно отличить по

1) расположению бивалентов в плоскости экватора 2) удвоению хромосом и их скрученности

3) формированию гаплоидных клеток 4) расхождению хроматид к полюсам

6. Из какого слоя клеток образуется головной мозг человека?

1) из эктодермы 2) из мезодермы 3) из энтодермы 4) нет правильного ответа

Часть В

В1 Биологическое значение мейоза заключается в (три правильных ответа).

1) поддержании постоянства видового числа хромосом

2) создании условий для комбинативной изменчивости

3) произвольном расхождении родительских хромосом по гаметам

4) сохранении родительской наследственной информации без изменений

5) увеличении числа хромосом в клетке

6) сохранении полезных признаков организма при размножении

Часть С

С1 Мейоз лежит в основе комбинативной изменчивости. Чем это объясняется?

Тест по теме «Онтогенез»

В – 4

Часть А

1. Принципиальные различия между половым и бесполым размножением состоят в том, что половое размножение

1) происходит только у высших организмов 2) это приспособление к неблагоприятным условиям среды

3) обеспечивает комбинативную изменчивость 4) обеспечивает генетическое постоянство вида

2. Сколько сперматозоидов образуется в результате сперматогенеза из двух первичных половых клеток?

1) восемь 2) две 3) шесть 4) четыре

3. Отличие овогенеза от сперматогенеза заключается в том, что

1) в овогенезе образуются четыре равноценные гаметы, а в сперматогенезе одна

2) яйцеклетки содержат больше хромосом, чем сперматозоиды

3) в овогенезе образуется одна полноценная гамета, а в сперматогенезе – четыре

4) овогенез проходит с одним делением первичной половой клетки, а сперматогенез – с двумя

4. Сколько делений исходной клетки происходит при гаметогенезе?

1) два 2) одно 3) три 4) четыре

5. Из какого слоя клеток формируется пищеварительная система птиц?

1) из мезодермы 2) из эктодермы 3) из энтодермы 4) нет правильного ответа

6. Развитие с полным превращением происходит у

1) Кольчатых червей 2) некоторых Земноводных 3) у Птиц 4) у Рыб

Часть В

В1 Выберите правильные утверждения (три правильных ответа).

1) образование гамет у растений и животных происходит по одному механизму

2) у всех типов животных яйцеклетки одинакового размера

3) споры папоротника образуются в результате мейоза

4) из одного овоцита образуются 4 яйцеклетки

5) яйцеклетка Покрытосеменных растений оплодотворяется двумя спермиями

6) эндосперм Покрытосеменных растений триплоиден

Часть С

С1 Почему эндосперм Покрытосеменных растений триплоиден, а остальные клетки диплоидны?

Ключ к тестовым заданиям по теме «Онтогенез»

В – 1

1 – 1, 2 – 2, 3 – 3, 4 – 2, 5 – 3, 6 – 2, В – 1 3 4, С1 В основе этих процессов лежит митоз.

В – 2

1 – 3, 2 – 2, 3 – 4, 4 – 3, 5 – 3, 6 – 4, В – 2 3 5, С1 Биологический смысл в сохранении наследственной информации в потомстве материнской соматической клетки. Поэтому информация сначала удваивается, а затем распределяется между двумя дочерними клетками.

В – 3

1 – 3, 2 – 4, 3 – 2, 4 – 1, 5 – 1, 6 – 1, В — 1 2 3, С1 При мейозе происходит конъюгация и перекрёст хромосом и их независимое распределение по гаметам. Это приводит к появлению новых генетических комбинаций у потомков.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *