Деление клетки – что это такое?

Вчера биологи отмечали день рождения основателя цитогенетики Вальтера Флемминга. Он впервые обнаружил в клетке интенсивно окрашивающиеся структуры и назвал их хроматином.

Позднее он обнаружил связь хроматина с хромосомами, которые получили свое современное название благодаря немецкому анатому и гистологу Генриху Вильгельму Вальдейеру. Особую известность Флеммингу принесли его исследования строения и деления клетки.

Флемминг впервые ввел термин «митоз», обозначающий непрямое деление клетки.

Мы подготовили иллюстрированный обзор главных объектов исследования Флемминга.

У эукариотических клеток существет два способа деления: митоз и мейоз. Первый из них встречается гораздо чаще второго, но второй имеет ключевое значение для полового размножения.

Митоз — он же кариокинез или непрямое деление— это деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. У многоклеточных животных это единственный способ деления любых клеток за исключением половых.

 Для удобства изучения биологи делят митотический процесс на четыре стадии в за­висимости от того, как выглядят в это время хромосомы в све­товом микроскопе. В митозе выделяют профазу, метафазу, ана­фазу и телофазу.

 

В профазе происходит «архивирование», компактизация генетического материала перед делением; хромосомы спирализуются — укорачиваются и утолщаются и становятся заметны в световой микроскоп.

На этом этапе они состоят из двух связанных между собой сестринских хроматид. Одновременно со спирализацией хромосом исчезает ядрышко и разрывается ядерная оболочка. После ее распада хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цитоплазме.

Центриоли расходятся к полюсам клетки. В конце профазы начинает формироваться веретено деления. 

Меристема лука, митоз, профаза и анафаза

Josef Reischig / Wikimedia Commons

В метафазе завершается образование веретена деления, к микротрубочкам которого прикрепляются двойные хромосомы. Они лежат в одной плоскости и образуют так называемую метафазную пластинку. В метафазе отчетливо видно двойное строение хромосом, соединенных только в области центромеры. В этот период легко подсчитывать число хромосом, изучать их морфологические особенности. 

В анафазе дочерние хромосомы с помощью микротрубочек веретена деления растягиваются к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом. В телофазе начинается деспирализация хромосом, формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки. Разрушается верете­но деления. Происходит разделение цитоплазмы с образованием двух клеток.

Разные стадии митотического деления клеток корня лука.

Фотография: Wellcome Images / Flickr.com

Мейоз, или редукционное деление — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Мейоз включает в себя два последовательных деления с короткой интерфазой между ними. В результате из одной диплоидной образуется четыре гаплоидных клетки. Восстановление плоидности происходит в результате слияния половых клеток — оплодотворения. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных — у растений все сложнее, у них оплодотворение происходит обычно гораздо позже, чем мейоз), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны, в результате чего формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три редукционных или полярных тельца.

Цитосклелет — это сеть белковых нитей (филаментов), пронизывающих и поддерживающих эукариотическую клетку. Филаменты представляют собой протяженные, сходные с полимерами структуры, состоящие из белков одного типа. В зависимости от диаметра они подразделяются на  микрофиламенты (6-8 нм), промежуточные волокна (около 10 нм) и микротрубочки (около 25 нм).

Мезенхимальные стволовые клетки человека в фиброзном скаффолде. Актиновый цитоскелет отмечен зеленым, ядра – синим.

Фотография: Engineering at Cambridge / Flickr.com

Микрофиламенты представляют собой две спирально закрученные цепочки из мономеров актина. Они отвечают за форму клетки, участвуют в межклеточном взаимодействии, передаче сигналов и, вместе с миозином — в мышечном сокращении.

Микротрубочки — это полые цилиндры порядка 25 нанометров в диаметре, стенки которых образованы димерами тубулина. Они играют ключевую роль во внутриклеточном транспорте (выполняют роль «рельсов», по которым туда-сюда катаются пузырьки с грузами, например, неромедиаторами в нейронах) и формируют веретено деления при митозе и мейозе.

Микротрубочки в первичных фибробластах человека (зеленым). Красным – ДНК в ядрах клеток.

Фотография: Sergei Golyshev / Flickr.com

Веретено деления образуется в митозе и мейозе для обеспечения сегрегации хромосом и деления клетки. Между двумя полюсами образуется веретенообразная система микротрубочек, которые присоединяются к хроматидам в области центромер и обеспечивают движение хромосом по направлению к полюсам.

Полноценное веретено деления образуется на стадии прометафазы после разрушения ядерной мембраны, когда цитоплазматические микротрубочки и центросомы получают доступ к хромосомам и другим компонентам веретена.

Клетки на разных стадиях митотического деления

Фотография: ZEISS Microscopy / Flickr.com

Ядро — важнейший структурный компонент клетки. Оно состоит из хроматина, ядрышка, кариоплазмы и ядерной оболочки. 

Хроматином называют молекулы ДНК в комплексе со специфическими белками, основную массу которых состовляют «упаковочные белки» гистоны. В зависимости от степени упаковки хроматин подразделяется на эухроматин (работающий, а значит неупакованный) и  гетерохроматин («архивированный», как во время деления).

Ядрышко находится внутри ядра и не имеет собственной мебранной оболочки. Основной функцией ядрышка является синтез рибосом — молекулярных машин, отвечающих за синтез белка из аминокислот.

Ядрышки формируются вокруг специальных участков генома, которые содержат гены рибосомной ДНК. В ядрышке происходит синтез рибосомальной РНК, ее созревание и сборка рибосомных субчастиц.

Самая высокая концентрация белка в клетке наблюдается именно в ядрышке. 

Раковые клетки мыши

Фотография: ZEISS Microscopy / Flickr.com

Аня Савченко

Фазы деления клетки: митоз и мейоз, их сходства и различия – типы и виды деления клеток, прямое и непрямое деление

Первый способ деления соматической клетки — митоз. Материнская клетка разделяется на дочерние клетки, которые практически идентичны родительским с точки зрения генетической информации. Наследственная информация и количество хромосом у дочерних клеток такие же, как у родительской.

‍ Схема митоза‍

Митоз — это одна из фаз жизненного цикла клетки и механизм нормального роста тканей. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза, в течение которой протекает повседневная клеточная деятельность. Во время интерфазы происходит: 

• рост, 
• синтез белка и других органических веществ клетки, 
• образование новых органелл.

Во время интерфазы идёт активный синтез и накопление необходимых для деления клетки веществ. Интерфаза делится на три подфазы: 

• G1 — клетка становится больше, синтезируются белки, образуются одномембранные органоиды и рибосомы, готовясь к делению. В человеческой клетке 46 хромосом. Каждая хромосома, состоящая из одной хроматиды, напоминает неполую макаронину — она достаточно гибкая, чаще всего длина намного превышает ширину. Хроматида представляет собой 1 молекулу ДНК. 
• S — каждая хроматида копируется. Количество хромосом остаётся неизменным — 46, однако теперь каждая хромосома состоит из двух идентичных сестринских хроматид. Они соединяются в области, которая называется центромерой. В сумме в клетке получается 92 хроматиды.  
• G2 — продолжается рост клетки и синтез белков, нуклеиновых кислот. 

После стадии G2 клетка вступает в следующую фазу деления, а именно — сам митоз. Тут есть четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул днк (то есть хроматид) —  буквой с. перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.

‍Пример. В клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с означает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды. 

Рассмотрим подробнее фазы митоза:

• Профаза (2n4с) — спирализация хромосом, уменьшение их функциональной активности; репликация практически не идёт; разрушение оболочки ядра; образование веретена деления.
• Метафаза (2n4с) — прикрепление хромосом к нитям веретена деления; спирализация хромосом достигает максимума; хромосомы утрачивают свою функциональную активность, образуют экваториальную (метафазную) пластинку. 
• Анафаза (4n4c) — деление центромер; расхождение по нитям веретена сестринских хромосом. Анафаза заканчивается, когда центромеры достигают полюсов клетки.
• Телофаза (2n2c) — деспирализация хромосом; образование ядерной оболочки; деление цитоплазмы; между дочерними клетками на экваторе образуется перетяжка. В растительных и грибных клетках в этом месте начинает закладываться клеточная стенка. 

Многие клетки вступают в фазу G0 после митоза и находятся в ней всю жизнь до гибели. Обычно это высокоспециализированные клетки, которые не могут совмещать эффективное выполнение своих функций и размножение. Например, в фазе G0 находится большинство нейронов головного мозга. 

Биологическое значение митоза — образование генетически одинаковых дочерних клеток с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. 

‍Как происходит митоз‍

Что такое мейоз

Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Это процесс деления клетки, во время которого получаются дочерние клетки — гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза. 

 Схема мейоза‍

Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм. 

По промокоду BIO92021 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса, по промокоду BIO10112021 бесплатный доступ к курсу биологии 10 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!

Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (n). Когда гаметы объединяются, получается зигота с 46 хромосомами — диплоидный набор (2n). 

Во время мейоза одна клетка с 46 хромосомами делится дважды. Первое деление называется мейоз I, второе деление называется мейоз II. Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна, и в ней не происходит удвоение ДНК. В результате образуются четыре дочерние клетки, каждая с 23 хромосомами. 

Мейоз I подразделяется на четыре фазы, аналогичные фазам митоза:

• Профаза I (2n4c) — занимает 90% времени. Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c. Происходит конъюгация хромосом: гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, образуя структуры из двух соединённых хромосом — такие структуры называют тетрады, или биваленты. Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться. При этом происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. В результате этого процесса создаются новые комбинации генов в потомстве. Растворяется ядерная оболочка. Разрушаются ядрышки. Формируется веретено деления.
• ‍Метафаза I (2n4c) — биваленты выстраиваются на экваторе веретена деления, при этом ориентация центромер к полюсам абсолютно случайная.
• Анафаза I (хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов — 1n2c, в клетке — 2n4c) — гомологичные хромосомы отходят к разным полюсам, при этом сестринские хроматиды всё ещё соединены центромерой. За счёт случайной ориентации центромер распределение хромосом к полюсам также случайно, так как нити веретена прикрепляются произвольно. 
• Телофаза I (1n2c) — происходит деспирализация хромосом. Если интерфаза между делениями длительна, может образоваться новая ядерная оболочка.

Мейоз I‍

Мейоз II подразделяется на четыре такие же фазы: 

• Профаза II (1n2c) — восстанавливается новое веретено деления, ядерная мембрана растворяется, если образовывалась в телофазе I.
• Метафаза II (1n2c) — хромосомы выстраиваются в экваториальной части веретена, а нити веретена прикрепляются к центромерам.
• Анафаза II (хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c, в клетке — 2n2c) — центромеры расщепляются, двухроматидные хромосомы разделяются, и теперь к каждому полюсу движется однохроматидная хромосома. 
• Телофаза II (1n1c) — происходит деспирализация хромосом, формирование ядерных оболочек и разделение цитоплазмы; в результате двух делений из диплоидной материнской клетки получается четыре гаплоидных дочерних клетки. 

Мейоз II‍

Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных клеток, отличающихся генетически друг от друга: половых клеток (гамет) у животных  и спор у растений. 

Отличие митоза от мейоза

1. В митозе одно деление, в мейозе два. 
2. Митоз — вид клеточного деления, который происходит в процессе роста и развития организма, а мейоз — в процессе образования половых клеток. 
3. При митозе образуются две диплоидные клетки, а при мейозе — четыре гаплоидные клетки. 
4. Митоз лежит в основе бесполого размножения в отличие от мейоза.
5. В результате митоза образуются генетически идентичные клетки, а в мейозе вследствие случайного расхождения хромосом и кроссинговера дочерние клетки генетически отличаются друг от друга. 

Деление клеток

Деление клеток — часть процесса жизни абсолютно любого живого организма. Все новые клетки образуются из старых (материнских). Это одно из основных положений клеточной теории. Но существует несколько видов деления, которые напрямую зависят от природы этих клеток.

Деление прокариотических клеток

Чем отличается прокариотическая клетка от эукариотической? Самое главное отличие — отсутствие ядра (собственно поэтому так и называются). Отсутствие ядра означает, что ДНК просто находится в цитоплазме.

• Процесс выглядит следующим образом:
• репликация (удвоение) ДНК —>  клетка удлиняется —> образуется поперечная перегородка —>  клетки разделяются и расходятся
• 
• Деление эукариотических клеток
• 
• Жизнь любой клетки состоит из 3 этапов: рост, подготовка к делению и, собственно, деление.
• Как происходит подготовка к делению?
• Этот период подготовки  к делению называется ИНТЕРФАЗА.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2.

• Во-первых, клетка растет — это пресинтетический период
• во-вторых, удваивается молекула ДНК   — это синтетический период
• в третьих, синтезируется и накапливается белок, аккумулируется энергия,  удваиваются центриоли — постсинтетический период.

 

1. Амитоз
2. Прямое или бинарное деление клеток
3. Это самый экономичный (с точки зрения энергии) метод деления клеток.
4. Основные особенности:

• ядро делится перетяжкой надвое;
• веретено деления не образуется;
• распределение ДНК между клетками произвольное.

При таком «неаккуратном» делении могут возникнуть многоядерные клетки. Логично, что при таком делении главное — количество новых клеток и скорость их образования, а не их «качество».

Поэтому логично, что оно характерно либо для простейших одноклеточных организмов, либо для специализированных клеток — либо тех, которые потом должны погибнуть — кора у растений, при злокачественных процессах и т.д.

• Митоз
• он же
• Непрямое деление клеток, не половое деление
• Это основной способ деления эукариотических соматических (клеток тела) клеток.
• Выделяют 4 фазы митоза:
• (под каждой фазой указана формула, где n — число хромосом, С — ДНК)
• Профаза
  (2n4C)

• Самая длительная фаза деления клетки. Двухроматидные хромосомы конденсируются, утолщаются и спирализуются. Вообще, возможность увидеть хромосомы — результат наблюдения профазы клетки;
  растворяется ядерная оболочка;исчезает ядрышко;
  
• Центриоли ( в животных клетках) расходятся к разным полюсам клетки, из микротрубочек начинает формироваться веретено деления — своеобразные «рельсы», по которым хромосомы будут двигаться к полюсам клетки.

1. Метафаза
2. (2n4C)
3. (именно в этой фазе хромосомы лучше всего видны в световой микроскоп)

• Образуется «плоскость», в которой будут располагаться хромосомы — метафазная плоскость
• микротрубочки «выбирают специализацию» — центросомные — тянутся от одного полюса клетки к другому, хромосомные — связаны с центромерам (сердинками) хромосом.
• Двухроматидные хромосомы вытягиваются микротрубочками в центр клетки — они как бы выстраиваются по экватору.

Анафаза
(4n4C)

• самая короткая фаза по продолжительности
• центромеры делятся на две части
• деление двухроматидных хромосом на однохроматидные хроматиды и эти сестринские хроматиды расходится к разным частям клетки.

Телофаза
(4n4C -> 2 x 2n2C)

• хромосомы (однохроматидные) раскручиваются (деспирализуются),  в микроскоп их уже не разглядеть
• происходит разрушение ( растворение) нитей веретена деления
• вокруг хромосомного набора в каждой части клетки начинает формироваться ядерная оболочка и ядрышки,
• веретено деления разрушается и образуется перетяжка, которая разделит делящуюся материнскую клетку на две новые дочерние (цитокинез)

Обратите внимание, что митотическое деление клеток характерно для соматических клеток (неполовых, клеток тела) — у них изначально двойной — ДИПЛОИДНЫЙ набор хромосом.  И в результате митоза образуются 2 новые клетки, каждая с таким же диплоидным набором.

Митоз обеспечивает:

• сохранение хромосомного набора при делении клеток — образование новых клеток, абсолютно идентичных материнской;
• увеличение общего числа клеток в организме ( рост организма, превращение зиготы в бластулу)
• восстановление организма ( регенерацию)
• вегетативное размножение и размножение простейших организмов
• обновление организма (замена устаревших клеток)
• у споровых растений — прорастание спор в гаметофит и образование гаметофитом гамет

Очень часто в заданиях ЕГЭ просят указать количество хромосом и ДНК в каждой фазе.

Об этом подробно читаем .

• Тест ОГЭ по теме «Деление клеток. Амитоз и митоз»
• Вопросы ЕГЭ по теме

Обсуждение: “Деление клеток”

(Правила комментирования)

Деление клетки

Деление клетки – важнейший биологический процесс, без него невозможно существование живых организмов. Доказано, что клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу. Путем деления исходной клетки увеличивается число вновь образовавшихся клеток. Клетка – это наименьшая единица строения любого живого организма. Из нее состоят ткани и органы.

Клетка растет, развивается, она способна к самостоятельному воспроизведению. Для клетки свойственно протекание таких процессов, как метаболизм, раздражение, саморегуляция.

Клетка существует с момента ее появления в результате деления и до ее окончательной гибели или последующего деления. Это время называется клеточным циклом. На длительность цикла влияет тип клетки и условия внешней среды. Промежуток между делениями клеток называют интерфазой.

Для прокариотов, или простейших организмов, характерно отсутствие ядра. Им присуще бинарное деление клеток, то есть деление клетки пополам с копированием ДНК, находящегося в цитоплазме. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, это сложная уникальная молекула, хранящая в себе наследственную информацию об организме в виде генетического кода.

Для эукариотических организмов характерно наличие клеток с одним или несколькими ядрами. Ядро – важнейший компонент клетки, состоящий из ядерной оболочки, ядрышка, хроматина и кариоплазмы. Ядрышко синтезирует рибосомы. В нем сосредоточено наибольшее количество белка в клетке.

Особенности деления клеток

Некоторым эукариотическим клеткам свойственно деление посредством  амитоза. Амитоз может проходить без образования хромосом и веретена деления, а генетический материал распределяется случайным образом.

Этот способ деления присущ клеткам, которые быстро завершают свой жизненный цикл: фолликулярные клетки яичников, эпителиальные клетки кожи, клетки злокачественных новообразований, клетки коры дуба.

При этом клетки могут делиться как на равные, так и на неравные части, а ядерная оболочка не распадается.

Эукариотические клетки с образованием хромосом способны делиться только двумя способами: митозом и мейозом. Хромосомами называют совокупность органоидов клеточного ядра, определяющих наследственные свойства клеток и живых организмов.

Все клетки можно разделить на 2  группы в зависимости от хромосомного набора, содержащегося в ядре:

• соматические клетки, из которых состоит тело многоклеточных организмов, они не принимают участие в половом размножении;
• половые клетки (гаметы).

Совокупность хромосом, которые содержатся в ядре, это хромосомный набор. Число хромосом в клетке одинаково для каждого вида живых организмов. Так, у клеток человека этот показатель составляет 46.

Первый способ деления — митоз

Митоз («нить») – наиболее распространенный (непрямой) способ деления клеток по сравнению с мейозом. Его также называют кариокинезом, или непрямым делением. Митоз – способ деления ядер эукариотических клеток, при котором сохраняется постоянным число хромосом.

С помощью митоза делятся соматические клетки многоклеточных животных, кроме половых клеток.

При делении этим способом материнская клетка делится на дочерние клетки, которые не отличаются от нее генетически, то есть наследственной информацией.

Процесс деления клетки с помощью митоза называют митотическим.  Клеточный цикл состоит из митотического цикла и периода покоя. Митотический цикл состоит из интерфазы и митотического деления.

The study made the unexpected finding that in certain forms of replication stress, an active checkpoint actually allows cells to divide, causing worse damage than if it were missing entirely, said USC expert Susan Forsberg. (Illustration/iStock)

Интрефаза длится по времени намного дольше по сравнению с митотическим делением. Во время этой стадии происходит рост клетки, синтез белка и органических веществ, а также накопление веществ, необходимых для деления клетки. Интерфаза может длиться от нескольких минут до нескольких дней. Она состоит из 3 фаз:

• пресинтетической, или фазы начального роста;
• синтетической;
• постсинтетической, во время которой клетка готовится к митотическому делению.

В целом процесс митотического деления длится от нескольких минут до нескольких  часов в зависимости от вида живого организма. Правильное протекание митоза возможно без внешнего вредного воздействия, например, излучения рентгена, попадания этилового спирта. Неблагоприятные факторы могут привести к нарушениям в процессе распределения хромосом или даже полной гибели клетки.

Фазы митоза

Хроматин перед началом деления преобразуется в хромосомы в форме нитей. Всего выделяют несколько фаз митоза в зависимости от внешнего вида и состояния хромосомы. Их называют профазой, метафазой, анафазой, телофазой.

1. Во время профазы хромосомы становятся короче и толще, они видны в световой микроскоп. В этой фазе они представляют собой связанные между собой сестринские хроматиды, принимают спиралевидную форму. Хроматиды представляют собой структурные элементы хромосомы, сформированные в ядре в результате удвоения хромосом. Бесформенный хроматин в ядре собирается в четко оформленные хромосомы. В это же время происходит разрыв ядерной оболочки и исчезновение ядрышка. Вследствие этого хромосомы свободно и хаотично располагаются в цитоплазме, а центриоли переходят к полюсам клетки. В заключение профазы сформируется веретено деления. Оно представляет собой микротрубочки.

1. В метафазе деление клеточного веретена завершается. ДНК максимально спирализованы в хромосомы. Они, в свою очередь, состоят из двух хроматид. К микротрубочкам веретена начинают крепиться двойные хромосомы, в результате чего формируется метафазная пластинка. На этой стадии несложно подсчитать  хромосомы.

1. В самой короткой стадии анафазы хромосомы распадаются на отдельные хроматиды. В свою очередь, дочерние хромосомы растягиваются к полюсам клетки с помощью микротрубочек. В клетке теперь присутствует два диплоидных хромосомных набора.

1. В стадии телофазы деспирализуются хромосомы. Завершается формирование ядерной оболочки. Заканчивается процесс образования ядрышек в ядрах. Цитоплазма делится, образуя две клетки. На этой стадии рушатся нити клеточного веретена деления. Завершение  телофазы совпадает с процессом цитокинеза. Он представляет собой разделение тела материнской клетки на две клетки дочерние.

Второй способ деления клетки — мейоз

Мейоз («уменьшение»), или прямое деление. Он еще носит название редукционного деления.

Оно представляет собой деление ядра  клетки эукариотического организма, при котором  общая численность хромосом сокращается вдвое. Дочерние клетки, получившиеся при этом делении, названы гаметами.

Они наследуют половину наследственной информации от родительской клетки, и численность хромосом соответственно снижается в два раза.

Необходимо понимать, в чем заключается различие диплоидной и  гаплоидной клеток. Как известно, плоидность – количество одинаковых наборов хромосом, находящихся в ядрах клеток организма.

В диплоидной клетке имеется основной набор хромосом – от каждой материнской клетки присутствует один набор. При слиянии клеток хромосомы не накапливаются. После деления диплоидных клеток в ядре новых клеток оказывается уже один набор хромосом.

Для гаплоидной клетки характерно содержание всего одного набора хромосом. Она образуется из диплоидной  путем митотического деления.

Фазы мейоза

Этот способ состоит из двух следующих друг за другом делений с короткой интерфазой между ними. Это приводит к тому, что из одной диплоидной  клетки формируются четыре клетки гаплоидные. Восстановление плоидности происходит в результате оплодотворения.

Непосредственно мейоз состоит из мейоза I и мейоза II. В очень короткой интерфазе между этими стадиями деления происходит удвоение ДНК. Далее происходит образование четырех дочерних клеток. Фазы мейоза I схожи с фазами, протекающими при митозе.

1. Профаза I дольше всех остальных длится по времени, при ней хромосомы спирализуются и утолщаются. Возникает явление конъюгации хромосо. Оно заключается в соединении гемологичных хромосом друг с другом. Такие хромосомы идентичны друг другу по форме, строению и размерам. Структуры, которые образованы двумя соединенными хромосомами – это биваленты. Между хромосомами возникает процесс, названный кроссинговером, то есть обменом, в котором участвуют участки хромосом. Это приводит к возникновению обновленных генетических комбинаций. По окончании этой фазы ядерная оболочка должна разрушиться, а  веретено деления – сформироваться.

1. При метафазе I биваленты находятся у клеточного экватора. Нити веретена начинают присоединяться к центромерам гомологичных хромосом.

1. В анафазе I гомологичные хромосомы разъединяются к различным клеточным полюсам. Этому способствует сокращение нитей веретена деления. Распределяются хромосомы хаотичным образом из-за самопроизвольного крепления нитей веретена. У каждого клеточного полюса происходит формирование гаплоидного набора новой клетки.

1. На стадии телофазы I хромосомы проходят процесс деспирализации. Затем появляются две дочерние клетки с двумя гаплоидными ядрами. К окончанию этой фазы количество хромосом уменьшатся вдвое.

Мейоз II, иди эквационное деление, имеет те же самые фазы:

1. Во время профазы II должно восстановиться новое веретено деления, а оболочка  ядра должна разрушиться.

1. Во время метафазы II хромосомы начинают присоединяться к нитям веретена деления и продолжают выстраиваться на его экваторе.

1. При анафазе II хроматиды распределяются к полюсам клетки. На каждом полюсе появляется гаплоидный набор хромосом.

1. Во время телофазы II образуется  ядерная оболочка вместе с ядрышками, разделяется  цитоплазма. Снова деспирализуются хромосомы.

Отличие мейоза от митоза

1. При митозе происходит только однократное деление, а при мейозе – двукратное.
2. Митоз характерен для соматических клеток, а мейоз – для клеток половых.
3. Митоз участвует в таких процессах, как рост и развитие любого живого организма. Мейоз отвечает за образование половых клеток.

4. При делении митозом возникают две клетки диплоидные, а при делении мейозом возникают четыре клетки гаплоидные.
5. В результате деления путем митоза новые клетки будут идентичны и генетически схожи с материнскими.

   При мейозе благодаря случайному расхождению хромосом и кроссинговеру дочерние клетки на генетическом уровне различны.

Биологическая роль деления клетки

Деление клетки – очень важный и значимый  процесс, лежащий в основе роста, развития  и размножения организмов. Главной особенностью живых организмов является их способность к росту.

1. Деление клеток способно обеспечивать непрерывность жизни и передачу наследственной информации.
2. Если в системе деления клеток происходит сбой, то организм теряет свою жизнеспособность.
3. Новые клетки появляются посредством деления уже клеток существующих.
4. Из новых клеток формируются новые органы и ткани у растений, животных, человека.

Отдельно стоит отметить биологическое значение процессов митоза и мейоза.

Биологическая роль митоза:

• Одноклеточные организмы размножается бесполым способом благодаря процессу митоза, который лежит в основе бесполого размножения.
• Благодаря процессу митоза осуществляется рост и развитие многоклеточных живых организмов.
• Митоз способствует регенерации утраченных частей тела и возобновлению клеток при старении.
• В процессе митоза наследственный материал равномерно распределяется между клетками.
• Этот процесс сохраняет преемственность в ряде клеточных поколений благодаря точности передачи качественной и количественной наследственной информации дочерним клеткам.

Биологическое значение мейоза:

• Процесс кроссинговера, протекающий при делении клеток мейозом, приводит к генетическому разнообразию потомства, образованию клеток с уникальным набором генов.
• В результате мейоза зарождаются организмы с уникальным набором генов.
• При половом размножении обеспечивается передача генетической информации от организма к организму.
• Вследствие мейоза сохраняется постоянный набор хромосом и количество ДНК для каждого определенного вида.

Как делятся клетки?

Средний вес ребенка при рождении составляет 3—3,5 кг, а рост — около 50 см; новорожденный слоненок весит около 90—100 кг, в то время как взрослое животное весит более 5 т, вес только что родившегося львенка — примерно 1,2—2 кг, а его родителей — от 130 до 190 кг. Похожие изменения мы наблюдаем и в мире растений: из крошечного семечка яблока вырастает взрослое дерево, из желудя — могучий дуб и т.д.

Но давай вернемся к твоему организму. Ты ведь прекрасно знаешь, что с годами изменяются твои рост и вес, постоянно растут волосы, ногти, меняются зубы.

Почему так происходит? Все живые организмы растут и развиваются, и эти процессы необратимы: став взрослым ты никогда не превратишься в малыша, огромный дуб никогда не станет желудем, а взрослый лев — львенком.

А рост и развитие происходят благодаря делению клеток, и чем больше в организме клеток, тем больше вес и рост.

Клетки растут до определенных пределов, так как их размер ограничен мембраной, которая защищает клетку от различных внешних воздействий.

Представь, что произойдет, если размер клетки будет постоянно увеличиваться. Клеточная мембрана просто не выдержит такой нагрузки.

В результате разрыва мембраны будет полностью нарушена жизнедеятельность клетки: она не сможет получать полноценное питание и выводить свои отходы.

Что такое митоз?

Митоз — это самый распространенный способ размножения клеток любого живого организма, как растительного, так и животного. В результате митоза из одной исходной клетки получаются две клетки-близнецы, т.е.

абсолютно одинаковые, в каждой из которых находятся ядро и другие органоиды, без которых жизнь клетки невозможна.

Генетическая информация, содержащаяся в новых клетках, полностью совпадает с наследственной информацией родительской клетки.

Деление клетки — это сложный процесс, состоящий из последовательных этапов. Первый из них — деление ядра. Ядро увеличивается, и в нем становятся хорошо заметны тельца цилиндрической формы — хромосомы. Они передают наследственные признаки от родительской клетки к дочерним. Хромосомы копируют себя: это означает, что в клетке образуются два одинаковых набора этих структур.

Митоз

В ходе деления хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. В ядрах обеих новых клеток их оказывается столько же, сколько было в материнской.

В цитоплазме возникает перегородка, и клетка разделяется на две: при этом у каждой клетки есть свое ядро. Перегородка состоит из двух целлюлозных оболочек и слоя межклеточного вещества между ними.

В перегородке остаются очень мелкие отверстия, благодаря которым сохраняется связь между цитоплазмами соседних клеток.

Таким образом живое содержимое всех клеток соединено друг с другом. Спустя определенное время эти вновь образовавшиеся клетки также будут делиться, а потом — и их дочерние клетки. Именно такое деление используется организмом д ля роста и замещения отмирающих или поврежденных клеток. В результате митоза образуются новые клетки кожи, крови, костей и т.д.

Мейоз

Мейоз — это не размножение, а способ деления клетки, в результате которого образуются так называемые гаметы — половые клетки (у растений — споры).

Митоз и мейоз – это процессы, обеспечивающие размножение клеток.

Мейтоз (слева) и мейоз (справа)

• Поделиться ссылкой