Митозом делятся клетки туберкулезной палочки

I. Актуализация знаний

ПЛАН УРОКА

Задачи.

Цель.

Урок

II. Закрепление материала.

Что такое клеточный цикл?

Что называется интерфазой?

Из каких периодов состоит интерфаза?

Какие основные события осуществляются G1-, S-, G2-периодах?

Все ли клетки способны к делению?

Каков набор хромосом клеток, находящихся в G2-периоде?

Домашнее задание – параграф № 21.

Изучить способы деления клеток, а так же их значение.

Образовательные:

- обеспечить учащихся глубокими и прочными знаниями о митозе, прямом бинарном делении, амитозе;

- способствовать формированию научного мировоззрения на основе сравнения и анализа различных способов деления клеток;

- продолжить формирование знаний о воспроизведении клеток.

Развивающие:

- развить умения и навыки делать выводы с помощью логического мышления на основе сравнения различных способов деления клетки;

- развивать способности к целостному интегративному мышлению на основе установления зависимости способа деления клетки от ее типа;

- развивать способности к сравнению, анализу, классификации информации, а на их основе формирование мировоззрения и диалектических взглядов.

Воспитательные:

- воспитать экологическую культуру восприятия природы в целом;

- воспитать эколого-эстетические ценности.

1. Что такое митотический цикл клетки, из каких фаз он состоит?

2. Почему фазы митотического цикла строго сменяют друг друга, что происходит в каждой фазе?

3. В каком периоде происходит репликация, в чем ее суть и значение?

4. Раскройте биологическое значение деления клеток.

После того как в клетке завершатся биохимические процессы подготовки к делению, т.е. закончится период G₂, в ней начинается таинственный и до конца не изученный процесс деления.

В настоящее время известно не­сколько способов деления клетки: митоз, прямое бинарное деление, амитоз и мейоз.

Митоз (от греч. mitos — нить), непрямое деление, — основной способ деления эукариотических клеток. В результате митоза образуются две дочерние клетки, в каждой из которых имеется точно такой же (аналогичный) набор хромосом, как в родительской клетке.

Митоз — процесс непрерывный, но для удобства изучения его услов­но делят на четыре стадии в зави­симости от того, как выглядят в это время хромосомы в световом мик­роскопе. В митозе выделяют про­фазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 3.3).

В профазе происходит укороче­ние и утолщение хромосом вслед­ствие их спирализации. В это вре­мя хромосомы двойные — состоят из двух хроматид, связанных меж­ду собой в области первичной пере­тяжки особой структурой — кинетохором. Удвоение хромосом, как вы помните, произошло в S-периоде интерфазы. Одновременно с утол­щением хромосом исчезает ядрыш­ко и исчезает, распадаясь на отдель­ные цистерны, ядерная оболочка. После этого хромосомы лежат в ци­топлазме свободно и беспорядочно.

В профазе центриоли (в тех клетках, где они есть) расходятся к полюсам клетки. В конце профа­зы начинает образовываться вере­тено деления, которое формирует­ся из микротрубочек.

В метафазе завершается обра­зование веретена деления, микро­трубочки которого с двух сторон связываются с центромерами хро­мосом. Хромосомы как бы вытал­киваются микротрубочками в об­ласть экватора клетки, где образу­ют так называемую экваториаль­ную, или метафазную, пластинку. В этот период легко подсчитывать число хромосом, изучать их морфо­логические особенности.

В анафазе дочерние хромосомы (хроматиды) с помощью мик­ротрубочек веретена деления рас­ходятся и движутся к полюсам клетки. Во время движения дочер­ние хромосомы несколько изгибаются наподобие шпильки, концы которой повернуты всторону экватора клетки.

В телофазе происходят процессы, обратные тем, которые наблюдались в профазе: начинается деспирализация (раскручивание) хромосом,они набухают и становятся плохо различимы в микроскоп. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки.Разрушается веретено деления. На стадии телофазы происходит деление цитоплазмы с образованием двух клеток.

В клетках животных цитоплазма делится кольцевой перетяжкой. В клетках растений деление цитоплазмы осуществляется с помощью срединной пластинки, которая формируется из содержимого пузырьков комплекса Гольджи, сосредоточивающихся в экваториальной плоскости клетки.

Таким образом, в результате митоза из одной клетки возникают две дочерние с тем же набором хро­мосом. Биологический смысл митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности — молекул ДНК, входящих в состав хромосом материнской клетки.

Благодаря равномерному разделению реплицированных хромосом между дочерними клетками обеспечивается образование генетически равноценных клеток и сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. Это обеспечивает такие важные моменты жизнедея­тельности, как эмбриональное развитие и рост организмов, восстановление органов и тканей после по­вреждения. Митотическое деление клеток является цитологической основой бесполого размножения организмов.

Прямое бинарное деление. Бак­териальные клетки содержат толь­ко одну 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 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.

Амитоз, или прямое деление, — это деление интерфазного ядра пу­тем перетяжки. При амитозе вере­тено деления не образуется и хро­мосомы в световом микроскопе не различимы. Такое деление встреча­ется у одноклеточных организмов (например, амитозом делятся боль­шие полиплоидные ядра инфузо­рий), а также в некоторых высоко­специализированных с ослабленной физиологической активностью, де­генерирующих, обреченных на ги­бель клетках растений и животных либо при различных патологических процессах, таких, как злокачествен­ный рост, воспаление и т.п.

Амитоз можно наблюдать в тка­нях растущего клубня картофеля, эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков ли­стьев. У животных, человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза.

При амитозе часто наблюдается только деление ядра: в этом случае могут возникнуть двух- и многоядер­ные клетки. Если же за делением ядра следует деление цитоплазмы, то распределение клеточных компо­нентов, как и ДНК, осуществляет­ся произвольно.

Амитоз в отличие от митоза яв­ляется самым экономичным спосо­бом деления, так как энергетичес­кие затраты при этом весьма незна­чительны.

Известно несколько типов деления клетки. Основным способом деления является митоз, который условно делят на четыре фазы. В ходе митоза происходит компактизация хроматина и равномерное его распределение между двумя дочерними клетками. Простое бинарное деление характерно для прокариот. Амитозом делятся полиплоидные ядра, стареющие, больные клетки с физиологически ослабленной функцией или высокоспециализированные клетки запасающей ткани растений. При амитозе генетический материал распределяется между дочерними клетками неравномерно.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

МОСКВА, 27 июн – РИА Новости. Туберкулезная палочка и многие другие бактерии делят себя на две равных половины во время размножения благодаря очень простому и наглядному математическому принципу, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology.

"Нам фактически пришлось провести самый длинный эксперимент с применением атомно-силового микроскопа, который когда-либо проводился в истории биологии. Он показали, что новые технологии не только позволяют нам лучше изучать те вещи, о которых мы уже знали раньше, но и находить нечто новое, что мы никогда не ожидали", — говорит Георг Фантнер (Georg Fantner) из Федерального технологического института Швейцарии в Лозанне.

Большинство микробов и архей, как рассказывают ученые, делится на две половинки, используя два семейства белков Min и Noc, играющих критическую роль в "растаскивании" новых копий хромосом по дочерним клеткам и формировании новой мембраны посредине бывшей материнской клетки.

Повреждение хотя бы одного гена, связанного с корректной работой этих систем, обычно завершается фатально для клетки, так как она или не сможет сформировать новую клеточную стенку, или же в каждую новую бактерию попадет "неправильное" число хромосом, что опять приведет к летальному исходу.

Как рассказывает Фантнер, некоторые бактерии, такие как туберкулезная палочка, не имеют подобных генов, что, однако, не мешает им делиться. То, как это им удается сделать, оставалось загадкой для биологов до рекордно долгих наблюдений за их делением, которые авторы статьи проводили при помощи атомно-силового микроскопа.

Атомно- силовой микроскоп относится к числу наиболее чувствительных измерительных приборов, позволяющих изучать структуру материалов с практически атомной точностью. Сердцем такого микроскопа является сверхтонкая игла из металла и присоединенная к ней упругая пластинка, которая вибрирует при движении щупа по образцу материала. Эти колебания преобразуются в картинку при помощи лазера, отражения луча которого меняется в зависимости от силы вибраций.

Используя подобную иглу, Фантнер и его коллеги следили за отдельными клетками бактерии Mycobacterium smegmatis, близкого родича туберкулезной палочки, секреты деления которой также оставались тайной для ученых.

Эти наблюдения раскрыли удивительную вещь – оказалось, что поверхность клеточной стенки этого микроба не является неподвижной, как у большинства других бактерий, а постоянно колеблется. Иными словами, по ее поверхности бесконечно идут волны, исходящие со стороны "полюсов" клетки в сторону ее "экватора". Длина такой волны составляет всего 1,8 микрометра, благодаря чему они оставались невидимыми для оптических микроскопов.

Точка деления, как рассказывают ученые, находилась в одной из "ямок" между гребнями этой волны в центральной части микроба. Когда клетка делится, эти волны не исчезают, и ее потомки используют эти гребни и "ямы", доставшиеся от материнской клетки, для дальнейшего размножения.

Подобные странные структуры, как оказалось, играли критическую роль в формировании границы между двумя дочерними клетками и в корректном делении материнской клетки на две половины. Блокировка их формирования в этой точке при помощи изониазида и других антитуберкулезных лекарств приводила к тому, что клетка не могла нормально разделить хромосомы и корректно расщепиться на две половины.

Почему бактерия делится именно в этой точке? Ученые пока не знают, как именно это происходит, однако они полагают, что это связано с тем, что определенные белки микробов могут прикрепляться только к выпуклым или вогнутым поверхностям. Соответственно, ферменты, отвечающие за формирование новой мембраны, могут соединяться только с самыми вогнутыми структурами внутри микроба, которые естественным образом будут находиться внутри "ям" подобных волн.

Пока остается непонятным то, что именно порождает волны и что делает длину волны такой, что один из ее гребней и провалов будет находиться ровно в центре клетки. Ученые планируют выяснить это в ходе дальнейших наблюдений за микробами, и раскрытие математики этих "биоволн" поможет нам создать новые антибиотики, не убивающие бактерий, а мешающие им размножаться.

Митоз (непрямое деление) – это деление соматических клеток (клеток тела). Биологическое значение митоза – размножение соматических клеток, получение клеток-копий (с тем же самым набором хромосом, с точно такой же наследственной информацией). Все соматические клетки организма получаются из одной исходной клетки (зиготы) путем митоза.

• хроматин спирализуется (скручивается, конденсируется) до состояния хромосом
• ядрышки исчезают
• ядерная оболочка распадается
• центриоли расходятся к полюсам клетки, формируется веретено деления

2) Метафаза – хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуется метафазная пластинка

3) Анафаза – дочерние хромосомы отделяются друг от друга (хроматиды становятся хромосомами) и расходятся к полюсам

• хромосомы деспирализуются (раскручиваются, деконденсируются) до состояния хроматина
• появляются ядро и ядрышки
• нити веретена деления разрушаются
• происходит цитокинез – разделение цитоплазмы материнской клетки на две дочерних

Продолжительность митоза – 1-2 часа.

Это период жизни клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Клеточный цикл состоит из двух периодов:

• интерфаза (состояние, когда клетка НЕ делится);
• деление (митоз или мейоз).

Интерфаза состоит из нескольких фаз:

• пресинтетическая: клетка растет, в ней происходит активный синтез РНК и белков, увеличивается количество органоидов; кроме этого, происходит подготовка к удвоению ДНК (накопление нуклеотидов)
• синтетическая: происходит удвоение (репликация, редупликация) ДНК
• постсинтетическая: клетка готовится к делению, синтезирует необходимые для деления вещества, например белки веретена деления.

Выберите один, наиболее правильный вариант. Процесс размножения клеток организмов разных царств живой природы называют
1) мейозом
2) митозом
3) оплодотворением
4) дроблением

Выберите один, наиболее правильный вариант. На каком этапе жизни клетки хромосомы спирализуются
1) интерфаза
2) профаза
3) анафаза
4) метафаза

Выберите три варианта. Какие структуры клетки претерпевают наибольшие изменения в процессе митоза?
1) ядро
2) цитоплазма
3) рибосомы
4) лизосомы
5) клеточный центр
6) хромосомы

1. Установите последовательность процессов, происходящих в клетке с хромосомами в интерфазе и последующем митозе
1) расположение хромосом в экваториальной плоскости
2) репликация ДНК и образование двухроматидных хромосом
3) спирализация хромосом
4) расхождение сестринских хромосом к полюсам клетки

2. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе интерфазы и митоза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) спирализация хромосом, исчезновение ядерной оболочки
2) расхождение сестринских хромосом к полюсам клетки
3) образование двух дочерних клеток
4) удвоение молекул ДНК
5) размещение хромосом в плоскости экватора клетки

3. Установите последовательность процессов, происходящих в интерфазе и в митозе. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) растворение ядерной мембраны
2) репликация ДНК
3) разрушение веретена деления
4) расхождение к полюсам клетки однохроматидных хромосом
5) образование метафазной пластинки

4. Установите правильную последовательность процессов, происходящих во время митоза. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) распад ядерной оболочки
2) утолщение и укорочение хромосом
3) выстраивание хромосом в центральной части клетки
4) начало движения хромосом к центру
5) расхождение хроматид к полюсам клетки
6) формирование новых ядерных оболочек

5. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе митоза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) спирализация хромосом
2) расхождение хроматид
3) образование веретена деления
4) деспирализация хромосом
5) деление цитоплазмы
6) расположение хромосом на экваторе клетки

6. Установите последовательность процессов, происходящих в ходе митоза. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) нити веретена деления прикрепляются к каждой хромосоме
2) формируется ядерная оболочка
3) происходит удвоение центриолей
4) синтез белков, увеличение числа митохондрий
5) центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки
6) хроматиды становятся самостоятельными хромосомами

4) исчезновение нитей веретена деления

Выберите один, наиболее правильный вариант. При делении клетки происходит формирование веретена деления в
1) профазе
2) телофазе
3) метафазе
4) анафазе

Выберите один, наиболее правильный вариант. В профазе митоза НЕ происходит
1) растворения ядерной оболочки
2) формирования веретена деления
3) удвоения хромосом
4) растворения ядрышек

Выберите один, наиболее правильный вариант. На каком этапе жизни клетки хроматиды становятся хромосомами
1) интерфаза
2) профаза
3) метафаза
4) анафаза

Выберите один, наиболее правильный вариант. Деспирализация хромосом при делении клетки происходит в
1) профазе
2) метафазе
3) анафазе
4) телофазе

Выберите один, наиболее правильный вариант. В какую фазу митоза пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена деления
1) анафазу
2) телофазу
3) профазу
4) метафазу

Установите соответствие между процессами и фазами митоза: 1) анафаза, 2) телофаза. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) образуется ядерная оболочка
Б) сестринские хромосомы расходятся к полюсам клетки
В) веретено деления окончательно исчезает
Г) хромосомы деспирализуются
Д) центромеры хромосом разъединяются

Установите соответствие между характеристиками и фазами митоза: 1) метафаза, 2) телофаза. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) Хромосомы состоят из двух хроматид.
Б) Хромосомы деспирализуются.
В) Нити веретена деления прикрепляются к центромере хромосом.
Г) Образуется ядерная оболочка.
Д) Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки.
Е) Происходит исчезновение веретена деления.

Установите соответствие между характеристиками и фазами деления клетки: 1) анафаза, 2) метафаза, 3) телофаза. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) деспирализация хромосом
Б) число хромосом и ДНК 4n4c
В) расположение хромосом по экватору клетки
Г) расхождение хромосом к полюсам клетки
Д) соединение центромер с нитями веретена деления
Е) образование ядерной мембраны

Выберите один, наиболее правильный вариант. Чем сопровождается спирализация хромосом в начале митоза
1) приобретением двухроматидной структуры
2) активным участием хромосом в биосинтезе белка
3) удвоением молекулы ДНК
4) усилением транскрипции

Установите соответствие между процессами и периодами интерфазы: 1) постсинтетический, 2) пресинтетический, 3) синтетический. Запишите цифры 1, 2 ,3 в порядке, соответствующем буквам.
А) рост клетки
Б) синтез АТФ для процесса деления
В) синтез АТФ для репликации молекул ДНК
Г) синтез белков для построения микротрубочек
Д) репликация ДНК

1. Установите соответствие между этапами жизненного цикла клетки и процессами. Происходящими в ходе них: 1) интерфаза, 2) митоз. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) формируется веретено деления
Б) клетка растет, в ней происходит активный синтез РНК и белков
В) осуществляется цитокинез
Г) количество молекул ДНК удваивается
Д) происходит спирализация хромосом

2. Установите соответствие между процессами и стадиями жизненного цикла клетки: 1) интерфаза, 2) митоз. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) спирализация хромосом
Б) интенсивный обмен веществ
В) удвоение центриолей
Г) расхождение сестринских хроматид к полюсам клетки
Д) редупликация ДНК
Е) увеличение количества органоидов клетки

Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы?
1) синтез белков в цитоплазме
2) спирализация хромосом
3) синтез иРНК в ядре
4) редупликация молекул ДНК
5) растворение ядерной оболочки
6) расхождение центриолей клеточного центра к полюсам клетки

Определите фазу и тип деления, изображенного на рисунке. Запишите два числа в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).
1) анафаза
2) метафаза
3) профаза
4) телофаза
5) митоз
6) мейоз I
7) мейоз II

Установите соответствие между процессами и стадиями клеточного деления. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) разрушение ядерной оболочки
Б) спирализация хромосом
В) расхождение хроматид к полюсам клетки
Г) образование однохроматидных хромосом
Д) расхождение центриолей к полюсам клетки

Рассмотрите рисунок. Укажите (А) тип деления, (Б) фазу деления, (В) количество генетического материала в клетке. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) митоз
2) мейоз II
3) метафаза
4) анафаза
5) телофаза
6) 2n4c
7) 4n4c
8) n2c

Амитоз - это что такое, и в чем состоит его принципиальное отличие от собственно митоза? Решение этих вопросов является актуальным уже в течение последних двух-трех десятилетий. Обзор полученной литературы не только подтверждает причастность амитоза к пролиферации клеток, этот процесс подразумевает существование более чем одного амитотического механизма, способного производить новые ядра без участия митотических хромосом.

Амитоз (биология): все начинается с клетки

Трудно себе представить, но клетки, присутствующие в крошечном зародыше, в конечном счете порождают все клетки, которые составляют тело взрослого человека. Кости и плоть, органы и ткани являются продуктами тысяч поколений клеточного деления. Большинство растительных и животных клеток реплицируются путем разделения на две одинаковые дочерние клетки. Простое деление, которое является средством бесполого размножения одноклеточных организмов, таких как бактерии и простейшие, называется амитоз. Это также способ размножения или роста в плодных оболочках некоторых позвоночных.

Расщепление ядра сопровождается цитоплазматическим сужением. В процессе деления ядро ​​удлиняется, а затем приобретает вытянутую форму, далее оно увеличивается в размерах и, в конечном итоге, делится на две половинки. Этот процесс сопровождается сужением цитоплазмы, которая делит клетку на две равные или примерно одинаковые части. Таким образом, формируются две дочерние клетки.

Открытие клеточного деления

В 19 веке профессором института анатомии в Киле (Германия) Флеммингом впервые были задокументированы детали клеточного деления. Он был высоко оценен как новатор в этой области, во многом благодаря такой технологии, как использование микроскопов для изучения биологических тканей. Флемминг экспериментировал с техникой применения красителей для окрашивания образцов , которые он хотел исследовать под микроскопом. Он обнаружил некоторые положительные свойства анилиновых красителей и пришел к выводу, что различные типы тканей впитывают с различной интенсивностью в зависимости от их химического состава. Это позволило выявить структуры и процессы, которые были невидимыми раньше.

Все живые клетки удивительно похожи

Несмотря на то, что все живые клетки паразительным образом похожи друг на друга, их деление является одной из тех областей, где эукариоты (растения, животные, грибы и простейшие одноклеточные организмы) сильно отличаются от бактерий и других прокариот. Это происходит потому, что бактерии и другие простые клетки не имеют ядра. Поэтому процесс может быть намного проще. В сущности, бактерии просто растут и постоянно размножаются с определенной периодичностью. Процесс, посредством которого делятся прокариоты, называется бинарным делением.

Ключевое различие митоза и амитоза

Митоз представляет собой процесс, в котором клетки распределяют свои хромосомы на два идентичных набора. Амитоз - это процесс, который происходит при отсутствии митоза в клетках. Жизнь прекрасна и сложна. Удивительно, как все вокруг растет, меняется и развивается. Митоз является неотъемлемой частью клеточного цикла, который включает в основном ряд событий, приводящих клетку к ее разделению и созданию двух дочерних клеток. Так появляются точные копии родительской клетки. Затем следуют цитокинез, разделяющий цитоплазму, органеллы и мембрану.

Амитоз в помощь

В 1882 году в медицине появляется научный термин — амитоз. Там, где он уже наблюдался, нормальный митотический цикл уже является невозможным. Называемый ранее примитивной формой, амитоз в современном понимании является качественно своеобразным процессом деления ядра, который появился на основе митотических преобразований. Иногда амитоз наблюдается при различных патологических явлениях, например, воспалительных прицессах или злокачественных образованиях.

• Активность клетки сохраняется, однако наследственный материал распределяется в хаотичном порядке.
• Отсутствие цитокинеза, это может привести к образованию клеток с несколькими ядрами.
• Получившиеся клетки уже больше не способны к митозу.
• Сложности в идентификации, иногда амитоз может быть результатом неправильно протекающего митоза.
• Чаще всего встречается у одноклеточных организмов, а также в клетках растений и животных с ослабленной физиологической активностью и другими отклонениями от нормы.

Вопрос о том, что же такое амитоз на самом деле, до сих пор является спорным. Большое количество ученых и биологов оспаривают тот факт, что это просто форма деления клеток, называя его внутренней регулятивной реакцией клетки.

На стадии телофазы дочерние хромосомы, собравшиеся у полюсов клетки, раскручиваются и вытягиваются. Они вновь превращаются в хроматин и становятся плохо различимыми в световой микроскоп. Вокруг хромосом на обоих полюсах клетки формируются новые ядерные оболочки. Образуются два ядра, содержащие одинаковые диплоидные наборы хромосом.

Рис. 58. Деление цитоплазмы в животной (А) и растительной (Б) клетках

Завершается митоз делением цитоплазмы. Одновременно с расхождением хромосом органоиды клетки приблизительно равномерно распределяются по двум полюсам. В животных клетках клеточная мембрана начинает впячиваться внутрь, и клетка делится путём перетяжки (рис. 58). В клетках растений мембрана формируется внутри клетки в экваториальной плоскости и, распространяясь к периферии, разделяет клетку на две равные части.

Значение митоза. В результате митоза возникают две дочерние клетки, содержащие столько же хромосом, сколько их было в ядре материнской клетки, т. е. образуются клетки, идентичные родительской. В нормальных условиях никаких изменений генетической информации в процессе митоза не происходит, поэтому митотическое деление поддерживает генетическую стабильность клеток. Митоз лежит в основе роста, развития и вегетативного размножения многоклеточных организмов. Благодаря митозу осуществляются процессы регенерации и замены отмирающих клеток (рис. 59). У одноклеточных эукариот митоз обеспечивает бесполое размножение.

Рис. 59. Значение митоза: А – рост (кончик корня); Б – вегетативное размножение (почкование дрожжей); В – регенерация (хвост ящерицы)

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизненный цикл клетки?

2. Каким образом в митотическом цикле происходит удвоение ДНК? Объясните, в чём заключается биологический смысл этого процесса.

3. В чём состоит подготовка клетки к митозу?

4. Опишите последовательно фазы митоза.

5. Составьте схему, иллюстрирующую биологическое значение митоза.

Подумайте! Выполните!

1. Объясните, почему завершение митоза – деление цитоплазмы происходит по – разному в животных и растительных клетках.

2. Клетки каких растительных тканей активно делятся и дают начало всем остальным тканям растения?

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Интерфаза. Стадия подготовки клетки к делению называется интерфаза Она подразделяется на несколько периодов.

Пресинтетический период (G1) – это наиболее продолжительный период клеточного цикла, наступающий после деления (митоза) клеток. Число хромосом и содержание ДНК – 2n2с. У разных видов клеток период G1 может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток. В этот период в клетке активно синтезируются белки, нуклеотиды и все виды РНК, делятся митохондрии и пропластиды (у растений), образуются рибосомы и все одномембранные органоиды, увеличивается объём клетки, накапливается энергия, идёт подготовка к редупликации ДНК.

Синтетический период (S) – это важнейший период в жизни клетки, во время которого происходит удвоение ДНК (редупликация). Длительность S – периода – от 6 до 10 часов. В это же время идёт активный синтез белков-гистонов, входящих в состав хромосом, и их миграция в ядро. К концу периода каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых друг с другом в области центромеры. Тем самым число хромосом не меняется (2n), а количество ДНК удваивается (4с).

Постсинтетический период (G2) наступает после завершения удвоения хромосом. Это период подготовки клетки к делению. Он длится 2–6 часов. В это время активно накапливается энергия для предстоящего деления, синтезируются белки микротрубочек (тубулины) и регуляторные белки, запускающие митоз.

Формы митоза. В природе встречается несколько вариантов митотического деления клеток.

Симметричный митоз. Наиболее распространённая в природе форма митоза, в результате которой получаются две одинаковые клетки.

Асимметричный митоз. Митоз, при котором происходит неравномерное распределение цитоплазмы между дочерними клетками или неравномерное распределение специальных белков – факторов дифференцировки, определяющих дальнейшую судьбу клетки после деления.

Закрытый митоз. У некоторых инфузорий, водорослей, грибов митоз проходит без разрушения ядерной оболочки. В этом случае веретено деления может располагаться внутри специального канала, который образуется в ядре. Молекулярные механизмы закрытого митоза пока изучены ещё недостаточно хорошо.

Амитоз. Амитоз, или прямое деление, – деление клетки без образования веретена деления. Интерфазное ядро разделяется перетяжкой на две части. При этом не происходит равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Чаще всего амитоз встречается в клетках высокоспециализированных тканей, которым уже не надо делиться дальше, при старении, дегенерации тканей и в клетках злокачественных опухолей.

Следует отметить, что в настоящее время большинство учёных считают, что все явления, относимые к амитозу, – это описания неких патологических процессов или результат неверной интерпретации недостаточно качественно приготовленных микропрепаратов. Однако всё-таки некоторые варианты деления ядер эукариотических клеток нельзя отнести ни к митозу, ни к мейозу. Таково, например, деление макронуклеусов многих инфузорий, которое происходит без образования веретена деления.

Повторите и вспомните!

Растения

Образовательные ткани. Клетки специализированных растительных тканей (покровных, механических, проводящих) не способны к делению. Следовательно, в растении должны быть ткани, единственная функция которых заключается в новообразовании клеток. Только от них зависит возможность роста растения. Это образовательные ткани, или меристемы (от греч. meristos – делимый).

Образовательные ткани, или меристемы, состоят из мелких тонкостенных крупноядерных клеток, содержащих пропластиды, митохондрии и мелкие, практически неразличимые под световым микроскопом вакуоли. Меристемы обеспечивают рост растения и образование всех остальных типов тканей. Их клетки делятся путём митоза. После каждого деления одна из сестринских клеток сохраняет свойство материнской, а другая вскоре прекращает деление и приступает к начальным этапам дифференциации, в дальнейшем образуя клетки определённой ткани.

Образовательные ткани в теле растения располагаются в разных местах, в связи с чем их делят на несколько групп.

Верхушечные (апикальные) меристемы. Располагаются на верхушках осевых органов – стебля и корня, обеспечивая рост этих органов в длину. По мере ветвления на каждом новом боковом побеге или корне образуются свои верхушечные меристемы.

Боковые (латеральные) меристемы. Обеспечивают утолщение осевых органов. Это камбий, характерный для голосеменных и двудольных растений, и феллоген, образующий покровную ткань – пробку, или феллему.

Вставочные (интеркалярные) меристемы. Расположены в нижней части междоузлия стебля злаков и у основания молодых листьев, обеспечивая рост этих органов. По мере окончания роста листа или стеблевого участка вставочная меристема превращается в постоянные ткани.

19. Размножение: бесполое и половое

Вспомните!

Какие два основных типа размножения существуют в природе?

Что такое вегетативное размножение?

Какой набор хромосом называют гаплоидным; диплоидным?

Каждую секунду на Земле гибнут десятки тысяч организмов. Одни от старости, другие из-за болезней, третьих съедают хищники… Мы срываем в саду цветок, наступаем случайно на муравья, убиваем укусившего нас комара и ловим на озере щуку. Каждый организм смертен, поэтому любой вид должен заботиться о том, чтобы его численность не уменьшалась. Смертность одних особей компенсируется рождением других.

Способность к размножению является одним из основных свойств живой материи. Размножение, т. е. воспроизведение себе подобных, обеспечивает непрерывность и преемственность жизни. В процессе размножения происходит точное воспроизведение и передача генетической информации от родительского поколения следующему, дочернему, что обеспечивает существование вида на протяжении длительного времени, несмотря на гибель отдельных особей. В основе размножения лежит способность клетки к делению, а передача генетической информации обеспечивает материальную преемственность поколений любого вида. Для того чтобы особь смогла воспроизводить себе подобных, т. е. стать способной к размножению, она должна вырасти и достичь определённой стадии развития. Не все организмы доживают до репродуктивного периода и не все оставляют потомство, поэтому, чтобы поддержать существование вида, каждое поколение должно производить потомков больше, чем было родителей. Свойства живых организмов – рост, развитие и размножение – неразрывно связаны друг с другом.