Прямым бинарным делением делятся клетки туберкулезной палочки

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.

Амитоз

Прямое или бинарное деление клеток

Это самый экономичный (с точки зрения энергии) метод деления клеток.

Основные особенности:

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

Митоз

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)

Метафаза

(2n4C)

(именно в этой фазе хромосомы лучше всего видны в световой микроскоп)

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 >.

Бинарное деление - процесс воспроизводства новых клеток у прокариот, которые генетически идентичны родительской клетке. Прокариоты, такие как бактерии, распространяются путем двойного деления. Для одноклеточных организмов деление является единственным методом, используемым для производства новых клеток. Как у прокариотических, так и эукариотических клетках результатом деления клеток является образование дочерних клеток, которые генетически идентичны родительской клетке. В одноклеточных организмах дочерние клетки являются индивидуумами.

Из-за относительной простоты прокариот, процесс деления клеток или бинарное деление считается менее сложным и гораздо более быстрым процессом, чем воспроизводство клеток у эукариот. Одиночная круговая хромосомная ДНК бактерий не заключена в ядро, а вместо этого занимает конкретное место (нуклеоид) внутри клетки.

Хотя ДНК нуклеоида ассоциируется с белками, помогающими упаковывать молекулу в компактный размер, гистоны и нуклеосомы у прокариот отсутствует. Однако упаковочные белки бактерий связаны с белками когезин и конденсин, участвующими в уплотнении хромосом эукариот.

Бактериальная хромосома прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки. Начальная точка репликации близка к месту связывания хромосомы на клеточной мембране. Репликация ДНК двунаправленная, то есть она одновременно перемещается от изначального места расположения на обеих нитях. Когда образуются новые двойные нити, каждая точка происхождения удаляется от прикрепления клеточной стенки к противоположным концам клетки.

По мере удлинения клетки растущая мембрана помогает в переносе хромосом. После того как хромосомы очистили середину удлиненной клетки, начинается цитоплазматическое разделение. Образование кольца, состоящего из повторяющихся звеньев белка FtsZ, направляет разделение между нуклеоидами. Формирование кольца FtsZ вызывает накопление других белков, которые работают вместе, чтобы образовать материалы мембран и клеточных стенок. Между нуклеоидами образуется перегородка, постепенно распространяющаяся от периферии к центру клетки. Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, дочерние клетки разделяются.

Точный выбор времени и формирование митотического веретена имеет решающее значение для успеха деления эукариотических клеток. Прокариотические клетки, с другой стороны, не подвергаются митозу и, следовательно, не нуждаются в веретене деления. Однако белок FtsZ, который играет важную роль в прокариотическом цитокинезе, структурно и функционально очень похож на тубулин, строительный белок микротрубочек, которые составляют веретено деления у эукариот.

Белки FtsZ могут образовывать нити, кольца и другие трехмерные структуры, подобные тубулину, который образует микротрубочки, центриоли и различные цитоскелетные компоненты. Кроме того, как FtsZ, так и тубулин используют один и тот же источник энергии (гуанозинтрифосфат), чтобы быстро собирать и разбирать сложные структуры. Хотя оба белка встречаются в современных организмах, тубулин развился и диверсифицировался в процессе эволюции из прокариотического FtsZ.

Ключевые моменты бинарного деления:

При репликации бактериальное ДНК прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки.
Происхождение или исходная точка репликации бактерий находится близко к месту связывания ДНК с плазматической мембраной.
Репликация бактериальной ДНК двунаправленная, а это означает, что она одновременно удаляется от начального координат на обеих нитях.
Формирование кольца FtsZ, состоящего из повторяющихся звеньев белка, которые вызывает накопление других белков, работающих вместе, чтобы сформировать и переместить на поверхность новые материалы плазматических мембран и клеточных стенок.
Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, из-за образования перегородки, дочерние клетки разделяются на две отдельные клетки.

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.

Деление прокариотических клеток

Процесс выглядит следующим образом:

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.

Амитоз

Прямое или бинарное деление клеток

Это самый экономичный (с точки зрения энергии) метод деления клеток.

Основные особенности:

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

Митоз

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)

Метафаза

(2n4C)

(именно в этой фазе хромосомы лучше всего видны в световой микроскоп)

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)

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 >.

Клеточный цикл– период жизни клетки от момента ее образования путем деления материнской до собственного деления.

Способы деления соматических клеток:

1) деление надвое, или бинарное;

2) амитоз – прямое деление;

3) митоз – непрямое деление;

4) мейоз – редукционное деление.

Деление надвое, или бинарное характерно для клеток прокариот (бактерий), в которых имеется нуклеоид – генетический аппарат бактериальной клетки (бактериальная хромосома). Представляет собой кольцевидную молекулу ДНК, не соединенную с гистонами. Нуклеоид обычно находится в центре клетки и не отграничен своей мембраной от содержимого клетки. Деление нуклеоида происходит после завершения репликации ДНК. Расхождение дочерних ДНК обеспечивается ростом клеточной мембраны. Перед делением клетки ДНК удваивается, и образуются 2 кольцевые молекулы ДНК. Затем клеточная мембрана врастает в цитоплазму, встраивается между 2 молекулами ДНК и делит клетку надвое.

Амитоз – прямое деление интерфазного ядра клетки путем перетяжки, при котором не происходит образование веретена деления. При амитозе ядро делится, а цитоплазма может оставаться неразделенной. В этом случае хромосомы распределяются неравномерно. Путем амитоза делятся клетки, в которых протекают патологические процессы, например, клетки злокачественных опухолей. У человека и животных амитотически делятся клетки печени, хрящевой ткани, роговицы глаза. У растений амитотически делятся клетки эндосперма. Признаки, характеризующие амитоз:

1) деление ядра может происходить без деления цитоплазмы;

2) встречается он в специализированных клетках (в клетках хрящевой ткани, роговицы глаза);

3) клетка, в которой произошел амитоз, не способна к митозу.

Митоз – основной тип деления эукариотических клеток.

Митоз – это непрямое деление соматических клеток эукариотических организмов, при котором дочерние ядра несут такое же число хромосом, что и родительская клетка. Митоз обеспечивает увеличение числа клеток в организме, рост, процессы регенерации.В 1874 г. И.Д. Чистяков описал некоторые фазы митоза у спор плауна и хвоща. Затем детально исследовали митоз немецкий ботаник, Э. Страсбургер (1876–1879 гг.) – в клетках растений и немецкий цитолог, В. Флемминг (1882 г.) – в клетках животных.

Митотический цикл – совокупность процессов, происходящих в клетке при подготовке ее к делению и в период ее деления.

Митотический цикл подразделяется на интерфазу и митоз (рис. 26). Интерфаза – промежуток времени между делениями клетки. Интерфаза в свою очередь подразделяется на три фазы – G₁ , S, G₂.

В постмитотическом (пресинтетическом) периоде – фаза G₁ идет подготовка клетки к удвоению ДНК: интенсивный рост клетки; активный биосинтез РНК, белков, липидов, углеводов, АТФ и ферментов.

В синтетическом периоде – фаза S , длительность которого составляет 6–8 часов, осуществляется главный процесс – репликация ДНК (удвоение хромосом). Способ синтеза ДНК – репликация, или самоудвоение молекулДНК. В ходе репликации происходит передача наследственной информации от материнской ДНК к дочерней ДНК путем точного ее воспроизведения. В результате репликации ДНК каждая хромосома удваивается и состоит из двух хроматид. Хроматиды соединены в центромерной области.

В премитотическом (постсинтетическом) периоде – фаза G₂, длящемся от 2 до 6 часов, происходит: удвоение органелл; синтез белков, липидов, углеводов, синтез АТФ; синтезируются белки, необходимые для образования микротрубочек веретена деления.

Рис. 26. Схема митотического цикла

В делении животных клеток принимает участие органелла – клеточный центр (центросома). Это немембранная органелла, расположенная около ядра, в цитоплазме клетки. Клеточный центр участвует в формировании веретена деления при воспроизводстве клеток. Хромосомы в интерфазе удвоены, и, вступая в митоз, состоят из двух сестринских хроиматид. Митоз (М) подразделяется на 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 27).

Профаза – стадия митоза, в ходе которой происходит конденсация хромосом, распад ядрышек, начинает формироваться веретено деления. В профазе каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области центромеры. В конце профазы исчезает ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки. Возникает митотическое веретено, состоящее из микротрубочек.

Метафаза – стадия митоза, при которой хромосомы выстраиваются на экваторе веретена, образуя метафазную пластинку.В начале метафазы разрушается ядерная оболочка. Каждая хромосома прикрепляется своим центральным участком (центромерой) к одной из микротрубочек. Имеется также кинетохор, который находится вблизи центрометы и регулирует расположение и направление движения хромосом. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной области клетки, образуют метафазную пластинку.

Хроматиды хорошо различимы во время метафазы митоза, когда хромосома состоит из двух хроматид.

Анафаза – стадия митоза, характеризующаяся расхождением сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки.Это самая короткая стадия митоза. После деления центромеры хроматиды расходятся в дочерние ядра и становятся самостоятельными хромосомами.

Движение хромосом осуществляется благодаря кинетохору и нитям веретена, которые сокращаются и растягивают хроматиды от экватора к полюсам клетки

Телофаза – стадия митоза, характеризующаяся формированием дочерних ядер. У полюсов клетки хромосомы деспирализуются и приобретают форму длинных нитей, что характерно для неделящегося ядра. Формируются дочерние ядра, а в них – ядрышки. В дочерних ядрах образуются ядерная оболочка, нуклеоплазма. На протяжении телофазы происходит цитокинез – деление цитоплазмы, в результате чего две идентичные дочерние клетки отделяются друг от друга. Они являются генетической копией материнской клетки и содержат диплоидный набор хромосом – 2nc.

Рис. 27. Фазы митоза животной клетки: А–В профаза; Г– прометафаза; Д– метафаза; Е– анафаза; Ж– телофаза; З– цитокинез

Биологическое значение митоза. Митоз обеспечивает генетическую преемственность поколений клеток, генетическую стабильность, т. е. видовое постоянство числа хромосом в клетках.

Митотический индекс (m)– отношение числа претерпевающих митоз клеток в ткани к общему числу клеток ткани или культуры. Митотический индекс определяется по формуле m= N_m / N, где N_m – число претерпевающих митоз клеток в ткани, а N – общее число клеток ткани (1000 клеток). У каждой ткани – свой митотический индекс. Более высокие его показатели характерны для росткового слоя кожи (0,7), верхушечная и боковая меристемы (0,7), эпителия тонкого кишечника (0,78), клеток красного костного мозга (0, 74), а более низкие – для скелетной мышечной ткани (0,0001) и нервной ткани (0,0001).

Мейоз

Мейоз – процесс деления диплоидных клеток половых желез, в ходе, которого наблюдаются редукционное деление, приводящее к уменьшению числа хромосом в дочерних клетках вдвое и уравнительное деление, приводящее к образованию гамет. Мейоз открыт В. Флеммингом в 1882 г. у животных, а Э. Страсбургер в 1888 г. выявил редукцию числа хромосом у растений.

Интерфаза мейоза. В интерфазе происходит удвоение молекул ДНК в синтетическом периоде. При этом удваиваются хромосомы. В каждой хромосоме содержится по 2 хроматиды (2n2c).

1. Первое деление мейоза

Профаза 1. В профазу 1 вступают хромосомы, удвоенные в интерфазе.

Поэтому в начале профазы хромосомы удвоены (диплоидный набор) и в каждой из них содержится по 2 хроматиды (2n2c). Затем осуществляются процессы (рис. 28) конъюгации и кроссинговера. В профазе-1 различают стадии: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.

Конъюгация хромосом – процесс попарного временного сближения гомологичных хромосом. Лептотена – стадия тонких нитей. На стадии зиготены гомологичные хромосомы сближаются попарно и образуют тетрады – структуры из четырех хроматид, или биваленты. Вследствие конъюгации каждый бивалент состоит из 4 сестринских хроматид. Формула генетического материала имеет вид 2n4c.

Кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом или хроматид, сопровождающийся обменом соответствующими участками между хроматидами (процессом рекомбинации). На стадии пахитены в бивалентах происходит кроссинговер: взаимный обмен идентичными участками по длине гомологичных хромосом, формируются хиазмы – места перекреста хромосом. Поскольку каждая хиазма соответствует одному событию кроссинговера, в котором участвуют две несестринские хроматиды, то по количеству хиазм можно судить об интенсивности процесса кроссинговера. В хромосомном наборе человека число хиазм колеблется от 35 до 66. Возможен обмен участками между несестринскими хроматидами соседних хромосом – (несестринский обмен) или между сестринскими хроматидами – в пределах одной хромосомы (сестринский обмен).

Генетическим следствием кроссинговера является рекомбинация генов, образуется генетически неоднородный материал, возникают генетические различия между хроматидами, что обеспечивает широкую генетическую изменчивость гамет. На стадии диплотены тетрадный комплекс разрушается. Гомологи отталкиваются друг от друга. Диакинез – стадия завершающая профазу мейоза-1, переходная к метафазе-1. Биваленты укорачиваются, разрушается ядро, начинает формироваться веретено деления.

Метафаза 1. Биваленты, уже генетически неоднородные, располагаются в 2 слоя по экватору клетки.

Анафаза 1. В анафазе к полюсам расходятся хромосомы, состоящие из 2 хроматид, т. е. расходятся половинки бивалентов. Этот процесс называется редукционное деление, в результате которого образуются две клетки, в которых содержится по одной хромосоме, но каждая хромосома состоит из двух хроматид. Формируется гаплоидный набор хромосом. Поэтому формула генетического материала в анафазе-1 имеет вид – n2c).

Телофаза 1. Образуются 2 клетки с гаплоидным набором хромосом и удвоенным количеством ДНК. Веретено деления разрушается. Появляется ядерная оболочка. В конце телофазы 1 происходит цитокинез (деление цитоплазмы с помощью перетяжки), кроме того, формируются диады, т.е. в каждую клетку попадают 2 сестринские хроматиды, соединенные центромерой.

Итак, уже после первого мейотического деления в клетке содержится гаплоидный набор хромосом, и каждая хромосома состоит из двух хроматид.

2. Второе деление мейоза – уравнительное деление (митоз мейоза). Между первым и вторым делениями мейоза присутствует период – интеркинез. В отличие от интерфазы в интеркинезе не реплицируется ДНК, и удвоение хромосом не происходит.

Второе деление мейоза включает такие же фазы, что и первое деление –профазу-2, метафазу-2, анафазу-2, телофазу-2.

В профазе-2 и метафазе-2 мейоза еще сохраняются по две хроматиды в каждой хромосоме. В профазе II мейоза хромосомный набор клетки можно записать в виде формулы 1 n 2 c (n – число хромосом, c – число хроматид).

В анафазе-2 сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки, и каждая из них становится самостоятельной хромосомой. В результате расхождения хроматид к полюсам клетки происходит уравнительное деление.

В телофазе -2 формула генетического материала имеет вид n c.

Рис. 28. Стадии мейоза. Поведение хромосом. Отцовские хромосомы окрашены в черный цвет, материнские – в белый.

Таким образом, мейоз состоит из двух последовательных делений (редукционного и уравнительного). Перед первым делением мейоза, в интерфазе, происходит синтез ДНК, вследствие чего, в каждой хромосоме будет по две хроматиды (однократная репликация ДНК – 2n2c). Редукционное деление заканчивается образованием двух клеток, содержащих гаплоидный набор хромосом, состоящих их двух хроматид (1n2c). Перед вторым делением в мейозе отсутствует интерфаза. Поэтому второму делению не предшествует синтез ДНК и удвоение хромосом. В результате уравнительного деления (митоза мейоза) из одной исходной диплоидной клетки половой железы образуются 4 гаплоидные генетически разнородные клетки. После уравнительного деления формула генетического материала имеет вид – 1n1c.

Биологическое значение мейоза состоит: 1) в формировании генетически разнообразного материала, вследствие кроссинговера; 2) в разнообразии видов, т. к. мейоз служит основой комбинативной изменчивости организмов; 3) в формировании гамет, участвующих в половом размножении; 4) в поддержании генетического постоянства видов.

Дата добавления: 2015-09-11 ; просмотров: 6615 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Читайте также: