Митоза способ деление ответы

§ 23. Митоз. Амитоз. Простое бинарное деление

1. Что такое митоз? Какие фазы митоза выделяют?

Митоз — способ непрямого деления клетки, при котором из материнской клетки образуются две дочерние, каждая из которых содержит такой же набор хромосом, как и в материнской клетке. Митоз — основной способ деления эукариотических клеток.

Выделяют четыре последовательные фазы митоза: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

2. Благодаря чему дочерние клетки во время митоза получают идентичную наследственную информацию?

Идентичную наследственную информацию дочерние клетки получают благодаря расхождению в анафазе митоза сестринских хроматид, удвоение которых происходит в синтетический период интерфазы.

3. Каково биологическое значение митоза?

Биологическое значение митоза заключается в увеличении числа клеток, что обеспечивает рост организма, восстановление тканей и органов, бесполое размножение организмов при сохранении генетической преемственности в ряду клеточных поколений и кариотипа особей в пределах вида.

4. Чем амитоз отличается от митоза? Почему амитоз называют прямым делением клетки, а митоз — непрямым?

Амитоз, или прямое деление, — это деление интерфазного ядра путем перетяжки. При амитозе веретено деления не образуется, отсутствуют все четыре фазы, свойственные митозу, спирализации хромосом не происходит, поэтому в световой микроскоп они не видны. Такое деление встречается у некоторых протистов (большое ядро инфузорий), в тканях растущего клубня картофеля, в клетках эндосперма, стенок завязи пестика, печени и хряща, роговицы глаза. Распределение клеточных органоидов, как и ДНК, осуществляется произвольно. Амитоз в отличие от митоза является самым экономичным способом деления, так как энергетические затраты при этом незначительны.

5. Известно, что алкалоид колхицин разрушает веретено деления и тем самым нарушает процесс деления клетки. Будет ли это соединение влиять на деление клеток цианобактерий? Ответ обоснуйте.

Цианобактерии принадлежат к прокариотам, у которых нет митоза. Все они размножаются бинарным делением, при котором нити веретена не образуются. Поэтому колхицин никакого воздействия на деление клеток прокариот не окажет.

6, 7, 8. Каковы причины клеточной гибели? Что такое апоптоз, некроз? Каково значение запрограммированной гибели клеток в жизни организма?

Гибель клеток вызывается разными причинами: повреждением цитоплазматической мембраны, недостатком кислорода и питательных веществ, воздействием повышенных доз радиации, изменением гормонального фона в организме. Погибают клетки и в результате генетически запрограммированной реакции клетки на специфический молекулярный сигнал, приводящий к саморазрушению ядерной ДНК. Этот вид гибели клеток называется апоптозом. Апоптоз обеспечивает удаление клеток из нормально функционирующих тканей, не вызывая при этом повреждения соседних клеток и не запуская воспалительный процесс. Например, так погибают хрящевые клетки эпифизарной пластинки, обеспечивающие рост кости в длину. Апоптоз отличается от случайной гибели клеток — некроза, при котором клетка погибает в результате самопереваривания ферментами лизосом.

Источник

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Здесь и в дальнейшем мы будем пользоваться генетической формулой клетки, где «n» — число хромосом, а «c» — число ДНК (хроматид). Напомню, что в состав каждой хромосомы может входить как одна молекула ДНК (одна хроматида) (nc), либо две (n2c).

Клеточный цикл включает в себя несколько этапов: деление (митоз), постмитотический (пресинтетический), синтетический, постсинтетический (премитотический) период. Три последних периода составляют интерфазу — подготовку к делению клетки.

Разберем периоды интерфазы более подробно:

Пресинтетический (постмитотический) период G₁ — 2n2c

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Синтетический период S — 2n4c

Длится 6-10 часов. Важнейшее событие этого периода — удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид. Активно синтезируются структурные белки ДНК — гистоны.

Постсинтетический (премитотический) период G₂ — 2n4c

Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу — делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли, делятся митохондрии и хлоропласты.

Митоз (греч. μίτος — нить)

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

• Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры — хромосомы — происходит это за счет спирализации ДНК (вспомните мой пример ассоциации хромосомы с мотком ниток)
• Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки
• Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (синоним — дочерние хромосомы) к полюсам клетки.

В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки.

• Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный моток ниток)
• Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
• Разрушаются нити веретена деления

В телофазе происходит деление цитоплазмы — цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений — формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи).

Образовавшиеся в телофазе дочерние клетки 2n2c вступают в постмитотический период. Затем в синтетический период, где происходит удвоение ДНК, после чего каждая хромосома состоит из двух хроматид — 2n4c. Клетка с набором 2n4c и попадает в профазу митоза. Так замыкается клеточный цикл.

Биологическое значение митоза очень существенно:

• В результате митоза образуются дочерние клетки — генетические копии (клоны) материнской.
• Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот (ядерных организмов).
• Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира.

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

Мейоз (от греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление клетки — способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Как уже было сказано, мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным (лат. reductio — уменьшение), так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление — эквационное (лат. aequatio — уравнивание) очень похоже на митоз.

Приступим к изучению первого деления мейоза. За основу возьмем клетку с двумя хромосомами и удвоенным (в синтетическом периоде интерфазы) количеством ДНК — 2n4c.

Профаза мейоза I

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) — сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом — биваленты (лат. bi — двойной и valens — сильный).

После конъюгации становится возможен следующий процесс — кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение), в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки — n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением.

Происходит цитокинез — деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением — мейозом II.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

В результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку — nc. В этом и состоит сущность мейоза — образование гаплоидных (половых) клеток. Вспомнить набор хромосом и ДНК в различных фазах мейоза нам еще предстоит, когда будем изучать гаметогенез, в результате которого образуются сперматозоиды и яйцеклетки — половые клетки (гаметы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Помните, что до мейоза происходит удвоение ДНК в синтетическом периоде. Из-за этого уже в начале мейоза вы видите их увеличенное число — 2n4c (4 хромосомы, 8 молекул ДНК). Я понимаю, что хочется написать 4n8c, однако это неправильная запись!) Ведь наша исходная клетка диплоидна (2n), а не тетраплоидна (4n) 😉

Итак, самое время обсудить биологическое значение мейоза:

• Поддерживает постоянное число хромосом во всех поколениях, предотвращает удвоение числа хромосом
• Благодаря кроссинговеру возникают новые комбинации генов, обеспечивается генетическое разнообразие состава гамет
• Потомство с новыми признаками — материал для эволюции, который проходит естественный отбор

Бинарное деление надвое

Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам — бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой.

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз (от греч. ἀ — частица отрицания и μίτος — нить)

Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется «как кому повезет» — случайным образом.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

§ 17. Митоз. Амитоз

1. Какие способы деления характерны для клеток прокариот? Для эукариотических клеток?

Для клеток прокариот характерно простое деление надвое.

Характерные способы деления для эукариотических клеток: митоз, амитоз, мейоз.

2. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

Митоз — основной способ деления клеток эукариот, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом, как и в материнской клетке.

Профаза. В ядре клетки начинается спирализация хроматина, что постепенно приводит к формированию хромосом. Каждая из них состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры. По мере формирования хромосом исчезают ядрышки. Оболочка ядра распадается на мелкие фрагменты. Частично спирализованные хромосомы оказываются в гиалоплазме, располагаясь в ней беспорядочно (хаотически). Набор хромосом и хроматид в клетке можно выразить записью 2n4c. Во время профазы два клеточных центра (удвоение этого органоида, как вы знаете, произошло в S-периоде интерфазы) инициируют образование микротрубочек. Из них начинает формироваться веретено деления. В процессе его образования центриоли попарно расходятся к противоположным полюсам клетки. Нити веретена деления (микротрубочки) прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках, не имеющих клеточного центра (что характерно, например, для большинства растений), веретено деления формируется без участия центриолей.

Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются в центральной части клетки, примерно на равном расстоянии от полюсов. При этом их центромеры находятся в экваториальной плоскости клетки. С помощью нитей веретена деления центромера каждой хромосомы связана с двумя противоположными полюсами клетки.

Анафаза. Центромера каждой хромосомы разделяется надвое, и сестринские хроматиды отделяются друг от друга. С этого момента их называют дочерними хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, укорачиваются, и дочерние хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. В конце анафазы у каждого полюса клетки оказывается идентичный набор дочерних хромосом (молекул ДНК) — 2n2c.

Телофаза. Нити веретена деления постепенно разрушаются. Вблизи каждого полюса клетки происходит деспирализация (раскручивание) дочерних хромосом с образованием хроматина. Одновременно с этим вокруг деспирализующихся хромосом формируются оболочки двух новых ядер. Далее в образовавшихся ядрах возникают ядрышки, и начинается разделение клетки на две дочерние. В экваториальной плоскости клеток животных компоненты цитоскелета формируют кольцевую перетяжку. Она углубляется, пока не произойдет полное разделение двух дочерних клеток. Клетки растений в связи с наличием жесткой клеточной стенки делятся иначе. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и отделяет дочерние клетки друг от друга.

3. В связи с чем дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза?

В ходе митоза молекулы ДНК, которые содержались в ядре материнской клетки, точно и равномерно распределяются между дочерними. Следовательно, дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию. Таким образом, митотическое деление обеспечивает точную передачу генетической информации в ряду поколений клеток и обусловливает поддержание постоянного числа хромосом.

Благодаря митозу в многоклеточном организме происходит увеличение количества клеток. Это лежит в основе роста и развития всех многоклеточных организмов, а также обеспечивает процессы регенерации — восстановления поврежденных тканей и органов. Бесполое размножение многих организмов (деление одноклеточных протистов, почкование кишечнополостных, вегетативное размножение растений и т. д.) также обусловлено митотическим делением клеток.

4. Установите соответствие между соматическими клетками человека, находящимися в различных периодах интерфазы и митоза, и количеством хромосом и хроматид в этих клетках.

1) G1-период — В) 46 хромосом, 46 хроматид
2) G2-период — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
3) Профаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
4) Метафаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
5) У каждого полюса клетки в конце анафазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид
6) В каждой дочерней клетке в конце телофазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид

5. В чем заключаются различия между митозом и амитозом? Как вы думаете, почему митоз называют непрямым делением клетки, а амитоз — прямым?

В отличие от митоза при амитозе:

1. Происходит деление ядра перетяжкой без спирализации хроматина и образования веретена деления, отсутствуют все 4 фазы, характерные для митоза.
2. Наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом.
3. Часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В таком случае возникают двуядерные и многоядерные клетки.
4. Дочерние клетки оказываются неспособными пройти нормальный клеточный цикл и в итоге поделиться путём митоза.
5. Затрачивается меньше энергии.

Митоз называют непрямым делением клетки, так как по сравнению с амитозом он представляет собой сложный и точный процесс, который состоит из четырёх фаз и требует предварительной подготовки (репликации, удвоения центриолей, запасания энергии, синтеза специальных белков и т.д.). При прямом делении (амитозе) ядро клетки без специальной подготовки быстро делится перетяжкой и наследственный материал случайным образом распределяется между дочерними ядрами.

6. В ядре неделящейся клетки наследственный материал (ДНК) находится в виде аморфного рассредоточенного вещества — хроматина. Перед делением хроматин спирализуется и образует компактные структуры — хромосомы, а после деления возвращается в исходное состояние. Для чего клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала?

ДНК в виде аморфного рассредоточенного вещества (хроматина) при делении было бы нельзя точно и равномерно распределить между дочерними клетками. С другой стороны, если бы клеточная ДНК всегда находилась в составе компактных структур (хромосом), с неё было бы невозможно считать необходимую информацию. Поэтому клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала.

Источник