Жизненный цикл клетки способы деления клетки митоз

Тема: Жизненный цикл клетки. Митоз

Лекция № 6

План:

1. Понятие жизненного цикла клетки.

2. Периоды интерфазы.

3. Способы деления клеток.

5. Биологическое значение митоза.

1. Понятие жизненного цикла клетки.

Период жизни клетки от момента ее рождения до следующего деления или смерти называется жизненным циклом клетки или клеточным циклом.

Многие клетки высших организмов, вступая на путь специализации, утрачивают частично или полностью способность к делению. Например, полностью лишены способности делится высокоспециализированные клетки – нейроны.

Некоторые специализированные клетки не размножаются в обычных условиях, но при повреждении органов или тканей, в состав которых они входят, их способность к делению восстанавливается. К таким клеткам относятся клетки печени, эндокринных желез и др.

Отдельную группу составляют неспециализированные клетки, регулярно делящиеся.

Жизненный цикл клеток, способных к размножению, включает 2 стадии:

1. Периоды интерфазы.

Интерфаза – это стадия клеточного цикла между двумя делениями.

В интерфазе происходит подготовка клетки к делению. По продолжительности она составляет большую часть жизненного цикла клетки (около 90%).

Интерфаза делится на 3 периода:

1) предсинтетический – G₁

2) синтетический – S

3) постсинтетический – G₂

В предсинтетическом периоде клетка растет и готовится к синтезу ДНК. В это время синтезируются РНК, белки, необходимые для редупликации ДНК.

Синтетический период – главный в клеточном цикле. К концу периода количество ДНК удваивается. Здесь также происходит синтез РНК и белка. Удваивается число центриолей.

Постсинтетический период. Здесь синтезируются ДНК и белки, необходимые для деления клетки.

Далее наступает процесс деления клетки. Толчком к началу деления является дисбаланс между массой генетического материала и массой самой клетки. Дисбаланс возникает в результате удвоения ДНК.

1. Способы деления клеток.

Существует 3 способа деления клеток:

Амитоз встречается у различных эукариотических клеток, но значительно реже, чем митоз. Его можно наблюдать в стареющих клетках или при различных патологических процессах в них. При амитозе ядро остается в интерфазном состоянии, хромосомы не спирализуются, ядро делится путем перетяжки.

Часто амитоз заканчивается делением ядра без деления цитоплазмы, в результате образуются двуядерные клетки.

Митоз – универсальный способ деления соматических клеток. Он широко распространен в природе. Митоз составляет 10% от жизненного цикла клетки.

Мейоз – способ деления характерный для половых клеток. Количество хромосом в результате мейоза уменьшается вдвое и возникает гаплоидный набор хромосом.

В митозе выделяют 4 основные фазы:

Профаза. Происходит укорочение и утолщение хромосом в следствии их спирализации. Хромосомы двойные, состоят из 2 хроматид, связанных между собой в области центромеры (удвоение произошло в синтетическом периоде интерфазы). Исчезают ядрышки, и разрушается ядерная оболочка. В профазе начинается расхождение центриолей к противоположным полюсам клетки и образование веретена деления. Полюса веретена определяются положением центриолей.

Метафаза. Хромосомы, состоящие из 2 хроматид, выстраиваются в экваториальной плоскости веретена деления. Окончательно формируется веретено деления.

В веретене деления выделяют 2 типа нитей:

– хромосомные нити, связанные с центромерами хромосом

– центросомные нити, соединяющие полюса веретена.

Анафаза – самая короткая фаза митоза. Укорачиваются хромосомные нити веретена деления, и хроматиды каждой хромосомы удаляются друг от друга, двигаясь к противоположным полюсам клетки. Теперь каждая хромосома состоит из одной хроматиды.

Телофаза. Деспирализация хромосом. Образуется ядерная оболочка и ядрышки, разрушается веретено деления. На стадии телофазы происходит разделение цитоплазмы и образование перегородки между дочерними клетками.

До сих пор речь шла о ядре, о делении ядра, о делении генетического материала.

Деление, связанное с событиями, происходящими в ядре, называется кариокинез.

Процесс разделения цитоплазмы называется цитокинез или цитотомия.

В животной клетке цитотомия идет путем перетяжки плазматической мембраны в экваториальной плоскости веретена деления.

У растений деление осуществляется посредством образования клеточной перегородки. Она возникает в экваториальной плоскости веретена деления и растет в стороны, достигая клеточной стенки.

1. Биологическое значение митоза.

1) В результате митоза дочерние клетки получают точно такой же набор хромосом, который был у материнской клетки, поэтому во всех клетках тела (соматических) поддерживается постоянное число хромосом.

2) Митозом делятся все клетки, кроме созревающих половых клеток:

– за счет митоза происходит рост организма

– все функционально устаревшие клетки организма заменяются новыми, делясь митотически

– процессы регенерации (восстановление утраченных тканей) происходят при делении клеток митозом.

Источник

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Содержание:

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки – это время существованя клетки с момента первого деления до следующего деления, или до последнего деления (смерти клетки).

Клетки делятся несколькими способами:

• Амитоз. Деление клетки осуществляется в интерфазе. В данном случае хромосомы не конденсируются, не образуется веретено деления, и ядерная оболочка не распадается. При амитозе ядро вытягивается и делится на две части путём перетяжки. Таким образом делятся, например, клетки злокачественных опухолей.
• Митоз. Непрямое деление, в результате которого, из одной клетки образуются две идентичные ей дочерние. Так делятся соматические клетки.
• Мейоз. Этот способ деления осуществляется, когда происходит образование половых гамет.

Интерфаза

Митотический цикл состоит из двух последовательных стадий.

Непосредственно перед делением клетка проходит интерфазу, или стадию покоя, функциональное значение которой в том, что во время неё синтезируется ДНК. Длительность стадии покоя составляет 90% и более в течение всего цикла клеточного деления.

Интерфаза представлена тремя периодами:

Период	Характеристика
Пресинтетический, или постмитотический	Обозначается G1 или q1. Продолжительность этого периода 10 часов и более. Осуществляется сразу после деления клетки. Содержание генетического набора в клетке – 2n2c, диплоидный набор хромосом, каждая из которых имеет одну хроматиду. Здесь происходит восстановление структуры интерфазной клетки: окончательно формируется ядрышко; масса клетки увеличивается за счёт синтеза белка; происходит образование ферментов, участвующих в катализе реакции репликации; синтезируется белок; увеличивается количество различных видов рибонуклеиновой кислоты (РНК). Хромосомы представлены тонкими хроматиновыми нитями, каждая нить состоит из одной хромосомы.
Синтетический	Обозначается как S. Продолжительность 6 – 10 часов. В данном периоде происходит удвоение (репликация, дупликация) ДНК, хромосомы становятся двухроматидными. Это необходимо для последующего митотического деления клетки. Также, на этом этапе продолжается рост клетки, начавшийся в пресинтетичском периоде, синтезируется РНК, белки – гистоны, в последующем соединяющиеся с ДНК. Генетический материал – 2n4c.
Постсинтетический или премитотический	Обозначение: G2 (q2).Содержание генетической информации – 2n4c. В этом периоде осуществляется подготовка к митозу, продолжается он 2 – 5 часов. Происходит усиленное образование энергии АТФ; синтезируются белки, которые необходимы для обеспечения процесса деления и образования веретена деления; начинается спирализация хромосом; значительно увеличивается объём ядра, а, следовательно, и масса цитоплазмы. Далее клетка непосредственно переходит к стадии митоза.

Митоз – деление соматических клеток

Митоз – это непрерывный процесс деления клеток, который подразделяется на 4 последовательных стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

1. Профаза. Содержание генетического материала: 2n4c. В этой фазе происходит конденсация хромосом в ядре, хроматиды спирализуются и образуется ахроматиновое веретено (веретено деления). Распадается ядерная оболочка. Ядрышки исчезают (но это необязательное условие, бывают исключения). Центриоли клеточного центра начинают расходиться к полюсам клетки и образуют центры организации микротрубочек. У высших растений нет центриолей, однако микротрубочки образуются.
2. Метафаза. Набор хромосом: 2n4c. Характеризуется расположением сильно сконденсированных хромосом на экваторе клетки, образованием метафазной пластинки в области центромеры. Ядерная оболочка полностью исчезла. Ахроматиновое веретено полностью сформировано. Хромосомы удерживаются благодаря силе натяжения микротрубочек полюсов. Количество хромосом в эту фазу легко подсчитать, они уплотнены и имеют определённую форму.
3. Анафаза. Содержание генетического материала: 4n4c. Самая короткая по продолжительности фаза, она начинается в момент, когда центромеры хромосом делятся на две части. Здесь происходит разделение хроматид с последующим их движением к своим полюсам и прикрепление к укороченным микротрубочкам. Расхождение происходит вследствие укорочения микротрубочек, образующих нити веретена деления.
4. Телофаза. Содержание генетического материала: 2n2c. В этой фазе движение хромосом заканчивается, и они концентрируются на полюсах клетки и раскручиваются в тонкие нити. Формируется ядрышко, путём слияния мембранных пузырьков образуется ядерная оболочка, исчезают нити веретена деления. Образуются перетяжка, с помощью которой клетка делится на две части.

Рис. 1 Фазы метоза

Мейоз

Мейоз – это процесс деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое, происходит образование гаплоидных клеток.

Данный процесс проходит в двух последовательных деления, первое из которых принято называть редукционным (мейоз I), а второе эквационным (мейоз II). Эквационное деление также можно назвать уравнительным, оно позволяет сохранить гаплоидный набор хромосом. Второе деление по механизму протекания схоже с митозом, однако здесь к полюсам расходятся сестринские хроматиды.

Так же, как и митоз, мейоз начинается после интерфазы. Количество ДНК перед первым делением составляет 2n4c, где n – хромосомы, с – молекулы ДНК. Это обозначает, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет гомологичную пару. После первого деления, перед вторым, количество ДНК в каждой дочерней клетке уменьшается до 1n2c. Результатом мейоза после второго деления является образование четырёх гаплоидных клеток. Мейоз представлен такими же четырьмя фазами, как и митоз, однако протекающие процессы в двух этих делениях существенно отличаются.

Мейоз I

• Профаза I. 2n4c. Это самая длительная и сложная фаза мейоза. Здесь гомологичные хромосомы сближаются, образуя так называемые биваленты, между ними происходит обмен участками ДНК. Связь бивалента сохраняется до анафазы I. Сближение хромосом называют конъюгацией, обмен участками наследственной информации – кроссинговером. Гомологичные хромосомы соединены между собой. Ядерная оболочка растворяется. Начинает своё формирование мейотическое веретено деления. Центриоли расходятся к полюсам клетки.
• Метафаза I.2n4c. На этом этапе веретено деления окончательно сформировано. Биваленты расположены в области экватора, при этом они выстроены друг напротив друга по экватору так, что экваториальная плоскость оказывается между парами гомологичных хромосом.
• Анафаза I. 2n4c. Биваленты разъединяются и хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. Вследствие кроссинговера, прошедшего в профазе, хроматиды этих хромосом не идентичны друг другу.
• Телофаза I. n2c×2. Хромосомы деспирализуются в хроматин. Происходит формирование ядерной оболочки, клетки делится на две части. У растений образуется клеточная стенка, у животных же происходит впячивание мембраны.

Мейоз II

Перед эквационным делением интерфаза называется интеркинезом, так как удвоения наследственного материала (ДНК) не происходит.

• Профаза II. 1n2c×2. Короткая по продолжительности фаза. На этом этапе разрушается ядерная оболочка, снова исчезают ядра и ядрышки, происходит конденсация хромосом, формируется веретено деления.
• Метафаза II. 1n2c×2. К каждой из двухроматидных хромосом прикрепляются нити веретена деления с разных полюсов. В плоскости перпендикулярной экватору метафазы первого деления образуется метафазная пластинка.
• Анафаза II. 2n2c×2. Центромеры делятся. Однохроматидные хромосомы расходятся к разным полюсам. Теперь сестринские хроматиды являются сестринскими хромосомами.
• Телофаза II. 1n1c×4. В эту фазу происходит деспирализация хромосом, исчезает веретено деления, формируется ядерная оболочка, образуются ядра и ядрышки. Далее следует цитокинез, вследствие которого формируется 4 гаплоидные клетки с одинарным набором хромосом (1n1c).

Источник