Что получается в результате деления клетки
Деление клетки
Что такое деление клетки
Деление клетки – важнейший биологический процесс, без него невозможно существование живых организмов. Доказано, что клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу. Путем деления исходной клетки увеличивается число вновь образовавшихся клеток. Клетка – это наименьшая единица строения любого живого организма. Из нее состоят ткани и органы.
Клетка растет, развивается, она способна к самостоятельному воспроизведению. Для клетки свойственно протекание таких процессов, как метаболизм, раздражение, саморегуляция.
Клетка существует с момента ее появления в результате деления и до ее окончательной гибели или последующего деления. Это время называется клеточным циклом. На длительность цикла влияет тип клетки и условия внешней среды. Промежуток между делениями клеток называют интерфазой.
Для прокариотов, или простейших организмов, характерно отсутствие ядра. Им присуще бинарное деление клеток, то есть деление клетки пополам с копированием ДНК, находящегося в цитоплазме. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, это сложная уникальная молекула, хранящая в себе наследственную информацию об организме в виде генетического кода.
Для эукариотических организмов характерно наличие клеток с одним или несколькими ядрами. Ядро – важнейший компонент клетки, состоящий из ядерной оболочки, ядрышка, хроматина и кариоплазмы. Ядрышко синтезирует рибосомы. В нем сосредоточено наибольшее количество белка в клетке.
Особенности деления клеток
Эукариотические клетки с образованием хромосом способны делиться только двумя способами: митозом и мейозом. Хромосомами называют совокупность органоидов клеточного ядра, определяющих наследственные свойства клеток и живых организмов.
Все клетки можно разделить на 2 группы в зависимости от хромосомного набора, содержащегося в ядре:
Совокупность хромосом, которые содержатся в ядре, это хромосомный набор. Число хромосом в клетке одинаково для каждого вида живых организмов. Так, у клеток человека этот показатель составляет 46.
Первый способ деления — митоз
Митоз («нить») – наиболее распространенный (непрямой) способ деления клеток по сравнению с мейозом. Его также называют кариокинезом, или непрямым делением. Митоз – способ деления ядер эукариотических клеток, при котором сохраняется постоянным число хромосом.
С помощью митоза делятся соматические клетки многоклеточных животных, кроме половых клеток.
При делении этим способом материнская клетка делится на дочерние клетки, которые не отличаются от нее генетически, то есть наследственной информацией.
Процесс деления клетки с помощью митоза называют митотическим. Клеточный цикл состоит из митотического цикла и периода покоя. Митотический цикл состоит из интерфазы и митотического деления.
The study made the unexpected finding that in certain forms of replication stress, an active checkpoint actually allows cells to divide, causing worse damage than if it were missing entirely, said USC expert Susan Forsberg. (Illustration/iStock)
Интрефаза длится по времени намного дольше по сравнению с митотическим делением. Во время этой стадии происходит рост клетки, синтез белка и органических веществ, а также накопление веществ, необходимых для деления клетки. Интерфаза может длиться от нескольких минут до нескольких дней. Она состоит из 3 фаз:
В целом процесс митотического деления длится от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от вида живого организма. Правильное протекание митоза возможно без внешнего вредного воздействия, например, излучения рентгена, попадания этилового спирта. Неблагоприятные факторы могут привести к нарушениям в процессе распределения хромосом или даже полной гибели клетки.
Фазы митоза
Хроматин перед началом деления преобразуется в хромосомы в форме нитей. Всего выделяют несколько фаз митоза в зависимости от внешнего вида и состояния хромосомы. Их называют профазой, метафазой, анафазой, телофазой.
Второй способ деления клетки — мейоз
Мейоз («уменьшение»), или прямое деление. Он еще носит название редукционного деления. Оно представляет собой деление ядра клетки эукариотического организма, при котором общая численность хромосом сокращается вдвое. Дочерние клетки, получившиеся при этом делении, названы гаметами. Они наследуют половину наследственной информации от родительской клетки, и численность хромосом соответственно снижается в два раза.
Необходимо понимать, в чем заключается различие диплоидной и гаплоидной клеток. Как известно, плоидность – количество одинаковых наборов хромосом, находящихся в ядрах клеток организма. В диплоидной клетке имеется основной набор хромосом – от каждой материнской клетки присутствует один набор. При слиянии клеток хромосомы не накапливаются. После деления диплоидных клеток в ядре новых клеток оказывается уже один набор хромосом. Для гаплоидной клетки характерно содержание всего одного набора хромосом. Она образуется из диплоидной путем митотического деления.
Фазы мейоза
Этот способ состоит из двух следующих друг за другом делений с короткой интерфазой между ними. Это приводит к тому, что из одной диплоидной клетки формируются четыре клетки гаплоидные. Восстановление плоидности происходит в результате оплодотворения.
Непосредственно мейоз состоит из мейоза I и мейоза II. В очень короткой интерфазе между этими стадиями деления происходит удвоение ДНК. Далее происходит образование четырех дочерних клеток. Фазы мейоза I схожи с фазами, протекающими при митозе.
Мейоз II, иди эквационное деление, имеет те же самые фазы:
Отличие мейоза от митоза
Биологическая роль деления клетки
Деление клетки – очень важный и значимый процесс, лежащий в основе роста, развития и размножения организмов. Главной особенностью живых организмов является их способность к росту.
Отдельно стоит отметить биологическое значение процессов митоза и мейоза.
Биологическая роль митоза:
Биологическое значение мейоза:
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.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
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.
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).
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
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).
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.
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.
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).
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.
Бинарное деление надвое
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 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.
Митоз и мейоз — о делении клетки простым языком
Процессы митоза и мейоза могут показаться довольно сложными, особенно если бегло прочитать непонятные названия их этапов. Понять, в чем заключается их смысл, не составит особого труда, если рассмотреть все циклы кратко и на понятном языке.
Деление клеток и его значение в жизни организма
Любой сложный организм состоит из множества крошечных структурных единиц, обладающих уникальными функциями. Деление позволяет увеличить их количество в несколько раз, обеспечивая тем самым рост организма и его подготовку к дальнейшему размножению. Эти процессы, называемые в биологии митоз и мейоз, проходят особые фазы и выполняют важную роль в жизни живых существ. Биологическое значение деления клеток неоценимо, ведь без него прекратится существование жизни на Земле. Рождение потомства, его развитие, взросление и подготовка к последующему размножению — за эти важные этапы отвечают митоз и мейоз. Деление позволяет восстанавливать поврежденные ткани и органы, лечить механические повреждения покровов и производить замену уже отмершим клеткам.
Важно! Процессы митоза и мейоза происходят только в клетках эукариотов, то есть более сложных организмов, чьи клетки содержат ядро, а также мембранные органеллы. К таким живым существам относятся растения, простейшие и животные.
Все остал ьные организмы, или прокариоты, такие как бактерии и сине-зеленые водоросли, размножаются путем более простого деления клетки надвое, а также почкованием. Половые клетки и клетки тела не только выполняют различные функции, но и делятся по-разному:
Рис. 1. Фазы митоза
Интерфаза, или подготовка к делению
Интерфаза наблюдается как в половых клетках, так и в клетках тела. В этом состоянии клетки находятся в периоде между делениями или на последней стадии своей жизни, когда все процессы завершены и идет подготовка к естественному отмиранию. Несмотря на то, что эту фазу называют состоянием покоя, крошечная структура выполняет важную деятельность, требующую высоких энергетических затрат. Для понятия важности интерфазы стоит указать, что она занимает до 90% времени всего клеточного цикла. Несмотря на отличия в процессах митоза и мейоза, интерфаза выполняет очень схожие роли для организма в целом.
Важно! Клетки тела также называют соматическими, а половые клетки — генеративными. И те, и другие большую часть своей жизни находятся в состоянии интерфазы.
В состоянии покоя происходит выработка ферментов и биосинтез белка, удваиваются важнейшие структуры, например, ДНК. Клетка растет, накапливает энергию, увеличивается в размерах и готовится к последующему разделению. Интерфаза происходит в несколько этапов, по завершению которых начинается митоз или мейоз.
Фазы митоза
В результате митоза из материнской соматической клетки образуются две дочерние, которые как две капли воды похожи не только между собой, но и являются копией родителя. Он проходит в различных тканях, например, мышечной, нервной, костной. Митоз состоит из четырех фаз:
Каждая имеет свои особенности и поэтапные циклы, по завершению которых получаются две новые структурные единицы с сохраненным количеством хромосом. Фазы отличаются друг от друга по скорости протекания процессов.
Важно! Самой продолжительной является профаза, во время которой клетка активно запускает начало деления и подготавливает все компоненты к последующему удвоению.
Мейоз и его роль в процессе размножения
Этот способ деления образует уже не две, а четыре клетки, при этом в каждой вдвое уменьшается количество хромосом, но сохраняется генетическая информация. Такой набор хромосом еще называют гаплоидным.
Важно! Мейоз отличается и тем, что процесс деления происходит в два этапа, при этом каждый состоит из четырех фаз. Эти фазы называют так же, как при митозе, только, в зависимости от этапа, название фазы получает вдобавок цифру 1 или 2. Например, анафаза 1 и анафаза 2 — разные фазы, одна из которых проходит при первом этапе деления, а другая — при втором.
Важно! Роль мейоза в размножении видов большая. Он не только позволяет передавать потомству информацию, но и при комбинации различных гамет повышает богатство генетического кода живых существ. А без уменьшения количества хромосом их количество неуклонно бы росло при последующем размножении, повышая риск мутаций и непредсказуемых патологий.
Рис. 3. Амитоз или прямое деление
Амитоз
Говоря о делении клеток, стоит упомянуть об еще об одном довольно редком процессе. Для амитоза характерно разделение только ядра без удваивания генетического материала и образования связывающего хромосомы веретена. По завершению амитоза получается многоядерная клетка с неравномерно распределенным генетическим материалом. Амитоз до сих пор не изучен досконально. Он может наблюдаться как при стремительном восстановлении поврежденных и стареющих тканей, так и при развитии опухолей. Иногда так могут делиться большие ядра инфузорий и плацента млекопитающих.
Важно! Клетка, образовавшаяся в процессе амитоза, становится не способной к дальнейшему митозу.
Причиной, почему обычная здоровая клетка начинает делиться амитозом, может стать сбой на этапе интерфазы. Во время периода спокойствия клетка должна подготовиться к правильному делению и вырасти до необходимого размера. Если она растет слишком быстро, или процессы подготовки к делению протекают неправильно, клетка стремительно делится амитозом. Этот процесс со временем может превратиться в злокачественную опухоль. Митоз и мейоз различны по своим циклам и результатам, однако их объединяет схожее влияние на организм — помощь его клеткам производить свои маленькие копии. Без этих процессов прекратится сложная и разнообразная жизнь на Земле. Узнайте еще больше интересных фактов о митозе и мейозе из предложенного ниже видео.
Фазы деления клетки
Каково биологическое значение амитоза
Важное и органическое свойство всех живых организмов — размножение или воспроизведение себе подобных.
Живая материя предстает в виде элементарных единиц на любом уровне организации. Проще говоря, она является дискретной. Соответственно, дискретность — одно из многочисленных свойств живого организма.
Структурные единицы клетки — органоиды.
Целостность клетки зависит от непрерывного воспроизведения новых органоидов взамен тем, что износились. Любой организм состоит из клеток, размножение которых обеспечивает его развитие и существование.
Видео
Фазы митоза
Хроматин перед началом деления преобразуется в хромосомы в форме нитей. Всего выделяют несколько фаз митоза в зависимости от внешнего вида и состояния хромосомы. Их называют профазой, метафазой, анафазой, телофазой.
Интерфаза, или подготовка к делению
Интерфаза наблюдается как в половых клетках, так и в клетках тела. В этом состоянии клетки находятся в периоде между делениями или на последней стадии своей жизни, когда все процессы завершены и идет подготовка к естественному отмиранию. Несмотря на то, что эту фазу называют состоянием покоя, крошечная структура выполняет важную деятельность, требующую высоких энергетических затрат. Для понятия важности интерфазы стоит указать, что она занимает до 90% времени всего клеточного цикла. Несмотря на отличия в процессах митоза и мейоза, интерфаза выполняет очень схожие роли для организма в целом.
Важно! Клетки тела также называют соматическими, а половые клетки — генеративными. И те, и другие большую часть своей жизни находятся в состоянии интерфазы.
В состоянии покоя происходит выработка ферментов и биосинтез белка, удваиваются важнейшие структуры, например, ДНК. Клетка растет, накапливает энергию, увеличивается в размерах и готовится к последующему разделению. Интерфаза происходит в несколько этапов, по завершению которых начинается митоз или мейоз.
Зачем нужен митоз?
Как видите, фазы митоза для ЕГЭ достаточно просто запомнить, если понять, какие процессы происходят в каждой из них. Теперь давайте обсудим, зачем вообще нужен митоз.
У вас прямо сейчас растут волосы и ногти? Обновляется кожный покров или клетки крови? Если вы живы, смело отвечайте «да». Значит прямо сейчас клетки каждого из нас делятся митозом — он необходим для процессов роста, развития и регенерации.
Представьте себе: вы приходите в гости и видите потрясающей красоты фиалку, вам очень хочется иметь такую же у себя дома. Как вы поступите? Можно оторвать листик, принести его домой и поставить в воду. Через некоторое время клетки начинают делиться митозом, у листа появляются придаточные корни, а еще через пару месяцев у вас будет своя красивая фиалка. Фактически вы клонировали растение! Половые клетки в этом не играли никакой роли, а вот соматические активно делились. Одно из значений митоза — бесполое размножение.
Так как в результате митоза образуются одинаковые диплоидные клетки, благодаря такому делению поддерживается единый набор хромосом в организме. Все соматические клетки одного организма содержат одинаковое количество хромосом. Например, и в клетке волоса, и в клетке глаза человека 46 хромосом.
Как решать задания на изменчивость? Разбираем ЕГЭ по биологии
Что такое мейоз
Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Это процесс деления клетки, во время которого получаются дочерние клетки — гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза.
Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм.
Отличие мейоза от митоза
Редукционный этап или первое деление мейоза
Его суть — изменение числа хромосом внутри клетки. То есть из одной диплоидной (2n4c) клетки получаем две гаплоидных (1n2c). Так стоп, откуда 4c? До этого же было 2n2c. Ах да… Сейчас разберемся.
Интерфаза
Перед вступлением в мейоз клетка проходит через интерфазу. Ей нужно подготовиться к делению — запасти энергетических субстратов (АТФ), синтезировать необходимые белки и удвоить количество молекул ДНК. Еще в интерфазу происходит удваивание центромер.
Рисунок. Хромосомный набор в интерфазу
В интерфазу произошла репликация ДНК — образовалась идентичная цепь. Но эти две цепи, или хроматиды, связаны между собой при помощи центромеры, значит количество хромосом такое же. Итого набор — 2n4c
Ну вы ведь понимаете, что таким образом реплицируются все 46 хромосом. Просто удобнее показать на паре. Помните, что все 23 пар вступают в мейоз, а не только одна. После репликации начинается собственно мейоз, а именно его первая фаза:
Профаза мейоза I
Лептотена
Какая основная задача у клетки? Правильно, передать генетический материал своим потомкам. Поэтому она начинает упаковывать молекулы ДНК как можно плотнее, она собирает чемодан, ведь не хочет ничего не потерять в пути. Этот процесс называется спирализация или конденсация хромосомы. Клетка так старается, что невидимые раньше в микроскоп хромосомы становятся видимыми. Они похожи на длинные и тонкие нити.
Зиготена
Здесь происходит конъюгация хромосом — их сближение с образованием бивалентов. Связь обеспечивает синаптонемальный комплекс — он удерживает гомологичные хромосомы рядом это необходимо для запуска кроссинговера на следующем этапе.
Схема. Образование бивалентов.
Связи между хромосомами могут иметь разный вид, но они должны быть. Если в клетке останутся хромосомы, которые не сблизились, то она запускает апотоз и погибает. Клетка — с заботой о будущих поколениях!
Пахитена
Начинается с еще большей конденсации хромосом, они становятся короче и толще. Но в местах образования синаптонемальных комплексов происходит частичное раскручивание (деконденсация) хромосом.
Все это для начала кроссинговера — обмена участками ДНК у гомологичных хромосом. Обмен обеспечивает перекомбинацию генетического материала. Если бы мы могли рассоединить хромосомы сразу после кроссинговера, то увидели примерно такую картину:
Схема. Кроссинговер.
В конце пахитены мостики между хромосомами разрушаются, они начинают отдаляться друг от друга.
Диплотена
Хромосомы расходятся в области центромер, но остаются связаны между собой в местах кроссинговера — перекрестах или хиазмах. В микроскоп можно увидеть все четыре хроматиды, так сильно они упаковались (спирализовались).
Диакинез
Схема. Конец профазы мейоза I
2n4cХромосомный набор в конце профазы I
Метафаза мейоза I
В этой фазе заканчивается образование веретена деления. Нити веретена прикрепляются к центромерам и начинают притягивать хромосомы, из-за этого они располагаются на экваторе клетки.
Схема. Клетка в метафазу I
2n4cНабор в метафазе I
Анафаза мейоза I
Нити веретена деления продолжают тянуть хромосомы на себя — они расходятся к полюсам клетки. На полюсах клетки располагается по 23 хромосомы, но они все еще состоят из двух нитей ДНК.
Схема. Анафаза мейоза I
n2c у полюсов, но вся клетка 2n4cНабор в анафазу I
Телофаза мейоза I
Схема. Конец первого деления мейоза
Образование двух гаплоидных клеток — n2cРезультат редукционного деления
Амитоз
Говоря о делении клеток, стоит упомянуть об еще об одном довольно редком процессе. Для амитоза характерно разделение только ядра без удваивания генетического материала и образования связывающего хромосомы веретена. По завершению амитоза получается многоядерная клетка с неравномерно распределенным генетическим материалом. Амитоз до сих пор не изучен досконально. Он может наблюдаться как при стремительном восстановлении поврежденных и стареющих тканей, так и при развитии опухолей. Иногда так могут делиться большие ядра инфузорий и плацента млекопитающих.
Важно! Клетка, образовавшаяся в процессе амитоза, становится не способной к дальнейшему митозу.
Причиной, почему обычная здоровая клетка начинает делиться амитозом, может стать сбой на этапе интерфазы. Во время периода спокойствия клетка должна подготовиться к правильному делению и вырасти до необходимого размера. Если она растет слишком быстро, или процессы подготовки к делению протекают неправильно, клетка стремительно делится амитозом. Этот процесс со временем может превратиться в злокачественную опухоль. Митоз и мейоз различны по своим циклам и результатам, однако их объединяет схожее влияние на организм — помощь его клеткам производить свои маленькие копии. Без этих процессов прекратится сложная и разнообразная жизнь на Земле. Узнайте еще больше интересных фактов о митозе и мейозе из предложенного ниже видео.
Биология Живая и неживая природа — что относится, схема взаимодействия