Занятие№10
Тема: «Деление клеток: митоз».
1. Деление клетки - основа размножения и индивидуального развития организмов.
Жизненный цикл клетки
2. Митоз. Фазы митотического цикла.
Каждую секунду на Земле гибнет от старости, болезней и хищников астрономическое количество живых существ, и только благодаря размножению, этому универсальному свойству организмов, жизнь на Земле не прекращается. Процессы размножения у живых существ можно свести к двум формам: бесполому и половому.
В основе размножения и индивидуального развития организма лежит процесс деления клеток. Способность к делению – важнейшее свойство клеток. Без деления невозможно представить себе увеличение числа одноклеточных существ, развитие сложного многоклеточного организма из одной оплодотворенной я/к, возобновление клеток, тканей и даже органов, утраченных в процессе жизнедеятельности организма.
Деление клеток – биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов.
Описано три способа деления эукариотических клеток:
1. Митоз (непрямое деление)
2. Мейоз (редукционное деление)
3. Амитоз (прямое деление)
Жизнь клетки включает 2 периода: 1) деление, в результате которого образуются две дочерние клетки; 2) период между двумя делениями, который носит название интерфазы. Деление клеток осуществляется поэтапно. На каждом этапе деления происходят определенные процессы. Они приводят к удвоению генетического материала (синтезу ДНК) и его распределению между дочерними клетками.
Период жизни клетки от одного деления до следующего называют клеточным циклом.
Промежуток времени от момента возникновения клетки до ее гибели или до последующего деления – жизненный цикл клетки.
Жизненный цикл клетки многоклеточного организма.
I — митотический цикл; II — переход клетки в дифференцированное состояние; III— гибель клетки:
G1 — пресинтетический период, G2 — постсинтетический (предмитотический) период, М —митоз, S — синтетический период, R1 и R2 — периоды покоя клеточного цикла; 2с —количество ДНК в диплоидном наборе хромосом, 4с —удвоенное количество ДНК
Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, включающий подготовку к делению и само деление.
Вжизненном цикле есть также периоды покоя, когда клетка только исполняет свои функции и избирает свою дальнейшую судьбу (погибнуть либо возвратится в митотический цикл).
Значительную часть митотического цикла составляет интерфаза –период подготовки клетки к делению. Она состоит из трех подпериодов:
1. Постмитотический, или пресинтетический(G1) -самый вариабельный по продолжительности. Во время его в клетке активизируются процессы биологического синтеза, в первую очередь структурных и функциональных белков. Клетка растет и готовится к следующему периоду.
2. Синтетический (S) - главный в митотическом цикле. В делящихся клетках млекопитающих он длится около 6 - 10 ч. В это время клетка продолжает синтезировать РНК, белки, но самое важное осуществляет синтез ДНК. Редупликация ДНК происходит асинхронно. Но к концу S - периода вся ядерная ДНК удваивается, каждая хромосома становится двунитчатой, то есть состоит из двух хроматид - идентичных молекул ДНК.
3. Постсинтетический, или премитотический(G2) -относительно короток, в клетках млекопитатающих он составляет около 2 - 5 ч. В это время количество центриолей, митохондрей и пластид удваивается, идут активные метаболические процессы, накапливаются белки и энергия для предстоящего деления. Клетка приступает к делению.
В это время в клетке усиленно протекают процессы синтеза органических веществ: РНК, ДНК, АТФ, белков, ферментов. По времени она превосходит сам процесс деления. Важнейший процесс, совершающийся только в период интерфазы, - это синтез ДНК, в результате которого каждая хромосома удваивается. Синтез ДНК протекает в середине интерфазы, а продолжительность его различна у разных видов животных и растений. Н-р, в клетках млекопитающих этот процесс продолжается 6-10 час., и за это время каждая молекула ДНК строит подобную сеье вторую молекулу.
Следовательно, если до начала синтеза в состав одной Х входила одна молекула, т.е. одна нить ДНК, то после завершения синтеза в состав каждой Х входят две совершенно одинаковые нити ДНК.
В течении всего периода интерфазы Х активно осуществляют контроль над всеми процессами жизнедеятельности клетки. Именно в интерфазе в ядре непрерывно происходит синтез РНК, в цитоплазме идет синтез белков, углеводов и жиров, клетки растут. Всё это означает, что в период интерфазы клетка активно функционирует, в ней осуществляются все процессы жизнедеятельности, включая питание, дыхание, синтез АТФ. Во время интерфазы происходит также увеличение числа митохондрий, хлоропластов, элементов комплекса Гольджи, удваивается число центриолей, т.е. клетка готовится к делению.
Продолжительность интерфазы различна у разных клеток – она колеблется от 10 до 20 часов. Есть такие клетки в составе многоклеточного организма, которые не делятся, и интерфаза у них продолжается в течении многих лет. К их числу относятся нервные клетки, утратившие способность к делению и существующие в течение всей жизни организма
Митоз - (от греч. mitos - нить), кариокинез, непрямое деление соматических клеток, при котором из одной материнской клетки образуются две дочерние с точно таким же числом и набором Х, что и в исходной клетке
Различают 4 фазы митоза,в зависимости от того, как выглядят в это время Х:
1. Профаза – ядро увеличивается в объеме, в это время Х спирализуются, происходит их укорочение и утолщение, в результате этого они становятся видимыми. Каждая Х состоит из 2-х хроматид. К концу профазы ядерная оболочка и ядрышко разрушаются. Х свободно и беспорядочно лежат в цитоплазме. Центриоли расходятся к разным полюсам клетки.
2. Метафаза – Х располагаются по экватору клетки. При этом хорошо видно, что каждая Х, состоящая из 2-х хроматид, имеет перетяжку- центромеру. Х своими центромерами прикрепляются к нитям веретена деления..
3. Анафаза – центромеры делятся, и каждая хроматида становится самостоятельной дочерней Х. Разделившись, эти Х с помощью нитей веретена деления движутся к полюсам клетки.
3. Телофаза – Х начинают деспирализироваться (раскручиваться), они становятся плохо видимы в микроскоп. Вокруг Х у каждого полюса формируется ядерная оболочка, возникают ядрышки. Исчезает веретено деления.В конце телофазы сразу следует цитокинез – разделение цитоплазмы, происходит образование клеточной перегородки между дочерними клетками. Образуются 2 дочерние клетки.
Продолжительность митоза зависит от размеров клеток, числа ядер, а также от условий окружающей среды, в частности от температуры. В животных клетках М. длится 30-60 мин, в растительных - 2-3 часа.
