В) Метафаза (2n, 4c) – самая короткая.





Митоз. Фазы митоза. Значение митоза. Цитокинез растений и животных. Другие виды нередукционного деления клеток.

I. Определение и сущность

Митоз – это такое деление клеточного ядра, при котором образуются два дочерних ядра, сожержащие наборы хромосом, идентичные наборам родительской клетки. Обычно сразу после деления ядра происходит деление цитоплазмы (цитокинез) с образованием двух дочерних клеток. Иногда цитокинез считают частью митоза.

II. Биологический смысл

Сущность митоза – точная и полная передача генетической информации от материнской клетки дочерним.

В результате митоза возникают 2 ядра, каждое из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Хромосомы происходят от родительских хромосом путём репликации ДНК, следовательно, их гены содержат одинаковую генетическую информацию (если не учитывать ошибки репликации). Поэтому популяции клеток, происходящие от одних и тех же родительских клеток, (клоны) генетически стабильны ЛУЧШЕ СКАЗАТЬ – ИДЕНТИЧНЫ, СТАБИЛЬНОСТЬ – ЭТО ПОСТОЯНСТВО ВО ВРЕМЕНИ.

III. Функции, у кого встречается

1. Рост. В результате митозов число клеток в данном организме возрастает, и это лежит в основе роста многоклеточных организмов. Все деления, происходящие при развитии от зиготы ИЛИ СПОРЫ до взрослого организма у многоклеточных животных и высших растений, - митотические.

2. Замещение клеток. Клетки постоянно гибнут и замещаются новыми. Например, средний срок жизни лимфоцита человека – 5 дней.

3. Регенерация. Некоторые животные способны к регенерации утраченных частей тела, например ног (ракообразные). Необходимые для этого клетки образуются в результате митоза. Пример – восстановление утраченного ящерицей хвоста.

4. Бесполое размножение одноклеточных организмов. Митоз лежит в основе бесполого размножения – продуцирования новых организмов данного вида одной родительской особью. Например, размножение делением надвое, свойственное большинству протистов, происходит с помощью митоза.

5. Вегетативное размножение многоклеточных организмов. Например, почки у гидры образуются при ЛУЧШЕ – ЗА СЧЕТ многочисленных митозах.

В многоклеточных организмах (у животных и высших растений) делятся обычно клетки недифференцированные. Одна из дочерних клеток часто остаётся стволовой и продолжает делиться, другая специализируется и часто делиться перестаёт. У человека, например, не делятся нервные и мышечные клетки, большинство клеток крови и др.

IV. Механизм подробно

- Подготовка к митозу (интерфаза)

Митоз в среднем длится 1-2 часа (эмбриональные митозы намного короче).

Между двумя делениями проходит период, который называется интерфазой. Митоз вместе с интерфазой составляет клеточный цикл.

В период интерфазы, которая в среднем длится 10-20 часов, протекает множество важных процессов, готовящих клетку к делению, в том числе синтез необходимых для деления белков, увеличение количества клеточных органелл и репликация ДНК. При этом ДНК находится в декомпактизированном, деконденсированном состоянии.

Рассмотрим механизм протекания митоза на примере клетки с диплоидным набором хромосом. Обозначим количество ДНК в клетке, находящейся в начале интерфазы, как , а количество хромосом – 2n.

К концу интерфазы количество молекул ДНК удвоено (4c), число хромосом за период интерфазы не изменилось (2n). Это связано с тем, что идентичные молекулы ДНК соединены в центромерном участке и являются двумя хроматидами одной хромосомы. Эти хроматиды являются одинаковыми (если пренебречь ошибками репликации) и по отношению друг к другу являются сестринскими.

- Митоз состоит из нескольких стадий, последовательно сменяющих друг друга: профазы, прометафазы, анафазы и телофазы.

А) Профаза (2n, 4с) 30 мин – 1 ч.

1) В начале профазы два ЦОМТа расходятся к полюсам клетки. В клетках животных и низших растений роль ЦОМТов выполняют клеточные центры, каждый из которых представляет собой парный органоид из двух взаимно перпендикулярных цилиндрических структур (центриолей), по окружности которых располагается 9 триплетов микротрубочек.

2) Параллельно с расхождением ЦОМТов в цитоплазме происходит образование веретена деления (митотического веретена). Митотическое веретено представляет собой совокупность микротрубочек, которые тянутся от ЦОМТов (сначала во всех направлениях, образуя фигуру, называемую звездой). К ЦОМТу обращены (-) концы микротрубочек, в цитоплазму торчат свободные (+) концы. Происходит постоянная сборка и разборка микротрубочек. Затем микротрубочки «дифференцируются»: некоторые пары микротрубочек от разных ЦОМТов «дотягиваются» друг до друга и соединяются с помощью особых белков. Это полюсные (цитоплазматические) микротрубочки. Другие микротрубочки, которые отходят от полюсов веретена, направлены к клеточной мембране. Их называют астральными. Третий вид микротрубочек – кинетохорные (хромосомные); они ответственны за разделение хроматид и играют важную роль в протекании промета-, мета- и анафазы.

3) В это время в ядре происходит конденсация = компактизация = уплотнение = спирализация хромосом: они укорачиваются и утолщаются, что позволяет видеть их в световой микроскоп в период деления: становятся различимы две хроматиды каждой хромосомы; эти хроматиды соединены в участке, называемом центромерой.

4) Во время конденсации хромосом в ядре исчезают ядрышки. ПОЧЕМУ?

5) В конце профазы благодаря лизосомам происходит распад ядерной оболочки, вследствие чего спирализованные хромосомы оказываются к цитоплазме. Фрагменты распавшейся ядерной оболочки формируют мелкие мембранные пузырьки, цитоплазма клетки смешивается с кариоплазмой.

6*) Во время всей профазы животная клетка становится округлой. С растительной клеткой таких изменений не происходит, т.к. этому препятствует наличие клеточной стенки.

Б) Прометафаза (2n, 4c) 10-20 мин.

Прежде чем переходить к событиям, происходящим в прометафазу, важно отметить, что на каждой центромере выявляется скопление специальных белков, образующих специальную структуру – кинетохор. Эти белки существуют и у хромосом неделящихся клеток.

1) К кинетохору каждой хромосомы прикрепляются кинетохорные нити веретена деления. К кинетохору каждой хромосомы присоединяются микротрубочки от обоих ЦОМТов. Если в данный момент к хромосоме присоединяется микротрубочка от одного из ЦОМТов, то их связь непрочная => хромосома тут же отделяется обратно. Если в какой-то момент присоединятся микротрубочки от двух ЦОМТов сразу, их связь с хромосомой становится прочной.

Число кинетохорных нитей, прикреплённых к каждой хромосоме, зависит от вида. Например, в клетках человека каждый кинетохор связан с 20-40 микротрубочками, у других видов их может быть до нескольких тысяч.

2) Кинетохорные микротрубочки после их прикрепления к кинетохорам начинают выравниваться по длине. В результате хромосомы передвигаются с того места в клетке, где они были в момент разрушения ядерной оболочки, к экватору клетки до тех пор, пока их центромерные районы не окажутся на равном расстоянии от обоих полюсов.

В) Метафаза (2n, 4c) – самая короткая.

1) Метафазой как раз называется момент расположения центромерных участков всех хромосом в плоскости экватора на равном расстоянии от обоих ЦОМТов. При этом образуется фигура, называемая метафазной пластинкой (метафазной звездой). Важно отметить, что в метафазу каждая хромосома всё ещё состоит из двух сестринских хроматид.

Г) Анафаза (4n, 4c) 2-3 мин.

1) Оказавшись в экваториальной плоскости, все хромосомы одновременно делятся продольно на хроматиды благодаря специальному ферменту, который разрезает кинетохор пополам. Это момент окончания метафазы, с которого хроматиды становятся независимыми хромосомами, т.е. число хромосом в клетке увеличивается вдвое.

2) Однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам клетки за счёт а) укорочения кинетохорных микротрубочек б) скольжения друг по другу цитоплазматических (полюсных) микротрубочек.

Более подробно*: На хромосомы воздействуют две силы: тянущие, возникающие вследствие разборки кинетохорных микротрубочек и расталкивающие – в связи с удлинением полюсных микротрубочек вблизи экватора. По мере расхождения хромосом цитоплазматические микротрубочки удлиняются, а степень их перекрывания друг с другом при помощи специальных белков уменьшается. Источником сил, раздвигающих полюсы, являются миозиноподобные белки, обеспечивающие скольжение друг по другу «растущих» полюсных микротрубочек, а движение хромосом к полюсам обусловлено укорочением кинетохорных микротрубочек.





Рекомендуемые страницы:


©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-08-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!