Что способствует делению клетки
ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ
Деление клетки — процесс репродукции клеток, в результате которого из исходной материнской клетки образуются новые, дочерние клетки. У многоклеточных организмов Деление клетки лежит в основе роста и развития, а также регенерации тканей и органов; у одноклеточных организмов Деление клетки — по существу процесс размножения самого организма (см. Бесполое размножение). Благодаря Делению клетки обеспечивается непрерывность существования последовательных поколений клеток и целых организмов.
У примитивных организмов (так наз. прокариотов, гл. обр. бактерий), клетки которых не содержат морфологически обособленного ядра, Деление клетки происходит путем образования продольной или поперечной перетяжки, почкованием или множественным делением. Во всех случаях Делению клетки предшествует репликация генетического материала. У организмов (эукариотов), клетки которых имеют ядра, Деление клетки всегда начинается с деления ядра (кариотомия), вслед за к-рым происходит разделение клеточного тела на две части — цитотомия.
У клеток, имеющих ядро, различают два типа Д. к.: митоз (см.), присущий всем соматическим клеткам животных и растительных организмов, и мейоз (см.), характерный для половых клеток животных, а также растений, размножающихся половым путем. Митоз обеспечивает образование генетически равноценных (в ряду поколений) клеток с диплоидным (двойным) набором хромосом. Мейоз представляет собой два следующих друг за другом деления клеток, к-рым предшествует один акт репликации хромосом, в результате чего возникают половые клетки с гаплоидным (одинарным) набором хромосом.
Причины, побуждающие клетки к делению, еще не изучены, и их связывают чаще с репликацией генетического материала, с изменениями в обмене веществ, наступающими в процессе жизнедеятельности клеток.
Наибольшей митотической активностью обладают клетки эмбрионального периода развития. Во взрослом организме клетки различных тканей и органов обладают различной способностью к делению. Интенсивно делятся клетки кроветворных органов, мужских половых желез, крипт кишечника, тогда как нервные и мышечные клетки в постнатальном периоде теряют способность к делению. Однако большинство клеток, обычно не делящихся, при определенных условиях способно к делению. Такими условиями могут стать травма или удаление органа, вследствие чего наблюдается явление репаративной регенерации (см.), а также культивирование высокоспециализированных клеток вне организма. Патология деления клеток весьма разнообразна. Она может быть связана с повреждением хромосом, с изменениями в митотическом аппарате, с нарушениями цитотомии. Так, при формировании в клетке многополюсного веретена деления наступает множественное деление — по числу полюсов. При этом имеет место неравномерное распределение хромосом между дочерними клетками, т. е. анэуплоидия (см. Хромосомный набор). Патологические митозы часто встречаются в опухолевых клетках, при лучевой болезни, вирусных инфекциях и т. д.
Для прямого деления, или амитоза (см.), характерно отсутствие образования хромосом и веретена деления, часто отсутствует цитотомия. Амитотическое деление обычно возникает как реакция ткани на изменившиеся условия, и сам термин в понимании его как способа размножения клеток, по-видимому, утратил свое значение.
Библиография: Алов И. А. Цитофизиология и патология митоза, М., 1972, библиогр.; Алов И. А., Брауде А. И. и Аспиз М. Е. Основы функциональной морфологии клетки, М., 1969; Афанасьев Ю. И., Королев В. В. и Котовский Е. Ф. Ядро клетки и некоторые вопросы цитогенетики, М., 1970, библиогр.; Введение в цитологию, под ред. В. П. Михайлова, М., 1968, библиогр.; Мэзия Д. Митоз и физиология клеточного деления, пер. с англ., М., 1963, библиогр.; Робертис де Э., Новинский В. и Саэс Ф. Биология клетки, пер. с англ., М., 1973; Цанев Р. Г. и Марков Г. Г. Биохимия клеточного деления, перевод с болгарского, М., 1964, библиогр.
Процессы жизнедеятельности растительной клетки
Вопрос 1. Как можно наблюдать движение цитоплазмы?
Движение цитоплазмы можно увидеть в клетках листа элодеи под микроскопом. Пластиды (хлоропласты) плавно перемещаются вместе с цитоплазмой в одном направлении вдоль клеточной оболочки. По их перемещению можно судить о движении цитоплазмы.
Вопрос 2. Какое значение для растений имеет движение цитоплазмы в клетках?
Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках ферментов, питательных веществ и воздуха. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше скорость движения ее цитоплазмы.
Вопрос 3. Из чего состоят все органы растения?
Все органы растения состоят из тканей, в свою очередь, ткани состоят из клеток.
Вопрос 4. Почему не разъединяются клетки, из которых состоит растение?
Между оболочками соседних клеток находится особое межклеточное вещество, которое не дает клеткам разъединиться. Клетки разъединяются, если межклеточное вещество разрушается.
Вопрос 5. Как поступают вещества в живую клетку?
Вещества, необходимые для жизнедеятельности клеток, поступают в них через клеточную оболочку в виде растворов из других клеток, межклетников, окружающей среды. Оболочка живой клетки проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Это свойство полупроницаемости оболочка сохранит, пока клетка жива.
Плазмодесмы – это такой тип контакта, который встречается у растений. Клеточная стенка образует жесткий каркас, который затрудняет связь между клетками. Плазмодесмы – тонкие трубочки, которые проходят через клеточную стенку, таким образом, цитоплазма соседних клеток соединяется, осуществляя межклеточную циркуляцию растворов с питательными веществами, ионами и другими соединениями. Таким образом, может даже происходить и заражение растений клеточными вирусами.
Вопрос 7. Чем объясняется рост органов растения?
Органы растения растут в результате деления и роста клеток.
Вопрос 8. В какой части клетки находятся хромосомы?
Хромосомы находятся в ядре клетки.
Вопрос 9. Какую роль играют хромосомы?
В хромосомах содержится ДНК, в молекуле которой записана наследственная информация. Клетки каждого организма содержат определённое число хромосом. При делении клетки хромосомы передают наследственные признаки от родительской клетки к дочерней.
Вопрос 1О. Почему клетки имеют постоянное число хромосом?
Клетки имеют постоянное число хромосом, потому что перед ее делением каждая хромосома удваивается (строит себе копию). Хромосомы-близнецы по одной из каждой пары расходятся к полюсам материнской клетки. Затем клетка делится на две части, и в результате обе дочерние клетки имеют вновь первоначальное число хромосом.
Таким образом, В результате деления клетки (митоза) из одной материнской клетки образуется две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и материнская клетка.
Вопрос 11. Чем отличается молодая клетка от старой?
Молодые клетки содержат много мелких вакуолей. Ядро молодой клетки располагается в центре. В старой клетке обычно имеется одна большая вакуоль, поэтому цитоплазма, в которой находится ядро, прилегает к клеточной оболочке. Молодые клетки, н отличие от старых, способны делиться.
Биология в лицее
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Все новые клетки возникают путем деления уже существующей клетки, реализуя основной закон жизни: «клетка – от клетки». Этот процесс наблюдается и у одноклеточных, и у многоклеточных организмов.
У одноклеточных организмов деление клетки лежит в основе бесполого размножения, ведущего к увеличению их численности. У многоклеточных организмов деление лежит в основе формирования самого организма. Начав свое существование с одной клетки (зиготы), благодаря многократно повторяющемуся делению они создают путем бесполого размножения миллиарды новых клеток: таким образом идет рост организма, обновление его тканей, замена постаревших и отмерших клеток. Клеточное деление не прекращается на протяжении всей жизни организма – от рождения до смерти.
Все замены клеток в организме осуществляются путем их постоянного деления.
Деление клеток – сложный процесс бесполого размножения. Образовавшиеся новые дочерние клетки обычно становятся способными к делению после некоторого периода своего развития. Это обусловлено тем, что делению должно предшествовать удвоение внутриклеточных органоидов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки. В противном случае в дочерние клетки попадало бы все меньше и меньше органоидов. Дочерняя клетка для нормального функционирования, подобно родительской, должна получить наследственную информацию о своих основных признаках, заключенную в хромосомах. Без этой информации клетка не сможет синтезировать те нуклеиновые кислоты и белки, которые ей потребуются. А это значит, что каждой дочерней клетке при делении необходимо получить копию хромосом с наследственной информацией от родительской клетки.
Самовоспроизведение путем деления – общее свойство клеток одноклеточных и многоклеточных организмов. Однако этот процесс происходит неодинаково у клеток прокариот и эукариот.
Деление клеток у эукариот. В клетках эукариот молекулы ДНК заключены в хромосомах. Хромосомы играют главную роль в процессе клеточного деления. Они обеспечивают передачу всей наследственной информации и участие в регуляции процессов обмена веществ у дочерних клеток. Распределением хромосом между дочерними клетками и передачей каждой из них строго одинакового набора хромосом достигается преемственность свойств в ряду поколений организмов.
При делении ядро эукариотической клетки проходит ряд последовательно и непрерывно идущих друг за другом стадий. Этот процесс называют митозом (греч. mitos – «нить»).
В результате митоза происходит сначала удвоение, а затем равномерное распределение наследственного материала между двумя ядрами возникающих дочерних клеток.
В зависимости от того, что происходит в делящейся клетке и как выглядят эти события под микроскопом, различают четыре фазы, или стадии, митоза, следующие одна за другой: первая фаза – профаза, вторая – метафаза, третья – анафаза и четвертая, завершающая, – телофаза. Стадии (фазы) митоза были описаны в 1874 году И. Д. Чистяковым в спорах плаунов.
Рассмотрим, что же происходит в ядре на разных стадиях деления.
Ахроматиновое веретено деления — система микротрубочек, образующихся в делящейся клетке при митозе в период поздней профазы и ранней метафазы. Ахроматиновое веретено состоит из опорных и тянущих нитей и может занимать до половины объёма клетки.
Метафаза — стадия митоа, во время которой завершается образование веретена деления. Пары спирализованных хромосом выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, образуя метафазную пластинку. Один конец нитей веретена прикреплен к центромерам. На этой стадии митоза удобнее всего подсчитывать количество хромосом в клетке.
Анафаза — третья фаза деления клетки. В анафазе хроматиды теряют связь друг с другом в результате разделения центромер, становятся самостоятельными дочерними хромосомами и начинают быстро двигаться к полюсам клетки.
Телофаза — заключительная фаза митоза. В телофазе происходит набухание и деспирализация хромосом, формируются ядра и ядрышки, происходит обособление двух дочерних клеток.
Одновременно с телофазой начинается разделение цитоплазмы. Вначале образуется перетяжка (перегородка) между дочерними клетками. Спустя некоторое время содержимое клетки оказывается разделенным. Так появляются новые дочерние клетки с цитоплазмой вокруг новых одинаковых ядер. После этого снова начинается подготовка к делению теперь уже новой клетки, и весь цикл повторяется непрерывно, если имеются благоприятные условия.
Деление цитоплазмы с обособлением двух дочерних клеток назвается цитокинезом. Если цитокинеза не происходит, то формируются многоядерные клетки.
Выполните виртуальную лабораторную работу » Рассмотрение микропрепаратов с делящимися клетками растений»
Образующиеся в результате митоза дочерние клетки получают точную копию материнской ДНК, несущей всю необходимую информацию о синтезе белков.
Если бы дочерние клетки не получали точных копий ДНК материнской клетки, они перестали бы быть похожими друг на друга, что привело бы к невозможности существования данного вида. Чтобы этого не случилось, ДНК должна идеально реплицироваться и каждая дочерняя клетка при клеточном делении должна получать её копию.
Процесс митоза занимает около 1–2 ч. Продолжительность его различается у разных типов клеток и тканей. Зависит он также и от условий окружающей среды.
Деление ядра и, следовательно, клетки идет непрерывно, до тех пор пока в клетке имеются средства, обеспечивающие ее жизнедеятельность.
§ 17. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз
Сайт: | Профильное обучение |
Курс: | Биология. 11 класс |
Книга: | § 17. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз |
Напечатано:: | Гость |
Дата: | Воскресенье, 19 Декабрь 2021, 19:14 |
Оглавление
Простое бинарное деление . Клетки прокариот в подавляющем большинстве случаев делятся с образованием двух одинаковых по размеру дочерних клеток. Этот процесс называется *простым бинарным делением* (простым делением надвое).
В процессе деления плазмалемма впячивается (врастает) внутрь клетки между двумя разошедшимися хромосомами. Одновременно в этой области происходит достраивание клеточных стенок будущих дочерних клеток. В конечном итоге бактериальная клетка разделяется надвое. При этом в каждой дочерней клетке оказывается по одной хромосоме. Простое бинарное деление свойственно только прокариотам.* Эукариотические клетки, в отличие от бактериальных, имеют более сложную организацию. Поэтому для них характерны другие способы деления: митоз, амитоз, мейоз.
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. Продолжительность митоза в среднем составляет 1—2 ч. *При этом клетки животных, как правило, делятся быстрее (30—60 мин), чем растительные (2—3 ч).* Митоз — непрерывный процесс, но для удобства его разделяют на несколько фаз. Митозом могут делиться клетки с различными наборами хромосом — гаплоидные (1n), диплоидные (2n), триплоидные (3n) и т. д. Рассмотрим процесс митотического деления на примере диплоидной клетки (табл. 17.1).
Схема
Фаза и процессы, происходящие в ней
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 разным полюсам клетки. *Часть нитей веретена деления направляется от одного полюса к противоположному. Другие нити прикрепляются к кинетохорам и способствуют перемещению хромосом в экваториальную плоскость клетки. Кроме того, формируются короткие микротрубочки, которые отходят от полюсов клетки радиально, образуя так называемую фигуру звезды.* В клетках, не имеющих клеточного центра (что характерно, например, для большинства растений), веретено деления формируется без участия центриолей. *В этом случае центрами организации микротрубочек являются бесструктурные аморфные зоны, расположенные на полюсах клетки. Их называют полярными шапочками*
Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы располагаются в центральной части клетки, примерно на равном расстоянии от полюсов, *образуя так называемую метафазную пластинку*. При этом их центромеры находятся в экваториальной плоскости клетки, *а кинетохоры сестринских хроматид, связанные с нитями веретена деления, обращены к двум противоположным полюсам*. В метафазе спирализация хромосом достигает максимума. *Именно в этот период наиболее удобно изучать особенности строения хромосом и подсчитывать их общее количество в клетке*
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. *Как правило, при этом они принимают V-образную форму: центромеры обращены к полюсам, а плечи — к экваториальной плоскости клетки. Перемещение всех дочерних хромосом к полюсам происходит с одинаковой скоростью.* В конце анафазы у каждого полюса клетки оказывается идентичный набор дочерних хромосом (молекул ДНК) — 2n2c. *В клетках, не имеющих клеточной стенки (у животных и др.), анафаза сопровождается растяжением клетки в длину. Для растительных и других клеток, покрытых клеточной стенкой, такое явление не характерно*
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 экваториальную плоскость растительной клетки направляются пузырьки комплекса Гольджи. Здесь они сливаются друг с другом. При этом содержимое пузырьков используется для построения так называемой срединной пластинки, а из мембран пузырьков по обе стороны от нее достраиваются цитоплазматические мембраны будущих дочерних клеток. Срединная пластинка служит основой для формирования клеточных стенок новых клеток. В отдельных ее участках имеются поры. Благодаря этому между образующимися дочерними клетками сохраняются тяжи цитоплазмы (цитоплазматические мостики), которые, как вы уже знаете, называются плазмодесмами. В конечном итоге срединная пластинка соединяется с клеточной стенкой материнской клетки, и материнская клетка оказывается разделенной на две дочерние*
Запомнить последовательность фаз митотического деления клетки поможет фраза «ПРОфессор МЕТнул АНАнас в ТЕЛефон» или слово «ПриМАТ».
Как уже отмечалось, при митозе образуются две дочерние клетки с одинаковым набором хромосом — таким же, как в исходной материнской клетке, вступавшей в митоз. Отличие заключается лишь в том, что каждая хромосома дочерней клетки, вступающей в интерфазу нового клеточного цикла, до репликации представлена не двумя идентичными хроматидами, а одной.
Биологическое значение митоза. В ходе митоза молекулы ДНК, которые содержались в ядре материнской клетки, точно и равномерно распределяются между дочерними. Следовательно, две новые клетки получают одинаковую наследственную информацию и оказываются генетически идентичными друг другу и материнской клетке. Таким образом, митотическое деление обеспечивает точную передачу генетической информации в ряду поколений клеток, 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.
*Нормальный ход митоза может быть нарушен различными внешними или внутриклеточными факторами. Например, действие ионизирующих излучений и определенных химических веществ может приводить к разрыву хромосом на отдельные фрагменты. При этом некоторые из них оказываются лишенными центромеры. Такие участки хромосом не могут связываться с нитями веретена деления и, следовательно, перемещаться под их действием. Если во время телофазы хромосомный фрагмент, лишенный центромеры, находится возле одного из полюсов, он может быть включен в состав одного из дочерних ядер. Если же подобный участок хромосомы располагается вблизи экваториальной плоскости клетки, вероятность его вхождения в ядро одной из формирующихся клеток практически равна нулю. Такие хромосомные фрагменты в дальнейшем подвергаются расщеплению.
Встречаются также случаи, когда в телофазе после образования двух ядер не происходит цитокинез. Вследствие этого клетка оказывается двуядерной.
Таким образом, нарушение правильного протекания митоза может приводить к неравномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, возникновению полиплоидных или двуядерных клеток и т. д.*
Амитоз — сравнительно редкое явление. Этим способом делится, например, большое ядро инфузорий. У многоклеточных организмов амитоз наблюдается при различных патологических процессах (рост опухолей, воспаление и др.), а также в стареющих, обреченных на гибель клетках. Как правило, клетки, возникшие в результате амитоза, теряют способность вступать в нормальный клеточный цикл и в дальнейшем делиться митозом.
Для прокариотических клеток характерно простое бинарное деление, для эукариотических — митоз, амитоз и мейоз. Митоз — основной способ деления клеток эукариот, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом. В ходе митоза происходит спирализация хроматина с образованием компактных хромосом и формирование веретена деления. Затем сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и с помощью веретена деления равномерно распределяются между образующимися дочерними клетками. У многоклеточных организмов митотическое деление клеток обеспечивает процессы роста, развития и регенерации. В основе бесполого размножения многих организмов также лежит митоз.
При амитозе ядро клетки делится перетяжкой без спирализации хроматина и образования веретена деления. Это приводит к неравномерному распределению молекул ДНК между дочерними ядрами. Во многих случаях амитотическое деление ядра не сопровождается последующим разделением клетки на две дочерние.
1. Какие способы деления характерны для клеток прокариот? Для эукариотических клеток? 2. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза. 3. В связи с чем дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза? 4. Установите соответствие между соматическими клетками человека, находящимися в различных периодах интерфазы и митоза, и количеством хромосом и хроматид в этих клетках. 5) У каждого полюса клетки в конце анафазы 6) В каждой дочерней клетке в конце телофазы в) 46 хромосом, 46 хроматид г) 46 хромосом, 92 хроматиды 5*. В чем заключаются различия между митозом и амитозом? Как вы думаете, почему митоз называют непрямым делением клетки, а амитоз — прямым? Жизненный цикл клетки. Хромосомный набор клетки. Деление клеток.Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов. Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных
Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом — 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными. Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому. Деление клетокХромосомный наборХромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми. Соматические и половые клетки
Клеточный циклКлеточный цикл (жизненный цикл клетки) — существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды. Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя. Интерфаза — подготовка клетки к делению — состоит из трёх периодов. Периоды интерфазы
Деление эукариотических клетокОсновой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки. Амитоз — редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление. МитозМитоз — тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской. Митоз состоит из четырёх фаз. Фазы митозаБиологическое значение митоза: МейозМейоз — тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением. Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз. Фазы мейоза
Биологическое значение мейоза: Деление прокариотических клетокУ прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
|