Деление клетки (Митоз и Мейоз)

Методическое деление клетки – митоз, мейоз.

Мы рассмотрим такие вопросы:

1- Жизненный цикл клетки.

2- Митоз и его сущность.

3- Мейоз, биологическое значение.

4- Сравнительная характеристика.

Жизненный цикл клетки

Складывается из двух моментов период покоя (интерфаза), и её собственного деления или гибели клетки.

Интерфаза – состояние клетки между делениями т.е. покоя НО это условное понятие т.к. в этот период клетка усиленно готовится к делению, и ее подготовка состоит из 3 этапов.

Этапы интерфазы

• 1- Пресинтетический период – усиленный рост клетки накапливание энергии и питательных веществ длится от 2 часов до нескольких суток.
• 2- Синтетический – удвоение ДНК (репликация), синтез белков, увеличение количества иРНК продолжается от 6-10 часов.
• 3- Постсинтетический – накапливает энергию, синтез белков, микротрубочек, продолжительность от 2-5 часов.

Что такое апоптоз?

У простейших и бактерий деление клетки – основной способ размножения. Амеба, например не подвергается естественной смерти, и вместо гибели она просто делится на две новые клетки. Понятно что клетки многоклеточного организма не могут делится бесконечно, иначе все существа, и люди в том же числе, стали бы бессмертны. Этого не происходит потому, что ДНК клетки содержит особые «гены смерти», которые рано или поздно активируются.

Такая «запрограммированная» клеточная смерть называется – апоптозом.

• Прежде чем перейти к описанию способов деления клетки, рассмотрим процесс удвоения ДНК, в результате которого в синтетическом периоде образуются сестринские хроматиды.

Удвоение молекулы ДНК называется также репликацией или редупликацией.

Во время репликации часть молекулы

«материнской» ДНК расплетается на

2 нити с помощью специального

Фермента, причем это достигается

Разрывом водородных связей между комплементарными азотистыми

основаниями.

Краткая история открытия митоза

Впервые деление клеток (дробление яиц лягушки) наблюдали французские ученые Прево и Дюма (1824). Более подробно этот процесс описал итальянский эмбриолог М. Рускони (1826). Процесс деления ядер при дроблении яиц у морских ежей описал К. Бэр (1845). Первое описание деления клеток у водорослей выполнил Б. Дюмортье (1832). Отдельные фазы митоза наблюдали: немецкий ботаник В. Гофмейстер (1849; клетки тычиночной нити традесканции), российские ботаники Э. Руссов (1872; материнские клетки спор папоротников, хвощей, лилии) и И.Д. Чистяков (1874; споры хвоща и плауна), немецкий зоолог А. Шнейдер (1873; дробящиеся яйца плоских червей), польский ботаник Э. Страсбургер(1875; спирогира, плаун, лук).

Для обозначения процессов перемещения составных частей ядра немецкий гистолог В. Шлейхнер предложил термин  кариокинез  (1879), а немецкий гистолог В. Флемминг ввел термин  митоз  (1878). В 1880-е гг. Общая морфология хромосом была описана еще в работах Гофмейстера, однако лишь в 1888 г. немецкий гистолог В. Вальдейер ввел термин  хромосома . Ведущая роль хромосом в хранении, воспроизведении и передаче наследственной информации была доказана лишь в ХХ веке.

Митоз

Митоз – это процесс непрямого деления соматических клеток эукариот, в результате которого наследственный материал сначала удваивается, а затем равномерно распределяется между дочерними клетками.

Основной способ деления клеток эукариот. Продолжительность митоза у животных клеток составляет 30-60 мин., а у растительных – 2-3 часа

Митоз

кариокинез цитокинез

Интерфаза 2ч. Телофазы профаза

метафаза

анафаза

1ч. Телофазы

Кариокинез – деление ядра

Цитокинез – деление цитоплазмы

Фазы митоза:

1- профаза : укорочение и утолщение удвоенных хромосом (спирализация), разрушение ядерной оболочки, расхождение центриоли к полюсам.

2- метафаза – удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центриоли клетки.

3- Анафаза – образование дочерних хромосом и расхождение их к разным полюсам клетки.

4- Телофаза – достижение дочерними хромосомами полюсов клетки, сближение их, формирование ядерной оболочки, исчезновение нити веретена деления.

Значение митоза:

1- Генетическая стабильность.

2- Регенерация.

3- Бесполое размножение.

4- Рост многоклеточного организма.

5- Замещение отмерших клеток.

Мейоз

Мейоз – особый тип деления половых клеток при их созревании, при этом число хромосом уменьшается вдвое и становится гаплойдным.

Для примера рассмотрим созревание половых клеток у человека. В каждой клетке человеческого тела диплоидный набор хромосом составляет 46 (23 от отца и 23 от матери). Новый человеческий организм возникает в момент оплодотворения, т.е. слияния яйцеклетки матери, содержащей 23 хромосомы, и сперматозоида отца, также содержащего 23 хромосомы. В момент оплодотворения в зиготе – первой клетке будущего тела диплоидный набор хромосом.

Механизм мейоза

Мейоз представляет собой два следующих одно за другим деления генетического материала и цитоплазмы, перед которыми репликация происходит только один раз. Энергия и веществ, необходимые для обоих делений мейоза, накапливаются во время интерфаза «1», при этом интерфаз «2» практически отсутствуют.

Во время первого деления мейоза к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид: у человека 23 к одному полюсу, и 23 к другому. В профаза «1» происходит конъюгация хромосом., т.е. каждая хромосома «находит» гомологичную себе и сближается с ней. Во время этого контакта между отцовской и материнской хромосомами может происходить обмен идентичными участками. Это явление получило название кроссинговера .

Затем пары гомологичных хромосом выстраиваются в цитоплазме, образуя метафазную пластинку. В анафазе, следующей за метафазой, к противоположным полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из 2 хроматид.

Мейоз в рисунках.

Биологическое значение мейоза

1- образуется 4 гаплоидные клетки.

2- при кроссинговере увеличивается генетическое разнообразие половых клеток т.е. в основе мейоза лежит комбинированная изменчивость.

Сравнительная характеристика

Вопросы для сравнения

Митоз

1) Какие изменения происходят в ядре до начала деления (в интерфазе)?

Мейоз

Удвоение ДНК, синтез белков и других органических веществ клетки, удвоение органоидов клетки, синтез АТФ

2) Каковы фазы деления?

Удвоение ДНК (только перед мейозом I), синтез белков, синтез АТФ. Перед вторым делением интерфаза короткая, т.к. удвоения ДНК не происходит

3) Характерна ли конъюгация гомологических хромосом?

Профаза, метафаза, анафаза, телофаза

Два этапа деления:

Нет, не характерна

4) Какое число хромосом получает каждая дочерняя клетка?

1 деление профаза I, метафаза I, анафаза I, телофаза I;

Да, характерна конъюгация

n, гаплоидный (одинарный)

5) Где происходит данный процесс?

2 деление профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II

2n, диплоидный (двойной)

В зоне роста, в зоне деления соматических клеток (например, на кончике корня, в узлах и на верхушке побега рост стебля в длину, в камбиальном слое – рост корня и стебля в ширину, на концах трубчатых костей – рост костей в длину, в надкостнице – рост костей в ширину)

6) Какое значение имеет для существования вида?

В зоне созревания

Размножение одноклеточных организмов бесполым способом (путем деления), рост организмов, регенерация, передача наследственных признаков от материнского организма дочернему организму

Образуются новые половые клетки, предшествует половому размножению; эволюционное значение, характерна изменчивость в основном благодаря конъюгации

• лт