Клеточный цикл (митоз)
Подготовка к ЕГЭ
Жизненный цикл соматической клетки организма:
Для начала стоит определиться, что есть «соматическая клетка». Всего в нашем организме два типа клеток: соматические и половые. В соматических клетках диплоидный (удвоенный) набор хромосом, а в половых — гаплоидный. Половые клетки не делятся, поэтому представленный жизненный цикл справедлив только для соматической клетки. Проще говоря, соматическая клетка — это любая клетка нашего организма кроме сперматозоидов или яйцеклеток.
Жизненный цикл соматической клетки организма:
Весь жизненный цикл соматической клетки делится на две фазы: интерфаза (95% всей жизни клетки) и деление. Интерфаза в свою очередь состоит из трёх периодов: пресинтетического, синтетического и постсинтетического. Именно в такой последовательности:
1) Пресинтетический период: клетка увеличивается после деления, растёт, синтезирует РНК, подготавливается к синтетическому периоду. 2) Синтетический период: репликация ДНК (хромосомы становятся двухроматидными). 3) Постсинтетический период: накопление веществ и энергии, синтез АТФ, подготовка к делению, удвоение клеточного центра (центриолей).
Далее соматическая клетка вступает в деление — митоз. Митоз состоит из четырёх фаз.
Если мы смотрим на рисунок и видим такую картинку…
… то мы понимаем, что это одна хромосома, состоящая из двух хроматид. То есть это двухроматидная хромосома. Поэтому набор — 1n2c или просто n2c. Кстати, этот чёрный круг посередине — центромера. Её функция — соединение сестринских (принадлежащих одной хромосоме) хроматид.
Если же мы посмотрим на рисунок и увидим вот такое…
… то мы поймём, что это одна хромосома, состоящая из одной хроматиды. То есть это однохроматидная хромосома. Набор: 1n1c или просто nc.
Важно помнить : если перед нами одинаковые хромосомы, то мы считаем набор по обеим хромосомам !
Вот, например, картинка с РЕШУ ЕГЭ. Каждая хромосома (и черная, и белая) является двухроматидной. Значит набор у каждой хромосомы: n2c. Однако перед нами хромосомы одинакового размера.
Значит мы должны суммировать их наборы. Итак, 1n2c + 1n2c = 2n4c — вот набор данной клетки.
Приведём другой пример:
В данном случае перед нами на первый взгляд та же картинка. Но если присмотреться: хромосомы разные ! Это значит, что мы считаем хромосомный набор только по одной хромосоме (любой из них).
Хромосомы двухроматидные, значит набор у каждой — n2c. Это и есть набор данной клетки. 1 хромосома и 2 хроматиды.
Митоз
- Профаза митоза характеризуется спирализацией хромосом (из неупорядоченного хроматина образуются компактные хромосомы), расхождением центриолей к полюсам клетки и образованием веретена деления (фиолетовый), разрушением ядерной оболочки . Хромосомный набор: 2n4c.
Набор 2 n 4 c означает, что клетка содержит 2 гомологичные (одинаковые по форме, размеру) хромосомы, каждая из которых состоит из 2 хроматид.
Митоз. Профаза
- Профаза митоза характеризуется спирализацией хромосом (из неупорядоченного хроматина образуются компактные хромосомы), расхождением центриолей к полюсам клетки и образованием веретена деления (фиолетовый), разрушением ядерной оболочки. Хромосомный набор: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
Митоз. Профаза
Митоз. Метафаза
- Метафаза митоза характеризуется выстраиванием хромосом по экватору клетки. Такой порядок расположения хромосом называется метафазной пластинкой. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам (центромера — место скрепления хроматид у хромосомы). Хромосомный набор: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
Митоз. Метафаза
Митоз. Анафаза
- Анафаза митоза характеризуется сокращением нитей веретена деления. Они словно удочки, зацепившиеся за центромеры, притягивают хроматиды к полюсам. В результате сестринские (принадлежащие ранее к одной хромосоме) хроматиды расходятся к полюсам. Образовывается 4 однохроматидных равных по размеру хромосомы, поэтому набор 4n4c.
- 4n — потому что хромосомный набор временно удвоился, т. к. произошло расхождение сестринских хроматид. Сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.
- 4c — потому что число молекул ДНК при расхождении сестринских хроматид в клетке не изменилось, поэтому число молекул ДНК временно равняется числу хромосом. Хромосомы однохроматидные.
Митоз. Анафаза
Митоз. Телофаза
- Во время телофазы митоза происходит кариокинез (образование ядер). Также происходит разделение цитоплазмы ( цитокинез ) и образование 2 новых клеток. Теперь клеточный набор в каждой клетке: 2n2c. Происходит деспирализация хромосом и образование хроматина. Конец митоза.
- 2n — потому что при цитокинезе сестринские хромосомы оказываются в разных дочерних клетках ( их число уменьшается вдвое ), однако обе гомологичные хромосомы находятся в клетке. Набор диплоидный.
- 2c — потому что число молекул ДНК при цитокинезе уменьшилось вдвое. Хромосомы однохроматидные.
Митоз. Телофаза
Репликация в синтетическом периоде интерфазы
- Далее каждая клетка проходит собственный путь, о котором мы говорили в начале статьи: пресинтетический период, синтетический, постсинтетический… И снова митоз.
- Во время синтетического периода происходит репликация (редупликация) — удвоение ДНК. Однохроматидные хромосомы становятся двухроматидными: набор из 2n2c переходит в 2n4с, и цикл повторяется.
- В чём разница между хроматином и хромосомами?
- Хроматин:
- Деспирализованная ДНК. Существует во время интерфазы и в конце телофазы. Это активная форма ДНК, потому что с неё можно прочитать информацию — синтезировать белок.
- Хромосома:
- Спирализированная ДНК. Существует во время деления. Неактивная форма ДНК — считать информацию и синтезировать белок нельзя.
Мейоз
Мейоз состоит из двух делений. Первое деление называют редукционным — число хромосом уменьшается вдвое.
Профаза 1
- Профаза мейоза I характеризуется разрушением ядерной оболочки , расхождением центриолей по полюсам клетки и началом синтеза веретена деления. Также происходит спирализация хромосом. Далее с ними происходят следующие вещи:
- 1) Конъюгация: сближение гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы — это одинаковые по строению хромосомы, несущие одинаковые гены. Одна хромосома — от папы , другая — от мамы. Сблизившиеся гомологичные хромосомы называются бивалентами.
- 2) Кроссинговер: обмен участками гомологичных хромосом. На рисунке это показано тем, что красная хромосома взяла на себя часть голубой и наоборот. Они обмениваются участками, чтобы у новой клетки было новое сочетание генов. Чуть-чуть генов от папы, чуть-чуть — от мамы.
- Таким образом, набор клетки: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы перед мейозом произошла репликация ДНК.
Профаза 1
Метафаза I
- Метафаза мейоза I характеризуется прикреплением веретена деления к хромосомам и выстраиванием бивалентов вдоль экватора. Набор клетки: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная , обе гомологичные хромосомы находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
Метафаза I. Сравните с метафазой митоза :
- У митоза бивалентов нет, а нити веретена деления к каждой хромосоме прикрепляются с двух сторон. У мейоза же веретено деления к каждой хромосоме прикрепляется только с одной стороны.
Метафаза I
Анафаза I
- Как и в митозе, в анафазе мейоза I происходит сокращение веретена деления. Но к полюсам расходятся не сестринские хроматиды, а гомологичные хромосомы. Это происходит из-за того, что веретено деления прикрепилось только с одной стороны каждой хромосомы. В результате количество хромосом осталось тем же: две двухроматидные хромосомы. Поэтому набор: 2n4c.
- 2n — потому что клетка диплоидная, обе гомологичные хромосомы всё ещё находятся в клетке.
- 4c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК. Расхождения сестринских хроматид, как в митозе, не происходит, т. к. расходятся гомологичные хромосомы.
Анафаза I
Телофаза I
- Во время телофазы мейоза I происходит цитокинез (разделение цитоплазмы) и кариокинез (образование ядер). Также происходит деспирализация двухроматидных хромосом. Теперь набор у каждой образовавшейся новой клетки — n2c.
- n — потому что произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары ).
- 2с — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
- В перерыве между редукционным и вторым делением мейоза интерфаза очень короткая, и репликация молекул ДНК не происходит, но удваиваются центриоли. Набор у клетки, вступающей во второй этап мейоза — n2c.
Телофаза I
II деление мейоза
- Называется эквационным ( равным)
Профаза II
- Профаза мейоза II практически полностью идентична митозу. Единственное отличие: в клетке нет гомологичной хромосомы — она осталась во второй клетке. Поэтому набор: n2c. Профаза мейоза II характерна р азрушением ядерной оболочки, спирализацией хромосом , расхождением центриолей к полюсам клетки и образованием веретена деления (фиолетовый).
- n — потому что перед мейозом II произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары ).
- 2c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы перед мейозом произошла репликация ДНК, а в анафазу I к полюсам разошлись гомологичные двухроматидные хромосомы.
Профаза II
Метафаза II
- Во время метафазы мейоза II хромосомы выстраиваются по экватору, в то время как к их центромерам присоединяются нити веретена деления. Набор у каждой клетки: n2c. В отличие от метафазы редукционного деления, в данном случае веретено деление прикрепляется с обеих сторон.
- n — потому что произошло редукционное деление, и клетка получила гаплоидный набор хромосом (в клетке находится лишь одна гомологичная хромосома из пары ).
- 2c — потому что хромосомы двухроматидные, так как в синтетическом периоде интерфазы произошла репликация ДНК.
Метафаза II
Анафаза II
- Во время анафазы мейоза II сокращается веретено деления и к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды. Образуетс я две однохроматидные хромосомы: набор 2n2c.
- 2n — потому что хромосомный набор временно удвоился, т. к. произошло расхождение сестринских хроматид. Сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами . Однако первое деление мейоза было редукционным, а значит количество хромосом в анафазе мейоза II в 2 раза меньше, чем в митозе.
- 2c — потому что число молекул ДНК при расхождении сестринских хроматид в клетке не изменилось, поэтому число молекул ДНК временно равняется числу хромосом. Хромосомы однохроматидные.
Анафаза II
Телофаза II
- Во время т елофазы мейоза II происходит цитокинез и кариокинез. Однохроматидные хромосомы деспирализуются. Набор в каждой клетке: 1n1c.
- n — потому что при цитокинезе сестринские хромосомы оказываются в разных дочерних клетках ( их число уменьшается вдвое ), однако только одна из двух гомологичных хромосом находится в клетке, т. к. произошло редукционное деление. Набор диплоидный.
- c — потому что число молекул ДНК при цитокинезе уменьшилось вдвое. Хромосомы однохроматидные.
Телофаза II
Основные различия между митозом и мейозом
- 1) Митоз — одно деление, мейоз — два деления. 2) В анафазе митоза расходятся сестринские хроматиды, в анафазе мейоза I расходятся гомологичные хромосомы. 3) Между митозами происходит удвоение ДНК, между делениями мейоза репликации нет. 4) В результате митоза образуется 2 клетки, в результате мейоза — 4. 5) Клетки, получившиеся митозом, полностью идентичны материнской. 6) Клетки, получившиеся мейозом, содержат ДНК в 2 раза меньше, чем материнская клетка.
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке.
- Если вы видите одинаковые хромосомы, считайте набор по обеим. В данной клетке 2 хромосомы, каждая состоит из 2 хроматид. Значит набор тут: 2n4c.
метафаза митоза 2n4c
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке.
- Если вы видите близко расположенные друг к другу хромосомы ( биваленты ) — это профаза или метафаза мейоза I. Здесь нити веретена деления уже прикрепились к хромосомам, биваленты выстроены по экватору, а значит это — метафаза. Набор: 2n4c.
метафаза мейоза I 2n4c
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке.
- Если вы видите кроссинговер — это однозначно мейоз. В данном случае это анафаза мейоза I, так как происходит расхождение гомологичных хромосом. Набор — 2n4c.
анафаза мейоза I 2n4c
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке.
- Если вы видите разные по величине хромосомы, то набор считается исключительно по одинаковым хромосомам (допустим, только по чёрным). Так как они однохроматидные, набор — 2n2с. Перед нами анафаза мейоза II. (Потому что в анафазе митоза набор был бы 4n4c).
анафаза мейоза II 2n2c
Определение типа деления, фазы и хромосомного набора по картинке.
- Здесь мы видим разные по размеру хромосомы, поэтому считаем набор только по одинаковым. Так как хромосомы однохроматидные и их 4 штуки: набор 4n4c.
Очевидно, это анафаза митоза.