У якій із фаз мітозу відбувається потовщення. Короткий опис стадій та схеми поділу клітин за допомогою мітозу

Лекція №10

Кількість годин: 2

Мітоз

1. Життєвий цикл клітини

2. Мітоз. Стадії мітозу, їх тривалість та характеристика

3. Амітоз. Ендорепродукція

1. Життєвий цикл клітини

Клітини багатоклітинного організмунадзвичайно різноманітні за функціями, що виконуються. Відповідно до спеціалізації клітини мають різну тривалістьжиття. Так нервові клітини після завершення ембріогенезу перестають ділитися та функціонують протягом усього життя організму. Клітини інших тканин (кісткового мозку, епідермісу, епітелію тонкого кишечника) у процесі виконання своєї функції швидко гинуть і заміщаються новими внаслідок клітинного поділу.Розподіл клітин лежить в основі розвитку, зростання та розмноження організмів. Розподіл клітин також забезпечує самооновлення тканин протягом життя організму та відновлення їхньої цілісності після пошкодження. Існує два способи поділу соматичних клітин: амітозі мітоз. Переважно поширено не прямий поділклітин (мітоз). Розмноження за допомогою мітозу називають безстатевим розмноженням, вегетативним розмноженням або клонуванням.

Життєвий цикл клітини (Клітинний цикл) - Це існування клітини від розподілу до наступного розподілу або смерті. Тривалість клітинного циклув клітинах, що розмножуються, становить 10-50 год і залежить від типу клітин, їх віку, гормонального балансу організму, температури та інших факторів. Деталі клітинного циклу варіюють серед різних організмів. У одноклітинних організмів життєвий цикл збігається із життям особини. У безперервно розмножуються тканинних клітинахклітинний цикл збігається з мітотичним циклом.

Мітотичний цикл -сукупність послідовних та взаємопов'язаних процесіву період підготовки клітини до поділу та період поділу (рис 1). Відповідно до наведеного вище визначення Мітотичний циклподіляють на інтерфазуі Мітоз (грец. "Мітос" - нитка).

Інтерфаза- період між двома поділами клітини - підрозділяється на фази G 1 S та G 2 (нижче зазначена їх тривалість, типова для рослинних та тваринних клітин.). За тривалістю інтерфазу становить більшу частинуМітотичний цикл клітини. Найбільш варіабельні за часом G1 і G2-періоди.

G1 (від англ.grow- Зростати, збільшуватися). Тривалість фази становить 4-8 годин. Ця фаза починається відразу після утворення клітини. У цій фазі в клітині посилено синтезуються РНК та білки, підвищується активність ферментів, що беруть участь у синтезі ДНК. Якщо клітина надалі не ділиться, то переходить у фазу G 0 - Період спокою. З урахуванням періоду спокою клітинний цикл може тривати тижні чи навіть місяці (клітини печінки).

S (від анг.synthesis- Синтез).Тривалість фази становить 6-9 годин. Маса клітини продовжує збільшуватися, і відбувається подвоєння хромосомної ДНК. Дві спіралі старої молекули ДНК розходяться, і кожна стає матрицею синтезу нових ланцюгів ДНК. У результаті кожна з двох дочірніх молекул обов'язково включає одну стару спіраль та одну нову. Проте хромосоми залишаються одинарними за структурою, хоч і подвоєними по масі, оскільки дві копії кожної хромосоми (хроматиди) все ще з'єднані один з одним по всій довжині. Після завершення фази SМітотичний цикл клітина не відразу починає ділитися.

G 2 .У цій фазі у клітині завершується процес підготовки до мітозу: накопичується АТФ, синтезуються білки ахроматинового веретена, подвоюються центріолі. Маса клітини продовжує збільшуватися доти, доки вона приблизно вдвічі не перевищить початкову, а потім настає мітоз.

Мал. Мітотичний цикл: М- Мітоз, П - профаза, Мф -метафаза, А -анафаза, Т-телофаза, G 1 - Пресинтетичний період, S - синтетичний період, G 2 - постсинтетичний

2. Мітоз. Стадії мітозу, їх тривалість та характеристика. Мітоз умовно поділяють на чотири фази: профазу, метафазу, анафазу та телофазу.

Профаза.Дві центріолі починають розходитися до протилежних полюсів ядра. Ядерна мембрана руйнується; одночасно спеціальні білки поєднуються, формуючи мікротрубочки у вигляді ниток. Центріолі, розташовані тепер на протилежних полюсах клітини, організовують вплив на мікротрубочки, які в результаті вибудовуються радіально, утворюючи структуру, що нагадує по зовнішньому виглядуквітка айстри («зірка»). Інші нитки з мікротрубочок протягуються від однієї центріолі до іншої, утворюючи веретено поділу. У цей час хромосоми спіралізуються і внаслідок цього товщають. Вони добре видно в світловому мікроскопі, особливо після фарбування. Зчитування генетичної інформації з молекул ДНК стає неможливим: синтез РНК припиняється, ядерце зникає. У профазі хромосоми розщеплюються, але хроматиди все ще залишаються попарно скріпленими в зоні центроміри. Центроміри теж організовують вплив на нитки веретена, які тепер тягнуться від центріолі до центроміру і від неї до іншої центріолі.

Метафаза.У метафазі спіралізація хромосом досягає максимуму, і укорочені хромосоми прямують до екватора клітини, розташовуючись на рівній відстані від полюсів. Утворюється екваторіальна, або метафазна, платівка.На цій стадії мітозу виразно видно структуру хромосом, їх легко порахувати та вивчити їх індивідуальні особливості. У кожній хромосомі є область первинної перетяжки - центроміра, до якої під час мітозу приєднуються нитка веретена поділу та плечі. На стадії метафази хромосома складається з двох хроматид, з'єднаних між собою лише області центроміри.

Мал. 1. Мітоз рослинної клітини. А -інтерфаза;
Б, В, Р, Д- профаза; Е,Ж-метафаза; 3, І - анафаза; К, Л,М-телофаза

У анафазев'язкість цитоплазми зменшується, центроміри роз'єднуються, і з цього моменту хроматиди стають самостійними хромосомами. Нитки веретена поділу, прикріплені до центромірів, тягнуть хромосоми до полюсів клітини, а плечі хромосом при цьому пасивно йдуть за центроміром. Таким чином, в анафазі подвоєних хроматиди ще в інтерфазі хромосом точно розходяться до полюсів клітини. У цей момент у клітині знаходяться два диплоїдні набори хромосом (4n4с).

Таблиця 1. Мітотичний цикл та мітоз

У телофазіХромосоми розкручуються, деспіралізуються. З мембранних структурЦитоплазми утворюється ядерна оболонка. У цей час відновлюється ядерце. На цьому завершується розподіл ядра (каріокінез), потім відбувається розподіл тіла клітини (або цитокінез). При розподілі тварин клітин на їх поверхні в площині екватора з'являється борозна, що поступово заглиблюється і поділяє клітину на дві половини. дочірні клітини, у кожній з яких є по ядру. У рослин поділ відбувається шляхом утворення так званої клітинної пластинки, що розділяє цитоплазму: вона виникає в екваторіальній ділянці веретена, а потім росте на всі боки, досягаючи клітинної стінки(Тобто росте зсередини назовні). Клітинна платівка формується з матеріалу, що постачається ендоплазматичною мережею. Потім кожна з дочірніх клітин утворює на своїй стороні клітинну мембрану і нарешті на обох сторонах пластинки утворюються целюлозні клітинні стінки. Особливості протікання мітозу у тварин та рослин наведено у таблиці 2.

Таблиця 2. Особливості мітозу у рослин та у тварин

Так із однієї клітини формуються дві дочірні, у яких спадкова інформаціяточно копіює інформацію, що у материнській клітині. Починаючи з першого мітотичного поділу заплідненої яйцеклітини (зиготи) всі дочірні клітини, що утворилися в результаті мітозу, містять однаковий набір хромосом і ті самі гени. Отже, мітоз - це спосіб поділу клітин, який полягає в точному розподілі генетичного матеріалу між дочірніми клітинами. В результаті мітозу обидві дочірні клітини отримують диплоїдний набірхромосом.

Весь процес мітозу займає здебільшого від 1 до 2 годин. Частота мітозу в різних тканинах і у різних видіврізна. Наприклад, у червоному кістковому мозкулюдини, де кожну секунду утворюється 10 млн. еритроцитів, кожну секунду має відбуватися 10 млн. мітозів. А в нервової тканиниМітози вкрай рідкісні: так, у центральній нервової системиклітини переважно перестають ділитися вже у перші місяці після народження; а в червоному кістковому мозку, в епітеліальній вистилці травного трактута в епітелії ниркових канальціввони діляться остаточно життя.

Регулювання мітозу, питання про пусковий механізм мітозу.

Фактори, що спонукають клітину до мітозу, точно не відомі. Але вважають, що велику роль відіграє фактор співвідношення обсягів ядра та цитоплазми (ядерно-плазмове співвідношення). За деякими даними, клітини, що відмирають, продукують речовини, здатні стимулювати поділ клітини. Білкові фактори, що відповідають за перехід у фазу М, спочатку були ідентифіковані на основі експериментів зі злиття клітин. Злиття клітини, що знаходиться в будь-якій стадії клітинного циклу, з клітиною, що знаходиться в М фазі, призводить до входження ядра першої клітини в М фазу. Це означає, що в клітині, що знаходиться в М фазі, існує цитоплазматичний фактор, здатний активувати М фазу. Пізніше цей фактор був вдруге виявлений в експериментах з перенесення цитоплазми між ооцитами жаби, що знаходяться на різних стадіяхрозвитку і був названий "фактором дозрівання" MPF (maturation promoting factor). Подальше вивчення MPF показало, що цей білковий комплекс детермінує всі події М-фази. На малюнку показано, що розпад ядерної мембрани, конденсація хромосом, збирання веретену, цитокінез регулюються MPF.

Мітоз гальмується високою температурою, високими дозами іонізуючої радіації, дією рослинних отрут. Одна з таких отрут називається колхіцин. З його допомогою можна зупинити мітоз на стадії метафазної платівки, що дозволяє підрахувати число хромосом і дати кожній з них індивідуальну характеристику, тобто провести каріотипування.

4. Амітоз. Ендорепродукція

Амітоз (від грец. а - запереч. частка і мітоз) -пряме поділ інтерфазного ядра шляхом перешнурування без перетворення хромосом. При амітозі немає рівномірне розбіжність хроматид до полюсів. І цей поділ не забезпечує утворення генетично рівноцінних ядер та клітин. Порівняно з мітозом амітоз більш короткочасний та економічний процес. Амітотичний поділ може здійснюватися кількома способами. Найбільш поширений тип амітозу - це перешнурування ядра на дві частини. Цей процес починається з поділу ядерця. Перетяжка заглиблюється, і ядро ​​поділяється надвоє. Після цього починається розподіл цитоплазми, проте це відбувається не завжди. Якщо амітоз обмежується лише розподілом ядра, це призводить до утворення дво- і багатоядерних клітин. При амітозі може відбуватися брунькування і фрагментація ядер.

Клітина, яка зазнала амітозу, надалі не здатна вступити в нормальний мітотичний цикл.

Амітоз зустрічається в клітинах різних тканин рослин і тварин. У рослин амітотичний поділ досить часто зустрічається в ендоспермі, в клітинах корінців, що спеціалізуються, і в клітинах запасають тканин. Амітоз також спостерігається у високоспеціалізованих клітинах з ослабленою життєздатністю або дегенеруючих, при різних патологічних процесах, таких як злоякісне зростання, запалення тощо.

Основним процесом у підготовці клітини до мітозу є реплікація ДНК та подвоєння хромосом. Але синтез ДНК і мітоз безпосередньо пов'язані, т.к. остаточний синтез ДНК не є безпосередньою причиною вступу клітини до мітозу. Тому в ряді випадків клітини після подвоєння хромосом не діляться, ядро ​​і всі клітини збільшуються в обсязі, стають поліплоїдними. Таке явище - редуплікація хромосом, без поділу, виробилася у процесі еволюції як засіб, який би зростання органів без збільшення числа клітин. Усі випадки, коли відбувається редуплікація хромосом або реплікація ДНК, але не настає мітоз, називаються ендорепродукції.Клітини стають поліплоїдними. Як постійний процес ендорепродукція спостерігається у клітинах печінки, епітелію. сечовивідних шляхівссавців. В разі ендомітозуХромосоми після редуплікації стають видно, але ядерна оболонка не руйнується.

Якщо клітини, що діляться, на деякий час охолодити або пропрацювати їх якоюсь речовиною, що руйнує мікротрубочкиверетена (наприклад, колхіцином), то розподіл клітин припиниться. При цьому зникне веретено, а хромосоми без розходження дополюсам продовжуватимуть цикл своїх перетворень: вони почнутьнабухати, одягатися ядерною оболонкою. Так виникають за рахунокоб'єднання всіх наборів хромосом, що не розійшлися, великінові ядра. Вони, звичайно, будуть містити спочатку 4п числохроматид та відповідно 4с кількість ДНК. За визначенням,це не диплоїдна, а тетраплоидная клітина. Такі поліпло ідніклітини можуть зі стадії gi переходити в S-період і, якщо прибрати колхіцин, знову ділитися мітотичним шляхом, даючи вженащадків із 4 п числом хромосом. В результаті можна отриматиполіплоїдні клітинні лініїрізної величини плоїдності.Цей прийом часто використовується для одержання поліплоїдних рослин.

Як виявилося, у багатьох органах і тканинах нормальних діплоїдних організмів тварин і рослин зустрічаються клітиниз великими ядрами, кількість ДНК у яких кратно більша2 п. При розподілі таких клітин видно, що кількість хромосому них також кратно збільшено в порівнянні зі звичайними диплоідними клітинами. Ці клітини є результатом соматичської поліплоїдії. Часто це явище називають ендорепродук цією- - Поява клітин зі збільшеним вмістом ДНК.Поява подібних клітинвідбувається внаслідок відсутностізагалом чи незавершеності окремих етапів мітозу. Сущеє кілька точок у процесі мітозу, блокада якихпризведе до його зупинки та до появи поліплоїдних клітин.Блок може наступити при переході від З 2 -періоду до власногоале мітозу, зупинка може статися в профазі та метафазі,останньому випадку часто відбувається порушення цілісності веретена поділу. Нарешті, порушення цитотомії також можуть бутикратити поділ, що призведе до появи двоядерних і поліплоїдних клітин.

При природної блокадимітозу на самому його початку, припереході G 2 - профази, клітини приступають до наступного циклуреплікації, що призведе до прогресивного збільшенняособи ДНК в ядрі. При цьому не спостерігається жодних морфологічних особливостей таких ядер, крім великих розмірів.При збільшенні ядер у них не виявляються хромосоми мітотиного типу. Часто такий тип ендорепродукції без мітотичної конденції хромосом зустрічається у безхребетних тварин, обна ружівається він також і у хребетних тварин, і у рослин.У безхребетних в результаті блоку мітозу ступінь поліплоїдії може досягати величезних значень. Так, у гігантськихнейронах молюска тритонії, ядра яких досягають величинидо 1 мм (!), міститься більше 2-10 5 гаплоїдних наборів ДНК.Іншим прикладом гігантської поліплоїдної клітини,що у результаті редуплікації ДНК без вступу клеструм у мітоз, може слугувати клітина шовкоотделительной залозишовкового шовкопряда. Її ядро ​​має химерну гіллястуформу і може містити величезні кількостіДНК. Гігантськіклітини стравоходу аскариди можуть містити до 100000сДНК.

Особливий випадокендорепродукції являє собою збільшенняня плоїдності шляхом політенії. При політінні в S -період при реплікації ДІК нові дочорні хромосоми продовжують залишатися в деспіралізованомустані, але розташовуються один біля одного, не розходяться іне зазнають мітотичної конденсації. В такомуІстинно інтерфазний вид хромосоми знову вступають у наступний цикл реплікації, знову подвоюються і не розходяться. застатечно в результаті реплікації та нерозбіжності хромосомнихниток утворюється багатонитчаста, політенна структура хромосоми інтерфазного ядра. Остання обставина необхідна підчеркнути, оскільки такі гігантські політенні хромосоми ніколи не беруть участь у мітозі, більше того - це істинно інтерфазні хромосоми, що беруть участь у синтезі ДНК і РНК.Від мітотичних хромосом вони різко відрізняються і за розміром.рам: у кілька разів товщі мітотичних хромосом черезтого, що складаються з пучка множинних хро, що не розійшлисяматид - за обсягом політені хромосоми дрозофіли у 1000 разів «Більше мітотичних. Вони в 70-250 разів довші за мітотичні.через те, що в інтерфазному стані хромосоми менше кон денсовані (спіралізовані), ніж мітотичні хромосоми.Крім того, у двокрилих їх загальне числоу клітинах одногаплоїдному через те, що при політенізації відбувається об'єм. діння, кон'югація гомологічних хромосом. Так, у дрозофілиу диплоїдній соматичній клітині 8 хромосом, а в гігантськійклітці слинної залози - 4. Зустрічаються гігантські поліплоїдні ядра з політенними хромосомами у деяких личинок двокрилих комах у кліткуках слинних залоз, кишечника, мальпігієвих судин, жировоготіла і т.д. Описано політені хромосоми в макронуклеусі інфузостилоніхії. Найкраще цей тип ендорепродукції вивчений у комах.Було підраховано, що у дрозофіли у клітинах слинних залозможе статися до 6-8 циклів редуплікації, що призведе дозагальної плідності клітини, що дорівнює 1024. У деяких хірономід(їх личинку називають мотилем) плідність у цих клітинах досягає 8000-32000. У клітинах політенні хромосоми починаютьбути видно після досягнення політенії в 64-128 п, до цьоготакі ядра нічим, крім розміру, не відрізняються від оточуючихдиплоїдних ядер.

Відрізняються політені хромосоми та своєю будовою: вони структурно неоднорідні по довжині, складаються з дисків, міждис.кових ділянок та пуфів. Малюнок розташуваннядиски строго характерні для кожної хромосоми і відрізняютьсянавіть у близьких видів тварин. Диски є ділянками конденсованого хроматіна. Диски можуть відрізнятися один від одного за товщиною. Загальна їх кількість у політенних хромосом хірономід досягає 1,5-2,5 тис.У дрозофіл є близько 5 тис. дисків.Диски розділені міждисковими просторами, що складаються, так само як і диски, з фібрил хроматину, тільки рихлішаупакованих. На політенних хромосомах двокрилих часто видно здуття,пуфи. Виявилося, що пуфи виникають на місцях деяких дисків за рахунок їх деконденсації та розпушування. У пуфах виявляєється РНК, яка там-таки і синтезується.Малюнок розташування та чергування дисків на політенних хромосомах постійний і не залежить ні від органу, ні від вікутварини. Це є гарною ілюстрацією однаковості якості генетичної інформації у кожній клітині організму.Пуфи є тимчасовими утвореннями на хромосомах, і в процесі розвитку організму існує певна послідовність у їх появі та зникненні на генітично різних ділянкахХромосоми. Ця послідовністьність різна для різних тканин. Наразі доведено, щоутворення пуфів на політенних хромосомах - це виразгенної активності: у пуфах синтезуються РНК, необхіднідля проведення білкових синтезів на різних етапахрозвитку комахи. У природних умовах у двокрилих особливо активні вщодо синтезу РНК два найбільші пуфи, так називаємої кільця Бальбіані, який описав їх 100 років тому.

В інших випадках ендорепродукції поліплоїдні клітини візникають внаслідок порушень апарату поділу - веретена:у своїй відбувається мітотична конденсація хромосом. Таке явище зветься ендомітоз,тому що конденсація хромосом та їх зміни відбуваються всередині ядра, без зникненняядерної оболонки.Вперше явище ендомітозу було добре вивчене в клітинах:різних тканин водяного клопа - геррії. На початку ендомітоза хромосоми конденсуються, завдяки чому стають хорошо помітні всередині ядра, потім хроматиди відокремлюються,витягуються. Ці стадії за станом хромосом можуть відповідати ти профазі і метафазі звичайного мітозу. Потім хромосомив таких ядрах зникають, і ядро ​​набуває вигляду звичайного інтерфазного ядра, але розмір його збільшується відповідно до увелиттям плоїдності. Після чергової редуплікації ДНК повторюється такий цикл ендомітозу. В результаті можуть виникнутиполіплоїдні (32 п) і навіть гігантські ядра.Подібний тип ендомітозу описаний при розвитку макронуклеусов у деяких інфузорій, у цілого ряду рослин.

Результат ендорепродукції: поліплоїдія та збільшення розмірів клітини.

Значення ендорепродукції: не переривається діяльність клітини. Так, наприклад, справіня нервових клітинпризвело б до тимчасового вимкнення їхфункцій; ендорепродукція дозволяє без перерви у функціонуванніванні наростити клітинну масу і тим самим збільшити об'ємним роботи, що виконується однією клітиною.

збільшення продуктивності клітин.

Розмноження клітин – одна з найважливіших біологічних процесів, є необхідною умовоюіснування всього живого. Репродукція здійснюється шляхом поділу вихідної клітини.

Клітина– це найменша морфологічна одиниця будови будь-якого живого організму, здатна до самовиробництва та саморегуляції. Час її існування від поділу до загибелі або наступної репродукції називається клітинним циклом.

Тканини та органи складаються з різних клітин, які мають свій період існування. Кожна з них росте та розвивається, щоб забезпечувати життєдіяльність організму. Тривалість мітотичного періоду різна: клітини крові та шкіри входять у процес поділу кожні 24 години, а нейрони здатні до репродукції тільки у новонароджених, а потім зовсім втрачають здатність до розмноження.

Існує 2 види поділу - пряме і непряме. Соматичні клітини розмножуються непрямим шляхом, гамет або статевим клітинам властивий мейоз (прямий поділ).

Мітоз - непрямий поділ

Мітотичний цикл

Мітотичний цикл включає 2 послідовні етапи: інтерфазу і мітотичний поділ.

Інтерфаза(Стадія спокою) – підготовка клітини до подальшого поділу, де відбувається дублювання вихідного матеріалу, з подальшим його рівномірним розподілом між новоствореними клітинами. Вона включає 3 періоди:

• • Пресинтетичний(G-1) G - від англійського gar, тобто проміжок, йде підготовка до подальшого синтезу ДНК, вироблення ферментів. Експериментально проводилося пригнічення першого періоду, внаслідок чого клітина не вступала в наступну фазу.
  • Синтетичний(S) - основа клітинного циклу. Відбувається реплікація хромосом та центріолей клітинного центру. Лише після цього клітина може перейти до мітозу.
  • Постсинтетичний(G-2) або премітотичний період - відбувається накопичення іРНК, яка потрібна для настання власне мітотичного етапу. У G-2 період синтезуються білки (тубуліни) - основна складова мітотичного веретена.

Після закінчення премітотичного періоду починається Мітотичний поділ. Процес включає 4 фази:

1. Профаза- У цей період руйнується ядерце, розчиняється мембрана ядра (нуклеолема), центріолі розташовуються на протилежних полюсах, формуючи апарат для поділу. Має дві підфази:
   • рання— видно ниткоподібні тіла (хромосоми), вони ще чітко відокремлені друг від друга;
   • пізня- Простежуються окремі частини хромосом.
2. Метафаза- Починається з моменту руйнування нуклеолеми, коли хромосоми хаотично лежать в цитоплазмі і тільки починають рухатися до екваторіальної площини. Поміж собою всі пари хроматид пов'язані у місці центроміри.
3. Анафаза– одночасно роз'єднуються всі хромосоми і рухаються до протилежних точок клітини. Це коротка та дуже важлива фаза, оскільки саме в ній відбувається точний розділ генетичного матеріалу.
4. Телофаза- Хромосоми зупиняються, знову утворюється ядерна мембрана, ядерця. Посередині утворюється перетяжка, вона поділяє тіло материнської клітини на дві дочірні, завершуючи Мітотичний процес. У новостворених клітинах знову починається G-2 період.

Мейоз - прямий поділ

Існує особливий процесрепродукції, що зустрічається лише у статевих клітинах (гаметах) – це мейоз (прямий поділ). відмінною рисоюйому є відсутність інтерфази. Мейоз з однієї вихідної клітини дає чотири з гаплоїдним набором хромосом. Весь процес прямого поділу включає два послідовні етапи, які складаються з профази, метафази, анафази та телофази.

Перед початком профази у статевих клітинах відбувається подвоєння вихідного матеріалу, таким чином вона стає тетраплоідною.

Профаза 1:

1. Лептотена- Хромосоми проглядаються у вигляді тоненьких ниток, відбувається їх скорочення.
2. Зіготена- стадія кон'югації гомологічних хромосом, як наслідок утворюються біваленти. Кон'югація важливий моментмейози, хромосоми максимально зближуються один з одним, щоб здійснити кросинговер.
3. Пахітена- відбувається потовщення хромосом, їх все більше вкорочення, йде кросинговер (обмін генетичною інформацієюміж гомологічними хромосомами, це основа еволюції та спадкової мінливості).
4. Диплотена– стадія подвоєних ниток, хромосоми кожного бівалента розходяться, зберігаючи зв'язок лише області перехреста (хиазмы).
5. Діакінез— ДНК починає конденсуватися, хромосоми стають дуже короткими і розходяться.

Профаза закінчується руйнуванням нуклеолеми та формуванням веретена поділу.

Метафаза 1: біваленти розташовані посередині клітини.

Анафаза 1:до протилежних полюсів рухаються подвоєні хромосоми.

Телофаза 1:завершується процес поділу, клітини отримують по 23 біваленти.

Без подальшого подвоєння матеріалу клітина входить у другий етапподілу.

Профаза 2: знову повторюються всі процеси, які були в профазі 1,а саме конденсація хромосом, що хаотично розташовуються між органелами.

Метафаза 2: дві хроматиди, з'єднані в місці перехреста (уніваленти), розташовуються в екваторіальній площині, створюючи платівку, названу метафазною.

Анафаза 2:- Унівалент поділяється на окремі хроматиди або монади, і вони прямують до різних полюсів клітини.

Телофаза 2: процес поділу завершується, формується ядерна оболонка, і кожна клітина отримує 23 хроматиди.

Мейоз – важливий механізм у житті всіх організмів. В результаті такого поділу ми отримуємо 4 гаплоїдні клітиниякі мають половину потрібного набору хроматид. Під час запліднення дві гамети утворюють повноцінну диплоїдну клітину, зберігаючи властиву їй каріотип.

Важко уявити наше існування без мейотичного поділу, інакше всі організми з кожним наступним поколінням отримували б подвоєні набори хромосом.

1. Дайте визначення понять.
Інтерфаза- Фаза підготовки до мітотичного поділу, коли відбувається подвоєння ДНК.
Мітоз- це поділ, в результаті якого відбувається строго однаковий розподіл точно скопійованих хромосом між дочірніми клітинами, що забезпечує утворення генетично ідентичних клітин.
Життєвий цикл - Період життя клітини від моменту її виникнення в процесі поділу до загибелі або кінця наступного поділу.

2. Чим зростання одноклітинних організмів відрізняється від зростання багатоклітинних?
Зростання одноклітинного організму – це збільшення розмірів та ускладнення будови окремої клітини, А зростання багатоклітинних - це також і активний поділ клітин - збільшення їх кількості.

3. Чому в життєвому цикліклітки обов'язково існує інтерфаза?
В інтерфазі відбувається підготовка до поділу та подвоєння ДНК. Якби його не відбувалося, то при кожному розподілі клітини кількість хромосом зменшувалася б удвічі, і досить скоро в клітині взагалі не залишилося б хромосом.

4. Заповніть кластер "Фази мітозу".

5. Використовуючи рисунок 52 у § 3.4, заповніть таблицю.

6. Складіть синквейн до терміну "мітоз".
Мітоз
Чотирьохфазний, рівномірний
Ділить, розподіляє, дробить
Постачає генетичний матеріал дочірнім клітинам
Клітинний поділ.

7. Встановіть відповідність між фазами мітотичного циклу та подіями, що відбуваються в них.
Фази
1. Анафаза
2. Метафаза
3. Інтерфаза
4. Телофаза
5. Профаза
Події
A. Клітина росте, утворюються органоїди, подвоюється ДНК.
Б. Хроматиди розходяться та стають самостійними хромосомами.
B. Починається спіралізація хромосом, руйнується ядерна оболонка.
Г. Хромосоми розташовуються в екваторіальній площині клітини. Нитки веретена поділу приєднуються до центромірів.
Д. Зникає веретено поділу, формуються ядерні оболонки, хромосоми розкручуються.

8. Чому завершення мітозу – розподіл цитоплазми відбувається по-різному у тварин та рослинних клітинах?
У тварин клітинах немає клітинної стінки, вони клітинна мембраназанурюється всередину, і клітина ділиться шляхом перетяжки.
У клітинах рослин мембрана формується в екваторіальній площині всередині клітини і, поширюючись до периферії, ділить клітину навпіл.

9. Чому в мітотичному циклі інтерфаза займає набагато більше тривалий час, Чим саме поділ?
Під час інтерфази клітина посилено готується до мітозу, у ній йдуть процеси синтезу, подвоєння ДНК, клітина росте, проходить її життєвий цикл, не включаючи сам поділ.

10. Виберіть правильну відповідь.
Тест 1.
В результаті мітозу з однієї диплоїдної клітиниутворюються:
4) 2 диплоїдні клітини.

Тест 2.
Розподіл центромір і розбіжність хроматид до полюсів клітини відбувається в:
3) анафазі;

Тест 3.
Життєвий цикл - це:
2) життя клітини від поділу до кінця наступного поділу чи смерті;

Тест 4.
Який термін написано з орфографічною помилкою?
4) тілафаза.

11. Поясніть походження та загальне значенняслова (терміну), спираючись на значення коріння, його складових.

12. Виберіть термін і поясніть, наскільки його сучасне значення відповідає початковому значенню його коріння.
Вибраний термін – інтерфаза.
Відповідність. Термін відповідає і означає період між фазами мітозу, коли відбувається підготовка до поділу.

13. Сформулюйте та запишіть основні ідеї § 3.4.
Життєвий цикл - це життя клітини від поділу до кінця наступного поділу або смерті. Між поділами клітина готується до нього під час інтерфази. Саме тоді відбувається синтез речовин, подвоєння ДНК.
Клітина ділиться мітозом. Він складається з 4 стадій:
Профаза.
Метафаза.
Анафаза.
Телофаза.
Мета мітозу: в результаті його з 1 материнської клітини утворюються 2 дочірні з ідентичним набором генів. Кількість генетичного матеріалу та хромосом при цьому залишається однаковим, забезпечується генетична стабільність клітин.

Мітоз- Основний спосіб розподілу еукаріотичних клітин, при якому спочатку відбувається подвоєння, а потім рівномірний розподіл між дочірніми клітинами спадкового матеріалу.

Мітоз є безперервним процесом, в якому виділяють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу. Перед мітозом відбувається підготовка клітини до поділу або інтерфазу. Період підготовки клітини до мітозу і власне мітоз разом складають Мітотичний цикл. Нижче наводиться коротка характеристикафаз циклу.

Інтерфазаскладається з трьох періодів: пресинтетичного, або постмітотичного, - G1, синтетичного - S, постсинтетичного, або премітотичного, - G2.

Пресинтетичний період (2n 2c, де n- Число хромосом, з- Число молекул ДНК) - зростання клітини, активізація процесів біологічного синтезу, підготовка до наступного періоду.

Синтетичний період (2n 4c) - Реплікація ДНК.

Постсинтетичний період (2n 4c) - підготовка клітини до мітозу, синтез та накопичення білків та енергії для майбутнього поділу, збільшення кількості органоїдів, подвоєння центріолей.

Профаза (2n 4c) - демонтаж ядерних мембран, розходження центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, «зникнення» ядерців, конденсація двороматидних хромосом.

Метафаза (2n 4c) - вибудовування максимально конденсованих двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом.

Анафаза (4n 4c) - Поділ двороматидних хромосом на хроматиди і розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами).

Телофаза (2n 2cу кожній дочірній клітині) - деконденсація хромосом, утворення навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія). Цитотомія в тваринних клітинах відбувається за рахунок борозни розподілу, у рослинних клітинах - за рахунок клітинної платівки.

1 - профаза; 2 - метафаза; 3 - анафаза; 4 - телофаза.

Біологічне значення мітозу.Дочірні клітини, що утворилися в результаті цього способу поділу, є генетично ідентичними материнській. Мітоз забезпечує сталість хромосомного наборуу ряді поколінь клітин. Лежить в основі таких процесів, як зростання, регенерація, безстатеве розмноженнята ін.

- це особливий спосібподілу еукаріотичних клітин, в результаті якого відбувається перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз і двох послідовних поділів, яким передує одноразова реплікація ДНК.

Перший мейотичний поділ (мейоз 1)називається редукційним, оскільки саме під час цього поділу відбувається зменшення числа хромосом удвічі: з однієї диплоїдної клітини (2 n 4c) утворюються дві гаплоїдні (1 n 2c).

Інтерфаза 1(на початку - 2 n 2c, в кінці - 2 n 4c) – синтез та накопичення речовин та енергії, необхідних для здійснення обох поділів, збільшення розмірів клітини та числа органоїдів, подвоєння центріолей, реплікація ДНК, яка завершується у профазі 1.

Профаза 1 (2n 4c) - демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, «зникнення» ядерців, конденсація двороматидних хромосом, кон'югація гомологічних хромосом та кросинговер. Кон'югація- процес зближення та переплетення гомологічних хромосом. Пару кон'югуючих гомологічних хромосом називають бівалентом. Кросинговер – процес обміну гомологічними ділянками між гомологічними хромосомами.

Профаза 1 поділяється на стадії: лептотену(Завершення реплікації ДНК), зиготена(кон'югація гомологічних хромосом, утворення бівалентів), пахітена(кросинговер, перекомбінація генів), диплотена(Виявлення хіазм, 1 блок овогенезу у людини), діакінез(Терміналізація хіазм).

1 - лептотену; 2 - зиготена; 3 - пахітена; 4 - Диплотен; 5 - діакінез; 6 - метафаза 1; 7 - анафаза 1; 8 - телофаза 1;
9 - профаза 2; 10 - метафаза 2; 11 - анафаза 2; 12 - телофаза 2.

Метафаза 1 (2n 4c) - вибудовування бівалентів в екваторіальній площині клітини, прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом.

Анафаза 1 (2n 4c) - випадкова незалежна розбіжність двороматидних хромосом до протилежних полюсів клітини (з кожної пари гомологічних хромосом одна хромосома відходить до одного полюса, інша - до іншого), перекомбінація хромосом.

Телофаза 1 (1n 2cу кожній клітині) - утворення ядерних мембран навколо груп двороматидних хромосом, поділ цитоплазми. У багатьох рослин клітина з анафази 1 відразу переходить у профазу 2.

Другий мейотичний поділ (мейоз 2)називається екваційним.

Інтерфаза 2, або інтеркінез (1n 2c), являє собою коротку перерву між першим і другим мейотичним поділом, під час якого не відбувається реплікація ДНК. Характерна тваринам клітин.

Профаза 2 (1n 2c) - демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу.

Метафаза 2 (1n 2c) - вибудовування двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом; 2 блок овогенезу у людини.

Анафаза 2 (2n 2з) — поділ двороматидних хромосом на хроматиди та розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами), перекомбінація хромосом.

Телофаза 2 (1n 1cв кожній клітині) - деконденсація хромосом, утворення навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія) з утворенням в результаті чотирьох гаплоїдних клітин.

Біологічне значення мейозу.Мейоз є центральною подією гаметогенезу у тварин та спорогенезу у рослин. Будучи основою комбінативної мінливості, мейоз забезпечує генетична різноманітністьгамет.

Амітоз

Амітоз- Прямий поділ інтерфазного ядра шляхом перетяжки без утворення хромосом, поза мітотичного циклу. Описаний для старіючих, патологічно змінених та приречених на загибель клітин. Після амітозу клітина не здатна повернутися до нормального мітотичного циклу.

Клітинний цикл

Клітинний циклжиття клітини від моменту її появи до поділу або смерті. Обов'язковим компонентом клітинного циклу є мітотичний цикл, який включає період підготовки до поділу і власне мітоз. Крім цього, у життєвому циклі є періоди спокою, під час яких клітина виконує властиві їй функції та обирає подальшу долю: загибель або повернення мітотичний цикл.

Перейти до лекції №12«Фотосинтез. Хемосинтез»

Перейти до лекції №14«Розмноження організмів»

Профаза. У профазі відбувається конденсація хромосом і вони стають видимими при світловій мікроскопії. Хромосоми в міру компактизації ДНП набувають будови ниток, що добре фарбуються. Число хромосом дорівнює 4n, що відповідає кількості ДНК 4с. У зв'язку з інактивацією генів в області ядерного організатора та пригніченням синтезу РНК у профазі відзначається зникнення ядерців. Ядерна оболонка поступово розпадається на фрагменти та дрібні мембранні бульбашки. При цьому до протилежних полюсів клітини розходяться центріолі.
У сателітному ділянці материнської центріоліпочинається утворення мікротрубочок, у тому числі формуються нитки веретена поділу.

Метафаза. Характерною подією метафази є переміщення хромосом в екваторіальну площину веретена. Тут вони розташовуються строго закономірно, утворюючи метафазну платівку (при погляді на веретено поділу збоку). Якщо розглядати групу метафазних хромосом з боку полюсів веретена, то чітко виступає постать, що нагадує зірку (так звана материнська зірка). У цей період можна визначити число, форму та розміри хромосом (d-хромосом, подвійних хромосом), що становлять метафазну пластинку.
До кінця метафазипоздовжні половинки хромосом (сестринські хроматиди) відокремлюються протягом усього, крім зони первинної перетяжки.

Для кожного виду тваринхарактерно строго постійне число хромосом в соматичних клітинах. Для людини воно дорівнює 46. По довжині хромосом розрізняють чергування пофарбованих та незабарвлених ділянок. При цьому кожна хромосома відрізняється неповторним малюнком диференціального фарбування. Хромосоми людини поділяються на 7 груп за їх розмірами та особливостями будови (А, В, С, D, Е, F, G) та кожна хромосома має свій номер. Сукупність ознак будови хромосом, їх розмірів та числа становить те, що називають каріотипом.

Анафазавключає процес розбіжності хромосом до полюсів клітини, що ділиться. Механізм руху хромосом пояснюється гіпотезою ковзних ниток, згідно з якою нитки веретена, що складаються з мікротрубочок, взаємодіючи один з одним і з скорочувальними білками, тягнуть хромосоми до полюсів. Швидкість руху хромосом досягає 0,2-0,5 мкм/хв, а вся анафаза продовжується 2-3 хв. Анафаза закінчується переміщенням двох ідентичних наборів хромосом (s-хромосом, або одиночних хромосом) до полюсів, де вони зближуються, утворюючи фігури, що нагадують на вигляд (якщо дивитися з боку полюса) зірки. Ці постаті називають дочірніми зірками.

Так як хромосомні зіркиутворюються у кожного з полюсів, цю стадію мітозу іноді називають стадією подвійної зірки (діастер), або стадією дочірніх зірок. Телофаза- Кінцева стадія мітозу, протягом якої на полюсах веретена реконструюються дочірні ядра. Перебудова телофазних хромосом нагадує процеси їх зміни у профазі, але відбуваються у зворотному напрямку. При взаємодії хромосом із мембранними бульбашками цитоплазми формується ядерна оболонка. З переходом хромосом в інтерфазний стан утворюються нові ядерця. Телофаза завершується поділом тіла клітини – цитотомією, або цитокінезом, що призводить до утворення двох дочірніх клітин.

Частина клітинможе виходити з циклу репродукції та вступити на шлях диференціювання. Деякі клітини можуть виходити з клітинного циклу в G1-періоді або після S-періоду і бути в спокої (Go-період). Такі клітини зберігають здатність до поділу і можуть знову входити в цикл розмноження.

Навчальне відео: мітоз клітини та його стадії