"Биология (базовый и углублённый уровни)", Агафонова И.Б., Сивоглазов В.И.
Клеточный цикл — время от появления клетки до её следующего деления или гибели. В нём выделяют интерфазу, когда клетка растёт и удваивает ДНК, и деление. При митозе ядро распределяет генетический материал так, чтобы дочерние клетки получили одинаковые наборы хромосом. Затем цитокинез разделяет цитоплазму. Митоз нужен для роста и обновления организма, а также для бесполого размножения; главное — проследить, как хромосомы выстраиваются, а их копии расходятся к полюсам клетки.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Клеточный цикл — период жизни клетки от её образования до следующего деления или гибели. Он включает интерфазу и деление: сначала клетка растёт и готовится, затем распределяет генетический материал. Это понятие помогает увидеть митоз как часть жизни клетки, а не отдельное событие.
Митоз — способ деления ядра, при котором образуются два генетически одинаковых ядра с тем же числом хромосом, что было в исходном. Он обеспечивает передачу копий наследственной информации дочерним клеткам. Благодаря этому рост и обновление тканей обычно не меняют набор хромосом.
Сестринские хроматиды — две копии хромосомы, возникшие при удвоении ДНК и соединённые в области центромеры. До их разделения они составляют одну двухроматидную хромосому. Различать хроматиды и хромосомы нужно, чтобы правильно считать генетический материал до и после митоза.
Цитокинез — разделение цитоплазмы, завершающее образование двух дочерних клеток. Он следует за делением ядра и распределяет клеточное содержимое между новыми клетками. Поэтому митоз и цитокинез связаны, но обозначают разные процессы.
Перед митозом клетка проходит интерфазу — период подготовки между делениями. В это время она растёт, накапливает необходимые вещества и удваивает ДНК. В результате у каждой хромосомы появляются две копии — сестринские хроматиды, соединённые центромерой. Такая подготовка необходима, чтобы при делении каждой будущей клетке досталась копия генетической информации.
В профазе хромосомы уплотняются и становятся заметными, а ядерная оболочка разрушается. Одновременно формируются элементы веретена деления — структуры, которые помогут переместить хромосомы. Уплотнение делает хромосомы удобными для перемещения и снижает риск их спутывания. Разрушение оболочки открывает им доступ к нитям веретена.
В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. К ним прикрепляются нити веретена деления, направленные к противоположным полюсам. Такое положение помогает распределить копии генетического материала поровну: хромосомы оказываются ориентированы так, чтобы их части могли разойтись в разные стороны. Поэтому метафаза служит своего рода подготовкой к разделению.
В анафазе сестринские хроматиды отделяются друг от друга и движутся к противоположным полюсам. После расхождения каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Именно поэтому у каждого полюса собирается полный набор хромосом, соответствующий исходной клетке. Разделение копий предотвращает потерю генетического материала одной из будущих клеток.
В телофазе у полюсов формируются два ядра, а хромосомы деспирализуются, то есть становятся менее уплотнёнными. Затем обычно происходит цитокинез — разделение цитоплазмы. В итоге возникают две дочерние клетки, как правило, генетически одинаковые и сохраняющие исходное число хромосом. Таким образом, митоз распределяет материал ядра, а цитокинез завершает разделение клетки.
| Стадия | Состояние хромосом | Основные события | Результат |
|---|---|---|---|
| Профаза | Уплотняются, становятся заметными; состоят из двух хроматид | Разрушается ядерная оболочка, формируется веретено деления | Хромосомы подготовлены к перемещению |
| Метафаза | Расположены по экватору клетки | Нити веретена прикреплены к хромосомам | Хромосомы ориентированы для разделения |
| Анафаза | Хроматиды расходятся и становятся хромосомами | Копии движутся к противоположным полюсам | У каждого полюса собирается набор хромосом |
| Телофаза | Деспирализуются | Формируются два ядра | Возникают два ядра с одинаковыми наборами |
| Цитокинез | Находятся в образовавшихся ядрах | Разделяется цитоплазма | Обычно образуются две дочерние клетки |
Используйте таблицу, чтобы восстановить последовательность событий: от подготовки хромосом к их разделению и образованию дочерних клеток. Для решения задач сначала определите, что именно требуется посчитать — хромосомы или хроматиды. Помните, что цитокинез завершает деление клетки, но не является стадией митоза.
Задача 1. Расположите события в правильной последовательности: расхождение сестринских хроматид, выстраивание хромосом по экватору клетки, образование двух ядер. Каждое событие связано с определённой стадией митоза, поэтому сначала назовём стадии, а затем поставим их по порядку. Следует помнить, что метафаза предшествует анафазе, а телофаза завершает деление ядра.
Ответ: выстраивание хромосом по экватору, расхождение сестринских хроматид, образование двух ядер.
Задача 2. В соматической клетке человека 46 хромосом. Сколько хромосом и хроматид будет в ней после удвоения ДНК, но до начала митоза? Здесь важно отдельно рассмотреть число хромосом и число хроматид: они не увеличиваются одинаковым образом. Удвоение ДНК создаёт копию каждой хромосомы, но копии остаются соединёнными в одной центромере.
Ответ: 46 хромосом и 92 хроматиды.
Задача 3. В клетке перед митозом 2n = 8. Определите число хромосом в каждой дочерней клетке после завершения митоза и цитокинеза. Обозначение 2n задаёт число хромосом исходной клетки. Митоз сохраняет это число, поэтому нужно проследить распределение копий, а не делить исходное число пополам.
Ответ: в каждой дочерней клетке будет 8 хромосом.
Ошибка: считать, что после удвоения ДНК удваивается число хромосом. Так думают, потому что у каждой хромосомы появляются две копии, но до их расхождения они соединены центромерой и считаются одной хромосомой. Проверка простая: отдельно посчитайте хромосомы и хроматиды; число хроматид удвоилось, а число хромосом — нет.
Ошибка: относить расхождение сестринских хроматид к метафазе. Стадии путают из-за того, что обе связаны с расположением и движением хромосом. Проверьте себя по последовательности: в метафазе хромосомы выстраиваются по экватору, а их расхождение происходит позже, в анафазе.
Ошибка: считать цитокинез стадией митоза. Причина путаницы в том, что оба процесса участвуют в делении клетки и происходят один за другим. Чтобы проверить ответ, разделите понятия: митоз — деление ядра, цитокинез — разделение цитоплазмы, завершающее образование клеток.
Ошибка: путать митоз с мейозом и считать, что оба процесса уменьшают число хромосом вдвое. Их легко смешать, потому что оба связаны с делением клетки. Сверяйте результат: митоз обычно даёт две генетически одинаковые клетки с прежним числом хромосом, а мейоз уменьшает это число вдвое.
Чтобы разобраться в митозе, нужно знать строение хромосомы и понимать роль ДНК как носителя наследственной информации. Также важно помнить, что перед делением в интерфазе генетический материал удваивается. Эти знания объясняют, откуда берутся сестринские хроматиды и почему клетка может распределить копии между двумя ядрами.
Митоз объясняет, как организм растёт и обновляет ткани, а также как происходит бесполое размножение. Его результат — сохранение числа хромосом — помогает понять отличие митоза от мейоза. Сравнение этих процессов пригодится при изучении наследственности и образования половых клеток.
Чем митоз отличается от деления всей клетки?
Митозом называют деление ядра, при котором хромосомы распределяются между двумя будущими ядрами. Деление цитоплазмы называется цитокинезом и обычно следует за митозом, завершая образование двух клеток.
Почему после удвоения ДНК число хромосом не становится вдвое больше?
После удвоения каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых центромерой. До их расхождения такую структуру считают одной хромосомой, поэтому число хромосом остаётся прежним.
На какой стадии митоза хромосомы выстраиваются по экватору?
Это происходит в метафазе. Хромосомы располагаются в средней, экваториальной плоскости клетки.
Когда сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами?
В анафазе сестринские хроматиды отделяются друг от друга и движутся к противоположным полюсам. После разделения каждую из них рассматривают как самостоятельную хромосому.
Всегда ли после митоза образуются две генетически одинаковые клетки?
При обычном митозе после цитокинеза обычно образуются две дочерние клетки с одинаковой наследственной информацией и числом хромосом, как у исходной клетки. Однако нарушения деления или цитокинеза могут привести к отклонениям.
18. Деление клетки. Митоз
