4. Деление клетки

Определения и обозначения

Клеточное деление — процесс образования из одной материнской клетки двух дочерних клеток. Материнской называют исходную клетку, которая делится, а дочерними — клетки, появившиеся в результате. Деление нужно, чтобы организм мог расти и обновлять свои клетки. У одноклеточных организмов оно помогает образовать новые организмы.

Митоз — способ деления клетки, при котором дочерние клетки получают одинаковый набор хромосом. Хромосомы перед этим удваиваются, а потом распределяются между двумя будущими клетками. Благодаря этому каждая из них получает нужную наследственную информацию. Митоз важен для роста и восстановления тканей.

Хромосома — структура клеточного ядра, содержащая наследственную информацию. Именно в хромосомах хранится информация о признаках и работе организма. Хромосома находится внутри ядра, но не является самим ядром. Её удвоение и распределение помогают передать наследственную информацию дочерним клеткам.

Дочерняя клетка — клетка, образовавшаяся в результате деления материнской клетки. После завершения деления она становится самостоятельной и может расти, работать и в дальнейшем делиться. Обычно дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, как исходная. Это нужно, чтобы клетки сохраняли необходимую наследственную информацию.

Как это устроено

Клетки делятся не случайно: организму нужно увеличивать число клеток и заменять те, что повредились или отслужили. Когда многоклеточный организм растёт, его ткани увеличиваются за счёт образования новых клеток. Если участок ткани повреждён, деление помогает восстановить его. Для одноклеточного организма деление — способ размножиться и дать начало новым организмам.

Перед делением клетка растёт и готовится к передаче наследственной информации. В ядре удваивается наследственный материал, поэтому каждая хромосома оказывается представлена двумя копиями. Это необходимо потому, что после деления каждой будущей клетке потребуется полный набор информации. Без предварительного удвоения его не удалось бы равномерно передать обеим клеткам.

Во время митоза хромосомы уплотняются, поэтому их легче перемещать и распределять. Сначала они выстраиваются внутри клетки, а затем расходятся к её противоположным сторонам. Такое упорядоченное движение нужно, чтобы наследственный материал не остался только в одной части клетки. В итоге у каждого будущего ядра оказывается соответствующий набор хромосом.

Дочерние клетки похожи на материнскую по набору хромосом, потому что перед делением наследственный материал удваивается, а копии распределяются равномерно. Каждая новая клетка получает информацию для работы и развития. Если бы копии не разделились поровну, клетки могли бы получить разные наборы. Поэтому точное распределение хромосом — важная часть митоза.

После расхождения хромосом клетка ещё не разделена полностью: внутри неё находятся будущие дочерние ядра и общая цитоплазма. Сначала формируются два ядра, то есть происходит разделение ядра. Затем разделяется цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, в котором находятся её структуры. Так возникают две самостоятельные дочерние клетки.

Основные события клеточного деления

Читайте таблицу сверху вниз: так видна последовательность событий от подготовки до появления новых клеток. В графе о хромосомах прослеживается, почему их удвоение должно предшествовать распределению. Последний столбец показывает, к какому результату приводит каждый этап.

Разбор задач

Задача: объяснить, зачем делятся клетки многоклеточного организма. Нужно назвать не только сам факт деления, но и потребности организма, которым оно помогает. Рост означает увеличение числа клеток, а обновление и восстановление связаны с заменой повреждённых или погибших клеток. Проверим, как эти причины относятся к многоклеточному организму.

1. Определяем, что организм состоит из множества клеток, и для роста ему нужно увеличивать их число.
2. Вспоминаем, что клетки тканей могут повреждаться или погибать.
3. Связываем деление с появлением новых клеток, которые участвуют в росте и восстановлении ткани.

Ответ: клетки многоклеточного организма делятся, чтобы организм рос, а ткани обновлялись и восстанавливались. Размножение одноклеточных здесь не подходит как главная причина: речь идёт о росте и поддержании тканей многоклеточного организма.

Задача: установить, почему две дочерние клетки получают одинаковую наследственную информацию. Для решения важно проследить порядок событий, а не просто сказать, что клетки похожи. Сначала клетка удваивает наследственный материал, затем распределяет хромосомы. Эти действия связаны: удвоение создаёт копии, а распределение передаёт их в обе будущие клетки.

1. Перед делением наследственный материал в ядре удваивается, и хромосомы представлены копиями.
2. Во время митоза хромосомы выстраиваются, после чего копии расходятся к противоположным сторонам клетки.
3. После разделения ядра и цитоплазмы в каждую дочернюю клетку попадает одинаковый набор хромосом.

Ответ: наследственная информация одинакова, потому что материал предварительно удваивается, а копии равномерно распределяются между будущими клетками. Если пропустить один из этих шагов, одинаковый результат не будет обеспечен.

Задача: определить число дочерних клеток и набор хромосом после митоза исходной клетки с известным числом хромосом. Например, пусть в исходной клетке было 8 хромосом. Здесь не нужно складывать или делить это число пополам: правило митоза говорит, что две дочерние клетки получают такой же набор, как материнская. Проверим отдельно количество клеток и число хромосом в каждой.

1. По правилу митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние.
2. Сравниваем наборы: в каждой дочерней клетке сохраняется число хромосом исходной клетки.
3. Подставляем пример: исходно было 8 хромосом, значит, каждая из двух клеток получает по 8.

Ответ: образуются две дочерние клетки, в каждой — 8 хромосом. Удвоение наследственного материала перед митозом нужно для распределения копий и не означает, что после завершения деления в каждой дочерней клетке число хромосом становится вдвое больше.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что клетка просто разделяется пополам без предварительного удвоения наследственного материала. Так думают, если представить деление как механическое разделение содержимого на две части. Но тогда не объяснить, откуда обе клетки получают полный набор информации. Проверь себя: сначала должно произойти удвоение материала, а уже потом его распределение.

Ошибка: путать хромосому с ядром. Хромосомы находятся в ядре, поэтому эти понятия иногда смешивают. Однако ядро — часть клетки, а хромосома — структура внутри него, содержащая наследственную информацию. Проверь себя вопросом: что именно распределяется к разным сторонам клетки? Это хромосомы, а не ядро.

Ошибка: утверждать, что после митоза число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое. Такая путаница может возникнуть из-за того, что перед делением наследственный материал удваивается. Но результат митоза — две клетки с таким же набором хромосом, как у материнской. Проверь себя: если исходная клетка имела 8 хромосом, в каждой дочерней тоже будет 8.

Ошибка: считать, что деление клетки нужно только для размножения. Такой ответ подходит для объяснения размножения одноклеточных организмов, но не раскрывает роль деления у многоклеточных. У них оно также обеспечивает рост, обновление и восстановление тканей. Проверь себя: назови причины отдельно для одноклеточного и многоклеточного организма.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в делении, полезно знать строение клетки и роль ядра: именно в ядре находятся хромосомы с наследственной информацией. Также важно различать одноклеточные и многоклеточные организмы, потому что клеточное деление связано у них с разными задачами: размножением или ростом и обновлением тканей. Позже эти знания пригодятся при изучении размножения, роста организмов, образования тканей и наследственности. Понимание митоза помогает проследить, как наследственная информация передаётся новым клеткам.

Что запомнить

• Клеточное деление необходимо для роста и восстановления организма.
• Перед делением наследственный материал удваивается.
• Митоз приводит к образованию двух дочерних клеток.
• Хромосомы равномерно распределяются между дочерними клетками.
• Дочерние клетки обычно имеют такой же набор хромосом, как материнская клетка.
• После разделения ядра завершается разделение цитоплазмы.