"Биология", Пономарёва И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. / Под ред. Пономарёвой И.Н.
Клеточный цикл — путь клетки от одного деления до следующего. Перед митозом клетка растёт и удваивает ДНК, чтобы при делении наследственный материал достался обеим дочерним клеткам. Во время митоза хромосомы упорядоченно распределяются между двумя ядрами, а затем цитокинез разделяет цитоплазму. В результате обычно образуются две генетически сходные клетки с таким же числом хромосом, как у материнской. Митоз необходим для роста, обновления тканей и бесполого размножения.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Клеточный цикл — период от одного деления клетки до следующего. В него входят интерфаза и деление: клетка растёт, выполняет свою работу и подготавливает наследственный материал, а затем распределяет его. Это понятие помогает понять, что митоз — только часть жизненного пути клетки.
Интерфаза — период между делениями, когда клетка растёт, выполняет свои функции и удваивает ДНК. ДНК — молекула, в которой хранится наследственная информация. Подготовка нужна, чтобы перед делением у клетки были копии этой информации для обеих будущих клеток.
Митоз — деление ядра, при котором удвоенные хромосомы распределяются между двумя дочерними ядрами. Хромосомы — структуры из ДНК и белков, несущие наследственную информацию. Митоз обеспечивает упорядоченное распределение этой информации, а не просто увеличение числа клеток.
Цитокинез — разделение цитоплазмы, завершающее образование двух дочерних клеток. Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки за пределами ядра. Цитокинез следует отличать от митоза: сначала разделяется ядро, затем клетка разделяется целиком.
Перед митозом клетка удваивает ДНК, чтобы передать каждой дочерней клетке полный набор наследственной информации. После удвоения каждая хромосома состоит из двух одинаковых копий — сестринских хроматид, соединённых друг с другом. Пока они соединены, это одна хромосома, а не две. Такая подготовка даёт клетке возможность отправить по одной копии в каждое будущее ядро.
В профазе хромосомы уплотняются и становятся заметными, а ядерная оболочка постепенно исчезает. Начинает формироваться веретено деления — система нитей, которая перемещает хромосомы. В метафазе они выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, то есть примерно посередине между её полюсами. Нити веретена прикрепляются к хромосомам и помогают расположить их так, чтобы копии можно было развести в разные стороны.
Выстраивание хромосом по экватору помогает обеспечить точное распределение копий: каждая хроматида должна попасть к своему полюсу. В анафазе соединение сестринских хроматид разрывается, и нити веретена разводят их к противоположным полюсам. С этого момента каждая хроматида считается самостоятельной хромосомой. Поскольку из каждой пары копий одна направляется в одну сторону, а вторая — в другую, оба будущих ядра получают равные наборы.
В телофазе у каждого полюса собран набор хромосом, вокруг которого формируется новая ядерная оболочка. Хромосомы постепенно раскручиваются, и становятся заметны два ядра. Затем цитокинез разделяет цитоплазму, так что из одной клетки возникают две. Обычно они генетически сходны и имеют столько же хромосом, сколько было у материнской клетки до удвоения ДНК: копии распределяются поровну, а не теряются и не добавляются.
| Период или фаза | Что происходит с ДНК и хромосомами | Что происходит с ядром и клеткой | Результат этапа |
|---|---|---|---|
| Интерфаза | ДНК удваивается; хромосомы не видны как отдельные плотные структуры. | Клетка растёт и выполняет свои функции; ядро сохраняется. | Клетка подготовлена к делению. |
| Профаза | Хромосомы уплотняются; каждая состоит из двух сестринских хроматид. | Ядерная оболочка исчезает, формируется веретено деления. | Хромосомы готовы к перемещению. |
| Метафаза | Хромосомы выстраиваются по экватору и соединяются с нитями веретена. | Нити веретена связывают хромосомы с полюсами клетки. | Копии расположены для равного расхождения. |
| Анафаза | Сестринские хроматиды расходятся и становятся самостоятельными хромосомами. | Хромосомы перемещаются к противоположным полюсам. | У полюсов собраны равные наборы. |
| Телофаза | Хромосомы достигают полюсов и постепенно раскручиваются. | Вокруг каждого набора формируется новое ядро. | Образованы два дочерних ядра. |
| Цитокинез | Наследственный материал уже распределён по ядрам. | Цитоплазма разделяется, клетка разделяется надвое. | Возникают две дочерние клетки. |
Читайте таблицу по порядку: сначала проследите, что меняется с ДНК и хромосомами, затем — что происходит с ядром и клеткой. В последнем столбце собран итог каждого этапа, поэтому по нему удобно повторять последовательность митоза.
Условие. Хромосомы расположены в экваториальной плоскости клетки, к ним прикреплены нити веретена деления. Нужно определить фазу митоза по характерному признаку, а не по общему виду клетки.
Ответ: метафаза.
Условие. Перед митозом в клетке 2n = 8. Требуется узнать число хромосом и хроматид после удвоения ДНК, но до расхождения хроматид. Важно отдельно считать хромосомы и их копии, иначе легко ошибочно удвоить оба числа.
Ответ: 8 хромосом и 16 хроматид.
Условие. В соматической клетке человека 2n = 46. Нужно определить число хромосом в каждом дочернем ядре после митоза и объяснить, почему оно сохраняется. Соматические клетки — это клетки тела, не участвующие непосредственно в образовании половых клеток.
Ответ: в каждом дочернем ядре 46 хромосом. Равное расхождение копий сохраняет число хромосом.
Ошибка: считать, что после удвоения ДНК удваивается число хромосом. Это происходит потому, что у каждой хромосомы теперь две копии, и их легко принять за отдельные хромосомы. Проверьте себя: до расхождения сестринских хроматид число хромосом прежнее, а количество ДНК и хроматид удвоено.
Ошибка: называть две сестринские хроматиды двумя хромосомами. Так путают число копий ДНК с числом хромосом. Пока хроматиды соединены, они составляют одну хромосому; самостоятельными хромосомами они становятся после разделения в анафазе.
Ошибка: менять местами анафазу и телофазу. Обе фазы происходят ближе к завершению митоза, поэтому их события могут смешиваться. Для проверки задайте вопрос: хроматиды ещё движутся к полюсам — это анафаза; новые ядра уже формируются вокруг наборов — это телофаза.
Ошибка: считать цитокинез частью деления ядра. Такое заблуждение возникает, потому что митоз и разделение клетки следуют друг за другом. Проверьте, что именно разделяется: митоз распределяет хромосомы между ядрами, а цитокинез делит цитоплазму и завершает образование двух клеток.
Чтобы разобраться в митозе, нужно знать строение клетки, роль ядра и хромосом, а также понимать, что ДНК хранит наследственную информацию. Это помогает проследить, что именно копируется и распределяется при делении. Митоз объясняет рост организма и восстановление тканей, а также лежит в основе бесполого размножения у многих организмов. Позже его сравнивают с мейозом: такое сопоставление помогает понять, чем образование одинаковых клеток отличается от образования половых клеток.
Чем митоз отличается от деления всей клетки?
Митоз — это деление ядра и распределение хромосом между двумя дочерними ядрами. Деление всей клетки завершается цитокинезом, когда разделяется цитоплазма и образуются две отдельные клетки.
Почему после удвоения ДНК число хромосом не становится вдвое больше?
При удвоении каждая хромосома получает вторую копию ДНК и состоит из двух сестринских хроматид. До расхождения хроматид они соединены и считаются одной хромосомой, поэтому число хромосом не меняется.
В какой фазе сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами?
Это происходит в анафазе, когда сестринские хроматиды отделяются друг от друга. После разделения каждая из них считается самостоятельной хромосомой и движется к полюсу клетки.
Зачем хромосомы выстраиваются в середине клетки?
В метафазе они располагаются в экваториальной плоскости, чтобы нити веретена деления могли направить сестринские хроматиды к противоположным полюсам. Такое расположение помогает распределить наследственный материал между будущими ядрами.
Почему дочерние клетки после митоза обычно имеют тот же набор хромосом, что и материнская?
Перед митозом ДНК удваивается, а в анафазе копии каждой хромосомы расходятся к разным полюсам. Поэтому в каждое дочернее ядро попадает по одной копии каждой хромосомы и сохраняется исходное число.
§ 14. Деление клетки. Митоз
