"Биология ", Сухова Т.С, Сарычева Н.Ю. и др.
Клеточный цикл — жизнь клетки от её появления до следующего деления или гибели. Он включает интерфазу, когда клетка растёт и удваивает ДНК, и деление. Во время митоза наследственный материал распределяется между двумя дочерними ядрами, а затем цитокинез разделяет цитоплазму. Благодаря этому образуются генетически сходные клетки, организм растёт, развивается и обновляет повреждённые ткани.
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 состоит из интерфазы и деления. Это понятие помогает проследить, когда клетка работает, готовится к делению и образует потомков.
Интерфаза — период между делениями, когда клетка растёт, выполняет свои функции и удваивает ДНК. В это время внешне обычно не видно отдельных хромосом. Интерфаза нужна, чтобы клетка накопила вещества и подготовила одинаковые копии наследственной информации.
Митоз — деление ядра, при котором удвоенные хромосомы распределяются между двумя дочерними ядрами. Он включает профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Благодаря митозу дочерние ядра обычно получают одинаковый набор хромосом.
Цитокинез — разделение цитоплазмы и образование двух дочерних клеток после деления ядра. Он завершает процесс деления клетки. Если бы цитоплазма не разделилась, два ядра остались бы внутри одной клетки.
Перед делением клетка растёт и удваивает ДНК, потому что каждой будущей клетке нужен полный набор наследственной информации. После копирования каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединённых между собой. Такое устройство позволяет позднее раздать по одной одинаковой копии каждому дочернему ядру.
В профазе хромосомы уплотняются и становятся заметными, а ядерная оболочка разрушается. Это необходимо, чтобы хромосомы оказались доступными для нитей веретена деления. Веретено начинает формироваться и подготавливает систему, которая будет перемещать хромосомы внутри клетки.
В метафазе хромосомы располагаются в середине клетки и прикрепляются к нитям веретена. Такое положение нужно для точного распределения: от каждой хромосомы нити направлены к противоположным полюсам. Поэтому при следующем шаге копии могут разойтись в разные стороны, а не попасть случайно в один центр.
В анафазе сестринские хроматиды отделяются и движутся к противоположным полюсам клетки. Это происходит потому, что нити веретена укорачиваются и тянут хроматиды в разные стороны. В телофазе вокруг каждого набора хромосом формируется ядерная оболочка, так как два дочерних ядра должны обособиться.
После митоза обычно происходит цитокинез: цитоплазма разделяется, и возникают две генетически сходные клетки. Каждая из них получает ядро, часть цитоплазмы и необходимые клеточные структуры. Увеличение числа клеток обеспечивает рост организма, а образование новых клеток помогает обновлять ткани.
| Этап | Что происходит с ДНК и хромосомами | Что происходит с ядром и веретеном деления | Результат этапа |
|---|---|---|---|
| Интерфаза | Клетка удваивает ДНК; хромосомы не видны как отдельные плотные тела. | Ядро сохраняется; веретено деления ещё не сформировано. | Клетка растёт и готовится к делению. |
| Профаза | Хромосомы спирализуются и становятся заметными; каждая состоит из двух хроматид. | Ядерная оболочка разрушается; формируется веретено деления. | Хромосомы подготавливаются к перемещению. |
| Метафаза | Удвоенные хромосомы сохраняются и выстраиваются по экватору. | Нити веретена прикрепляются к хромосомам с противоположных сторон. | Создаются условия для равномерного расхождения хроматид. |
| Анафаза | Сестринские хроматиды разделяются и становятся самостоятельными хромосомами. | Нити веретена тянут хромосомы к противоположным полюсам. | У каждого полюса формируется одинаковый набор хромосом. |
| Телофаза | Хромосомы достигают полюсов и постепенно раскручиваются. | Вокруг каждого набора образуется ядерная оболочка; веретено исчезает. | Возникают два дочерних ядра. |
| Цитокинез | Наследственный материал уже распределён по ядрам. | Ядра остаются в отделяющихся частях клетки. | Цитоплазма разделяется, образуются две дочерние клетки. |
Таблицу удобно читать последовательно сверху вниз: сначала клетка готовится, затем делит ядро и заканчивает разделение цитоплазмы. Если нужно определить фазу по описанию, ищите главный признак этапа — положение хромосом, движение хроматид или состояние ядра. Особенно полезно сравнивать соседние строки, например метафазу и анафазу.
Клетка готовится к делению: ДНК удвоилась, а хромосомы ещё не выстроились в середине клетки. Определите период клеточного цикла. Нужно отличить подготовку клетки от уже начавшегося митоза.
Ответ: клетка находится в интерфазе, точнее в периоде подготовки к митозу после удвоения ДНК.
На рисунке хромосомы расположены по экватору клетки и связаны с нитями веретена деления. Назовите фазу и объясните, что произойдёт дальше. Главный признак здесь — не само наличие веретена, а выстраивание хромосом в центре.
Ответ: это метафаза; следующим этапом будет анафаза с расхождением сестринских хроматид.
В исходной клетке было 8 хромосом. После удвоения ДНК клетка завершила митоз и цитокинез. Сколько хромосом будет в каждом дочернем ядре и почему? Здесь важно не принять удвоение ДНК за увеличение числа хромосом.
Ответ: в каждом дочернем ядре будет по 8 хромосом, потому что митоз сохраняет число хромосом исходной клетки.
Ошибка: считать, что удвоение ДНК сразу удваивает число хромосом. Так происходит из-за смешения понятий «хромосома» и «хроматида». Проверка: до расхождения сестринских хроматид одна удвоенная хромосома считается одной хромосомой.
Ошибка: смешивать интерфазу с митозом. Интерфаза предшествует делению ядра и включает рост клетки и копирование ДНК, поэтому её признаки не доказывают начало митоза. Проверяйте себя вопросом: видны ли конкретные фазы и перемещение хромосом или клетка только готовится?
Ошибка: путать метафазу и анафазу. В метафазе хромосомы выстроены в центре, а в анафазе сестринские хроматиды уже расходятся к полюсам. Чтобы не ошибиться, определите, стоят хромосомы на месте или движутся.
Ошибка: называть цитокинез частью деления ядра. Митоз распределяет хромосомы между ядрами, а цитокинез разделяет цитоплазму. Проверка проста: если описано образование двух самостоятельных клеток, речь идёт о завершении деления, а не только о митозе.
Для понимания деления нужно знать, что наследственная информация хранится в ДНК, а хромосомы содержат молекулы ДНК. Без этого трудно объяснить, что именно копируется и распределяется между дочерними клетками.
Пригодится и знание строения клетки: ядро хранит наследственный материал, цитоплазма разделяется при цитокинезе, а клеточная мембрана помогает отделить новые клетки. Разные части клетки выполняют разные задачи в одном процессе.
Митоз связан с ростом и развитием организма, обновлением тканей и восстановлением повреждений. Позже его можно сравнить с мейозом, при котором образуются половые клетки и изменяется набор хромосом.
Почему клетке нужно удвоить ДНК до начала митоза?
После удвоения каждая хромосома содержит две сестринские хроматиды — одинаковые копии ДНК. При их расхождении каждая дочерняя клетка получает полный набор наследственной информации.
Чем интерфаза отличается от митоза?
Интерфаза — период подготовки и обычной работы клетки между делениями: она растёт, выполняет функции и удваивает ДНК. Митоз — это собственно деление ядра и распределение хромосом.
В какой фазе хромосомы выстраиваются в середине клетки?
Это происходит в метафазе. Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления и располагаются по экватору клетки.
Почему после митоза дочерние клетки обычно имеют одинаковый набор хромосом?
Перед митозом ДНК копируется, а затем сестринские хроматиды равномерно расходятся к противоположным полюсам клетки. Поэтому оба дочерних ядра получают одинаковые хромосомы.
Чем деление ядра отличается от цитокинеза?
Деление ядра, или митоз, распределяет хромосомы между двумя ядрами. Цитокинез разделяет цитоплазму и завершает образование двух отдельных дочерних клеток.
§19. Деление клетки — процесс, обеспечивающий рост и развитие организмов
