§ 22. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз

Определения и обозначения

Простое бинарное деление — способ размножения клетки, при котором одна клетка разделяется на две дочерние. Перед этим наследственный материал удваивается, чтобы его копии достались обеим новым клеткам. Такой способ особенно характерен для прокариот, например бактерий, у которых нет оформленного ядра.

Митоз — деление ядра, при котором наследственный материал распределяется между двумя дочерними ядрами. Он позволяет эукариотической клетке передать копии хромосом новым ядрам. Благодаря этому митоз участвует в росте организма и обновлении клеток.

Амитоз — прямое деление ядра без образования веретена деления и последовательной смены фаз митоза. Ядро разделяется без характерной для митоза перестройки хромосом. Поэтому распределение наследственного материала при амитозе может быть менее упорядоченным.

Веретено деления — структура из микротрубочек, которая возникает при митозе и помогает перемещать хромосомы к полюсам клетки. Его нити связываются с хромосомами и участвуют в расхождении сестринских хроматид. Так веретено помогает распределить копии наследственного материала между дочерними ядрами.

Как это устроено

Перед делением клетке необходимо удвоить наследственный материал, иначе дочерние клетки не получат полного набора генетической информации. После удвоения у каждой хромосомы есть две одинаковые части — сестринские хроматиды. При их разделении одна копия может попасть в каждое дочернее ядро, поэтому удвоение подготавливает материал к распределению, но само делением не является.

При простом бинарном делении сначала удваивается наследственный материал клетки. Затем его копии распределяются по разным участкам клетки, чтобы каждая будущая дочерняя клетка получила свою копию. Наконец, разделяется сама клетка и возникают две дочерние. Такая последовательность позволяет одной клетке дать начало двум, хотя процесс не проходит через фазы митоза и не использует митотическое веретено.

Митоз начинается профазой: хромосомы уплотняются и становятся заметными, а клетка готовит структуры для их перемещения. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, чтобы их части можно было разделить между будущими ядрами. В анафазе сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам. В телофазе вокруг наборов хромосом формируются два дочерних ядра, а затем обычно разделяется цитоплазма.

Веретено деления нужно, чтобы хроматиды не расходились случайным образом. Его микротрубочки прикрепляются к хромосомам и создают направленное перемещение к полюсам клетки. Когда начинается анафаза, нити помогают разъединённым сестринским хроматидам разойтись в разные стороны. Так каждое дочернее ядро получает свой набор хромосом.

При митозе ядро проходит определённые фазы, а веретено направляет хромосомы. При амитозе ядро делится непосредственно, без типичной последовательности фаз и без веретена. Поэтому в первом случае распределение наследственного материала контролируется перемещением хроматид, а во втором оно может быть менее точным. Различие состоит не просто в названии, а в механизме разделения ядра и распределения его содержимого.

Сравнение способов деления клеток

Сначала определите, что именно делится: вся клетка или её ядро. Затем сравните наличие фаз и веретена — это помогает отличить митоз от амитоза. Наконец, проверьте, как распределяется наследственный материал и что образуется в результате.

Разбор задач

Задача 1. Клетка удваивает наследственный материал, после чего разделяется на две дочерние клетки. Нужно определить способ деления и не спутать описание с митозом. Сопоставим признаки из условия с тем, что происходит при бинарном делении и при делении ядра.

1. Отмечаем, что результатом процесса являются две дочерние клетки.
2. Проверяем, описано ли деление ядра по фазам и расхождение хроматид с помощью веретена: таких деталей в условии нет.
3. Соотносим удвоение материала и разделение одной клетки на две с признаками простого бинарного деления.

Ответ: описано простое бинарное деление. Одного факта удвоения наследственного материала недостаточно, чтобы назвать процесс митозом: важно учитывать клеточный контекст и механизм деления ядра.

Задача 2. Расположите события митоза: расхождение сестринских хроматид, выстраивание хромосом в экваториальной плоскости, образование двух дочерних ядер, подготовка хромосом к делению. Чтобы восстановить порядок, связываем каждое событие с фазой. Сначала хромосомы должны подготовиться к перемещению, а разделение копий происходит позже.

1. Подготовка хромосом к делению происходит в профазе.
2. Выстраивание хромосом в экваториальной плоскости происходит в метафазе.
3. Расхождение сестринских хроматид к полюсам происходит в анафазе.
4. Образование двух дочерних ядер происходит в телофазе.

Ответ: подготовка хромосом к делению → выстраивание в экваториальной плоскости → расхождение сестринских хроматид → образование двух дочерних ядер. Проверка проста: сначала хромосомы занимают положение для разделения, затем копии расходятся, после чего формируются ядра.

Задача 3. В клетке обнаружено разделение ядра без веретена деления и без последовательного прохождения фаз митоза. Нужно определить способ деления и объяснить, почему наследственный материал может распределиться менее упорядоченно. Для этого выделим признаки, связанные с отсутствием структур, направляющих хромосомы.

1. Сверяем условие с определением: прямое деление ядра без веретена и типичных фаз — это амитоз.
2. При митозе веретено связывается с хромосомами и направляет сестринские хроматиды к противоположным полюсам.
3. Если такой системы нет, разделение ядра не сопровождается тем же упорядоченным перемещением копий наследственного материала.

Ответ: это амитоз. Отсутствие веретена и последовательных фаз объясняет, почему распределение наследственного материала может быть менее упорядоченным, чем при митозе.

Типичные ошибки

Ошибка: считать простое бинарное деление и митоз одним и тем же процессом. Их путают, потому что оба могут привести к появлению двух клеток, но бинарное деление характерно прежде всего для прокариот, а митоз — это деление ядра эукариот. Проверьте себя вопросом: есть ли в описании фазы митоза и веретено деления?

Ошибка: принимать удвоение ДНК за сам митоз. Удвоение происходит заранее и создаёт копии наследственного материала, а митоз распределяет их между дочерними ядрами. Если в описании говорится только об удвоении, не заключайте, что ядро уже разделилось.

Ошибка: помещать выстраивание хромосом в экваториальной плоскости в анафазу. Эту фазу путают с метафазой, потому что обе связаны с расположением хромосом перед завершением деления. В метафазе хромосомы находятся посередине клетки, а в анафазе сестринские хроматиды уже расходятся к полюсам.

Ошибка: ожидать при амитозе те же фазы и работу веретена, что при митозе. Такое ожидание возникает, если запомнить лишь, что делится ядро, и не учитывать способ процесса. Для проверки найдите в описании веретено и последовательность фаз: если их нет, речь идёт не о типичном митозе.

Связь с другими темами

Чтобы понять деление, нужно знать строение клетки, роль ядра и значение ДНК как носителя наследственной информации. Представление о хромосомах и копировании ДНК помогает объяснить, что именно распределяется между дочерними клетками. Изучение митоза пригодится при разборе клеточного цикла: удвоение наследственного материала и деление — связанные, но разные этапы. Митоз также объясняет рост и развитие организма, регенерацию тканей и некоторые формы бесполого размножения.

Что запомнить

• Простое бинарное деление приводит к образованию двух дочерних клеток.
• Перед митозом наследственный материал клетки удваивается.
• Митоз включает профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
• Веретено деления обеспечивает расхождение хромосом к полюсам клетки.
• Амитоз происходит без типичных фаз митоза и веретена деления.
• Митоз обеспечивает упорядоченное распределение наследственного материала между дочерними ядрами.