"Биология", Захаров В.Б., Сивоглазов В.И., Мамонтов С.Г., Агафонов И.Б.
Деление клеток обеспечивает рост организма, обновление тканей и образование половых клеток. В клеточном цикле клетка сначала растёт и удваивает ДНК, а затем делится. При митозе получаются две дочерние клетки с тем же числом хромосом, что было у исходной. Мейоз включает два последовательных деления и уменьшает набор хромосом вдвое. Различия между этими процессами объясняют, как организм восстанавливает клетки и сохраняет постоянное число хромосом вида.
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 возникновения до следующего деления или гибели. Он включает подготовку к делению и само деление. Во время цикла клетка растёт, работает и передаёт наследственную информацию новым клеткам. Это понятие помогает представить деление не как отдельное событие, а как часть жизни клетки.
Интерфаза — часть клеточного цикла, когда клетка растёт, выполняет свои функции и удваивает ДНК перед делением. ДНК — молекула, в которой записана наследственная информация. Интерфаза нужна, чтобы клетка успела подготовить вещества и копию этой информации. После неё клетка может распределить наследственный материал между дочерними клетками.
Митоз — деление ядра, при котором из одной клетки образуются две дочерние клетки с таким же набором хромосом. Хромосомы — структуры из ДНК и белков, в которых упакована наследственная информация. Митоз позволяет передать обеим клеткам полный набор хромосом. Благодаря этому он подходит для роста и обновления тканей.
Мейоз — два последовательных деления клетки, в результате которых образуются клетки с уменьшенным вдвое набором хромосом. Обычно перед ними ДНК удваивается один раз, а деления следуют одно за другим. Мейоз нужен для образования половых клеток с одинарным набором. Так после их слияния при оплодотворении восстанавливается характерное для вида число хромосом.
Перед делением клетке необходимо удвоить ДНК, потому что после разделения каждая дочерняя клетка должна получить полный набор наследственных инструкций. Если бы исходной копии просто разделили между двумя клетками, каждая получила бы лишь часть информации. При удвоении образуются копии ДНК, которые можно развести по разным клеткам. Это обеспечивает передачу наследственной информации, необходимой для работы новых клеток.
В митозе хромосомы сначала становятся заметными и уплотняются, а оболочка ядра разрушается. Затем хромосомы выстраиваются в средней части клетки, и их копии отделяются друг от друга. Нити особых структур прикрепляются к хромосомам и перемещают копии к противоположным полюсам клетки. В конце вокруг двух наборов формируются ядра, а разделение клетки завершается образованием двух клеток.
После митоза дочерние клетки обычно сохраняют число хромосом материнской клетки, потому что перед делением каждая хромосома копируется, а её копии расходятся поровну. Например, если исходная клетка имела 12 хромосом, каждая дочерняя также получит 12. Наследственная информация в них обычно одинакова, поскольку копии ДНК распределяются равномерно. Небольшие различия могут возникать из-за изменений ДНК, но это не обычный результат митоза.
Мейоз состоит из двух делений, между которыми ДНК повторно не удваивается. В первом делении расходятся гомологичные хромосомы — парные хромосомы, одна из которых получена от каждого родителя; число хромосом в клетках становится вдвое меньше. Во втором делении расходятся копии каждой хромосомы, и в итоге из одной исходной клетки обычно образуются четыре клетки. Поэтому при исходном наборе 2n дочерние клетки имеют набор n.
Митоз и мейоз нужны для разных биологических задач. Митоз увеличивает число клеток при росте, помогает заменять отмершие клетки и восстанавливать повреждённые ткани, сохраняя набор хромосом. Мейоз образует клетки для полового размножения с уменьшенным набором. При слиянии таких клеток набор восстанавливается, поэтому число хромосом вида не удваивается в каждом поколении.
| Признак | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Число последовательных делений | Одно | Два |
| Число дочерних клеток | Две | Обычно четыре |
| Изменение числа хромосом | Сохраняется | Уменьшается вдвое |
| Генетическое сходство дочерних клеток | Обычно клетки сходны друг с другом и с исходной | Клетки обычно различаются между собой и с исходной |
| Где происходит и каково значение | В клетках тела; рост, обновление и восстановление тканей | В клетках-предшественниках половых клеток; образование клеток для размножения |
Сначала сравните число делений и итоговое число клеток: это помогает не спутать два процесса. Затем проследите, сохраняется ли набор хромосом или уменьшается. Последняя строка связывает особенности деления с задачами организма.
Задача 1. В клетке перед делением было 12 хромосом. Сколько хромосом будет в каждой дочерней клетке после митоза? Нужно определить именно число хромосом, а не число молекул ДНК. При митозе дочерние клетки получают равные наборы, поэтому исходное число сохраняется.
Ответ: в каждой дочерней клетке будет 12 хромосом.
Задача 2. В исходной клетке 16 хромосом. Определить число хромосом в клетках, образовавшихся после мейоза. Мейоз уменьшает набор вдвое, поэтому нужно разделить исходное число на два. Здесь речь идёт о числе хромосом в каждой образовавшейся клетке, а не об их общем количестве во всех клетках.
Ответ: каждая клетка после мейоза содержит 8 хромосом.
Задача 3. У организма диплоидный набор 2n = 24. Сравнить число хромосом в клетках кожи и половых клетках, образованных мейозом. Клетки кожи относятся к клеткам тела и обычно сохраняют диплоидный набор. Половые клетки после мейоза получают одинарный набор n, то есть половину от 2n.
Ответ: клетки кожи содержат 24 хромосомы, половые клетки — 12.
Ошибка — считать, что удвоение ДНК удваивает число хромосом. Ученик может рассуждать так, потому что в каждой хромосоме после копирования действительно становится вдвое больше ДНК. Но число хромосом определяют по числу центромер: пока копии соединены, хромосома считается одной. Проверка: различайте количество хромосом и количество молекул ДНК.
Ошибка — путать удвоение ДНК в интерфазе с делением клетки. Эти события связаны, поэтому их легко воспринимать как один этап. На самом деле интерфаза предшествует делению: клетка копирует наследственную информацию, а позже распределяет её. Проверка: если в описании сказано, что ДНК копируется, это ещё не означает, что клетка уже разделилась.
Ошибка — считать, что мейоз состоит из одного деления. Его название могут запоминать без последовательности событий, хотя именно два деления создают клетки с одинарным набором. ДНК удваивается до первого деления, а затем деления идут подряд. Проверка: вспомните итог — обычно из одной исходной клетки образуются четыре клетки.
Ошибка — утверждать, что митоз и мейоз дают одинаковый результат. Оба процесса связаны с делением клетки, поэтому их можно спутать, если не учитывать число хромосом. При митозе набор сохраняется, а при мейозе уменьшается вдвое. Проверка: спросите себя, какую задачу решает деление — обновление тканей или образование клеток для полового размножения.
Для понимания деления нужны знания о клетке и ядре, а также о ДНК, хромосомах и наборах хромосом. Эти понятия помогают проследить, что именно копируется и как распределяется между клетками. Мейоз связан с размножением и наследственностью: его результат важен для передачи признаков потомству. Знание митоза объясняет, как организм растёт, обновляет ткани и восстанавливает повреждения.
Зачем клетке удваивать ДНК перед делением?
После деления каждая дочерняя клетка должна получить полный набор наследственной информации. Удвоенная ДНК позволяет распределить её копии между двумя клетками, чтобы ни одна не осталась без необходимых генов.
Чем хромосома отличается от молекулы ДНК?
ДНК — молекула, в которой хранится наследственная информация. Хромосома — структура из ДНК и связанных с ней белков; перед делением она состоит из двух копий ДНК, соединённых в области центромеры.
Почему после митоза дочерние клетки обычно имеют такой же набор хромосом?
Перед митозом каждая хромосома копируется, а затем её копии расходятся в разные стороны клетки. Поэтому дочерние клетки получают одинаковое число хромосом и обычно одинаковую наследственную информацию.
Почему мейоз включает два деления?
В первом делении мейоза расходятся парные, или гомологичные, хромосомы, поэтому набор становится вдвое меньше. Во втором делении расходятся копии хромосом, образовавшиеся после удвоения ДНК, и формируются клетки с одинарным набором.
В каких клетках организма происходит мейоз?
У животных мейоз происходит в клетках-предшественниках половых клеток в органах размножения. В результате образуются клетки с одинарным набором хромосом, которые участвуют в половом размножении.
8. Деление клеток
