"Общая биология. Среднее профессиональное образование", В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О.Фадеева; под ред. В.М.Константинова
Митоз — деление ядра, при котором образуются два дочерних ядра с одинаковыми наборами хромосом. Перед ним ДНК удваивается, а затем копии хромосом расходятся к разным полюсам клетки. Цитокинез разделяет цитоплазму и завершает образование двух клеток. Вместе эти процессы обеспечивают рост и обновление организма, а также бесполое размножение, сохраняя число хромосом.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Митоз — деление ядра, при котором образуются дочерние ядра с одинаковыми наборами хромосом. Перед делением наследственный материал распределяется так, чтобы обе будущие клетки получили его копию. Поэтому митоз помогает сохранять постоянство числа хромосом при росте и обновлении организма.
Цитокинез — разделение цитоплазмы с образованием отдельных дочерних клеток. Он обычно следует за делением ядра, но представляет собой отдельный процесс. Без цитокинеза два ядра могли бы остаться внутри одной клетки, а клетки не разделились бы.
Веретено деления — система микротрубочек, которая прикрепляется к хромосомам и перемещает их. Микротрубочки помогают расположить хромосомы в нужном порядке, а затем направляют их к противоположным полюсам клетки. Так генетический материал распределяется между будущими ядрами.
Сестринские хроматиды — две одинаковые копии удвоенной хромосомы, соединённые до своего расхождения. Они образуются после удвоения ДНК и несут одинаковую наследственную информацию. Когда хроматиды отделяются, каждая становится самостоятельной хромосомой.
Перед митозом клетка проходит интерфазу — период между делениями, во время которого она растёт и готовится к следующему этапу. В интерфазе ДНК удваивается, поэтому у каждой хромосомы появляются две одинаковые копии — сестринские хроматиды. Они пока соединены, поэтому хромосом считают столько же, сколько было до удвоения: число хромосом не увеличивается, хотя ДНК становится вдвое больше. Это позволяет заранее подготовить копию наследственного материала для каждой будущей клетки.
В профазе длинные нити ДНК уплотняются и спирализуются, то есть многократно скручиваются, становясь заметными хромосомами. Одновременно формируется веретено деления, микротрубочки которого впоследствии смогут перемещать хромосомы. Ядерная оболочка постепенно разрушается, чтобы нити веретена получили доступ к хромосомам. Так клетка подготавливает наследственный материал к перемещению.
В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки — условной середине между полюсами. Нити веретена прикрепляются к центромерам, участкам хромосом, соединяющим сестринские хроматиды. Такое расположение помогает направить копии к разным полюсам, а не оставить обе в одной будущей клетке. Поэтому выстроенные по экватору хромосомы служат признаком метафазы.
В анафазе соединение между сестринскими хроматидами разрушается, и нити веретена перемещают их к противоположным полюсам. С этого момента каждая хроматида считается самостоятельной хромосомой. Разделение копий необходимо, чтобы у обоих полюсов оказался полный и одинаковый набор наследственного материала. Анафаза отличается от метафазы именно расхождением, а не выстраиванием хромосом.
В телофазе у каждого полюса формируется ядро: вокруг наборов хромосом восстанавливается ядерная оболочка, а сами хромосомы постепенно раскручиваются. Затем при цитокинезе разделяется цитоплазма, и возникают две отдельные клетки. У животных клетка обычно перетягивается, а у растений между дочерними ядрами образуется перегородка. В итоге каждая клетка получает ядро с таким же числом хромосом, как исходное.
| Этап | Состояние хромосом | Расположение и перемещение | Главный результат |
|---|---|---|---|
| Профаза | Спирализуются, каждая состоит из двух сестринских хроматид | Веретено формируется; ядерная оболочка разрушается | Хромосомы становятся доступными для перемещения |
| Метафаза | Хромосомы двухроматидные | Располагаются по экватору; нити веретена прикрепляются к центромерам | Копии подготовлены к распределению |
| Анафаза | Хроматиды расходятся и становятся хромосомами | Движутся к противоположным полюсам | У полюсов собираются одинаковые наборы |
| Телофаза | Хромосомы раскручиваются | У каждого полюса восстанавливается ядро | Образуются два дочерних ядра |
| Цитокинез | Хромосомы находятся в дочерних ядрах | Разделяется цитоплазма | Возникают две отдельные клетки |
Чтобы определить этап, сначала сопоставьте состояние хромосом с их расположением: экватор указывает на метафазу, расхождение — на анафазу. Затем проверьте, разделилось ли ядро или уже цитоплазма. Таблица помогает проследить не только порядок стадий, но и результат каждой из них.
Задача 1. В клетке перед митозом 2n = 6. Сколько хромосом и хроматид будет после удвоения ДНК, но до начала митоза? Нужно различить число хромосом и число их копий. Удвоение увеличивает количество ДНК, но центромеры хромосом ещё не разделились.
Ответ: 6 хромосом и 12 хроматид. Проверьте рассуждение по числу центромер: их шесть, поэтому хромосом тоже шесть. Копий ДНК в каждой хромосоме две.
Задача 2. На препарате видны хромосомы, выстроенные в экваториальной плоскости клетки. Определите фазу и укажите, что произойдёт далее. Для решения достаточно сопоставить характерное расположение хромосом с этапами митоза. Затем нужно назвать следующее событие.
Ответ: метафаза; далее наступит анафаза и начнётся расхождение сестринских хроматид. Они станут самостоятельными хромосомами. Это позволит распределить копии наследственного материала поровну.
Задача 3. В исходной клетке 2n = 8. Сколько хромосом окажется у каждого полюса после анафазы и в каждом дочернем ядре после завершения деления? Важно не принять две хроматиды за одну хромосому после их разделения. До анафазы в клетке было восемь двухроматидных хромосом.
Ответ: после анафазы у каждого полюса по 8 хромосом, и в каждом дочернем ядре после завершения деления также будет 8. Митоз сохраняет исходное число хромосом. Удвоение ДНК нужно для создания копий, а не для увеличения набора в дочерних клетках.
Ошибка: считать, что после удвоения ДНК удваивается число хромосом. Обычно путают число хромосом с числом хроматид, потому что копий ДНК действительно становится вдвое больше. Чтобы проверить себя, посчитайте центромеры: пока сестринские хроматиды соединены, у хромосомы одна центромера и она считается одной хромосомой.
Ошибка: называть расхождение сестринских хроматид событием метафазы. Путаница возникает потому, что метафаза и анафаза идут подряд и связаны с работой веретена. Проверьте, что именно происходит: в метафазе хромосомы стоят по экватору, а в анафазе копии уже движутся к полюсам.
Ошибка: считать митоз и цитокинез одним процессом. Они тесно связаны по времени, поэтому их названия иногда используют как обозначение всего деления клетки. Для самопроверки разделите результат на две части: митоз делит ядро, а цитокинез — цитоплазму и саму клетку.
Ошибка: утверждать, что при митозе число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое. Такое изменение характерно для мейоза, а не для обычного митотического деления. Проверьте исходный и конечный наборы: после митоза дочерние ядра сохраняют число хромосом исходной клетки.
Для понимания митоза нужны знания о строении клетки, роли ядра, хромосом и ДНК. Также важно представлять клеточный цикл и знать, что удвоение ДНК происходит до деления. Это помогает отличать подготовку клетки от самих фаз митоза.
Митоз объясняет, как организм растёт и обновляет ткани: новые клетки получают копии наследственного материала исходной клетки. Он также лежит в основе бесполого размножения многих организмов. Сохранение числа хромосом делает возможным образование генетически сходных клеток.
Сравнение митоза с мейозом показывает, почему половые клетки отличаются от обычных клеток тела. Мейоз уменьшает число хромосом вдвое и способствует наследственной изменчивости. Митоз, напротив, сохраняет набор хромосом в дочерних клетках.
Чем число хромосом отличается от числа хроматид?
Число хромосом определяют по числу центромер, а хроматида — это одна из копий удвоенной хромосомы. До расхождения две сестринские хроматиды соединены в одной хромосоме, поэтому хроматид вдвое больше, чем хромосом.
Почему после удвоения ДНК число хромосом не меняется?
При удвоении ДНК у каждой хромосомы появляются две соединённые сестринские хроматиды. Центромера остаётся одна, поэтому хромосома считается одной, хотя количество ДНК и хроматид удваивается.
На какой стадии хромосомы выстраиваются по экватору клетки?
Это происходит в метафазе. Нити веретена деления прикрепляются к хромосомам и помогают расположить их в экваториальной плоскости.
Что именно происходит во время цитокинеза?
Цитоплазма разделяется, и из одной клетки образуются две отдельные дочерние клетки. У животных клетка перетягивается, а у растений между дочерними ядрами формируется клеточная перегородка.
Чем митоз отличается от мейоза по результату деления?
Митоз обычно приводит к образованию двух клеток с таким же числом хромосом, как у исходной клетки. Мейоз включает два деления и уменьшает число хромосом вдвое, образуя клетки, участвующие в половом размножении.
Митоз. Цитокинез
