Митоз - непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических клеток. Важнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл . Он представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки, а также до и после него. Митотический цикл - это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой своих функций и периоды покоя. В это время дальнейшая клеточная судьба неопределенна: клетка может начать делиться (вступает в митоз) либо начать готовиться к выполнению специфических функций.

Основные стадии митоза:

Редупликация (самоудвоение) генетической информации материнской клетки и равномерное распределение ее между дочерними клетками. Это сопровождается изменениями структуры и морфологии хромосом, в которых сосредоточено более 90% информации эукариотической клетки.

Митотический цикл состоит из четырех последовательных периодов (фаз):

• пресинтетического (или постмитотического) G1,
• синтетического S,
• постсинтетического (или премитотического) G2 ,
• собственно митоза.

Они составляют автокаталитическую интерфазу (подготовительный период).

Пресинтетическая (G1). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит. Клетка активно растет в размерах, запасает вещества, необходимые для деления: белки (гистоны, структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ. Происходит деление митохондрий и хлоропластов (т. е. структур, способных к ауторепродукции). Восстанавливаются черты организации интерфазной клетки после предшествующего деления.

Синтетическая (S). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка. В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого, продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая часть митохондриальной ДНК (основная же ее часть реплицируется в G2 период).

Постсинтетическая (G2). ДНК уже не синтезируется, но происходит исправление недочетов, допущенных при синтезе ее в S период (репарация). Также накапливаются энергия и питательные вещества, продолжается синтез РНК и белков (преимущественно ядерных).

S и G2 непосредственно связаны с митозом, поэтому их иногда выделяют в отдельный период - препрофазу.

После этого наступает собственно митоз , который состоит из четырех фаз. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл. Его продолжительность различна и составляет у большинства клеток от 10 до 50 ч. При этом у клеток тела человека продолжительность самого митоза составляет 1-1,5 ч, G2-периода интерфазы - 2-3 ч, S-периода интерфазы - 6-10 ч.

Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы:

• профазу,
• метафазу,
• анафазу,
• телофазу.

Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно - одна незаметно переходит в другую.

В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть - прикрепляется к центромерам хромосом. Содержание генетического материала в клетке остается неизменным (2n4c).

В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки, поэтому их подсчет и изучение проводят в этот период. Содержание генетического материала не изменяется (2n4c).

В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (4n4c).

В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n2c).

Все процессы, протекающие в период клеточного цикла, контролируются определенными генами . Мутации этих генов приводят к нарушению клеточного цикла на разных его этапах. Митоз свойственен всем эукариотам. Его биологическое значение заключается в том, что в результате, все дочерние клетки имеют одинаковое с родительской число хромосом. Индивидуальность хромосом полностью сохраняется . В этом и состоит генетическое значение митоза , ибо каждая из возникающих в результате деления клеток несет полный набор генов, свойственный инициальной клетке. Последнее очень важно при все более широком внедрении в практику биотехнологических методов, благодаря которым из отдельных соматических клеток, развиваются нормальные фертильные растения

Средняя образовательная школа № 33 имени Кайрата Рыскулбекова

Открытый урок по биологии

Тема: « Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза.»

9 «В» класс

Учитель: Калиева А.А.

Семей -2013 -2014 учебный год.

Урок № 16, 9 «В» класс по биологии.

Дата: 24.10.2013г

Тема: Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза.

Цель :

Образовательная : сформировать на уроке представление о митозе, как непрямом способе деления клетки; изучить фазы митоза и его биологическую роль; на примере деления клетки показать отражение закона диалектики отрицание отрицания.

Развивающая : способствовать развития аналитического мышления и познавательного интереса учащихся, развивать память, внимание, наблюдательность; способствовать формированию у учащихся интеллектуальных умений.

Воспитательная : воспитывать гуманное отношение к природе; уважение к чужому труду; ответственность за результат учебного труда, чувство аккуратности и добросовестности.

Задачи:

Образовательные : сформировать умение отличать митоз от других способов деления клеток; различать фазы митоза по происходящим в них процессам; уметь воспроизводить их на бумаге; уметь применять полученные знания о митозе для объяснения значения этого процесса в жизни организмов.

Развивающие : развивать умение анализировать явления,делать сравнительный анализ разных фаз митоза делать логические выводы; развивать навык работы с текстовыми таблицами; развитие внимательности при поиске ошибок.

Воспитательные : стремиться формировать материалистическое мировоззрение; воспитывать умение общаться друг с другом;,; воспитывать познавательную самостоятельность и поддерживать интерес к предмету.

Оборудование : компьютер, интерактивное пособие по теме «Митоз» таблица « Митоз» , схематическое изображение разных фаз митоза, картинки смайликов.

Ход урока:

I . Организация начала занятия. (1-2 мин).

Подготовка учащихся к работе на занятии: приветствие; проверка готовности учащихся к занятию, быстрое включение их в деловой ритм.

II . Проверка выполнения домашнего задания (10- 15 мин).

Для начала немного повторим, вспомним,что мы уже знаем

Беседа по вопросам, которые необходимо вспомнить для изучения нового материала

Что вы знаете о делении клетки? (деление–это жизненное свойство клетки);

Что такое клеточный центр? (органоид, содержащий две центриоли, состоящих из микротрубочек);

Что такое ДНК? (хранитель наследственной информации);

Что такое редупликация ДНК? (удвоение молекул ДНК);

Что такое хромосомы? (органоиды – носители наследственной информации);

Что такое диплоидный набор хромосом? (двойной набор, характерный для соматических клеток);

Что такое гаплоидный набор хромосом? (одинарный, характерный для половых клеток).

В ходе беседы проводится работа по коррекции знаний.

Итак, вы успешно справились с вопросами, и мы переходим к изучению нового материала.

Сегодня мы с вами познакомимся с процессом деления клетки – митозом, узнаем, что такое жизненный цикл клетки.

Ребята, как вы думаете, какие качества должны быть присущи современному человеку, чтобы он мог добиться успеха? (трудолюбие, ответственность, целеустремлённость, профессионализм). Вы правы, все эти качества потребуются нам на сегодняшнем уроке.

Эпиграфом к нашему уроку мне хотелось бы взять слова немецкого поэта Г.Э.Лессинга

« Спорьте, заблуждайтесь, ошибайтесь, но, ради Бога, размышляйте, и хотя и криво, да сами » . (Слайд № 1)

Тема нашего урока : Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза. ( Слайд №2). (20 мин)

Цели урока:

Познакомиться с особенностями митоза и его биологической ролью в природе.

Раскрыть особенности протекания каждой фазы митоза.

Рассмотреть механизмы, обеспечивающие генетическую идентичность дочерних клеток. (слайд № 3)

III . Объяснение нового материала . (Слайд №4)

Один из способов бесполого размножения, изученных нами это, деление. В биологии процессы подчиняются законам философии. Мы с вами уже встречались с законом борьбы и единства противоположности, когда изучали катаболизм и анаболизм. А есть ещё другой закон - закон отрицание отрицания. Проросток отрицает семя, а новая клетка – старую. Деление – это увеличение числа клеток. (Открываю слайд с делящимися клетками), основа размножения и развития. Из одной старой большой дряхлой клетки в результате деления получается две молодые юные клетки, которые начинают расти, увеличиваться в размерах, выполнять свойственные им функции и, наконец, приступают к делению – заканчивается их жизненный цикл. Следовательно, жизненный цикл клетки или по-другому клеточный цикл это-

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ – ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОБЫТИЙ ПРОИСХОДЯЩИХ МЕЖДУ ОБРАЗОВАНИЕМ КЛЕТКИ И ЕЁ СЛЕДУЮШИМ ДЕЛЕНИЕМ ИЛИ СМЕРТЬЮ . (Слайд № 5)

Существуют 3 стадии клеточного цикла: Слайд №6)

1.ИНТЕРФАЗА

2.МИТОЗ (КАРИОКИНЕЗ)

3.ЦИТОКИНЕЗ (ДЕЛЕНИЕ ЦИТОПЛАЗМЫ)

Начинается клеточный цикл с интерфазы. Это самая большая фаза. В ней происходят 3 важных этапа.

1.ИНТЕРФАЗА - это непосредственно жизнь клетки, во время которой клетка выполняет свойственные ей функции, ради чего появилась на свет, осуществляет клеточный метаболизм, биосинтез,проводит процессы транскрипции и трансляции, образует митохондрии, хлоропласты и др. клеточные органоиды. (прикрепляю схематическое изображение).

2. В конце интерфазы клетка начинает готовиться к делению. При этом происходит удвоение (репликация) ДНК, укорачивание нитей ДНК за счёт их спирализации. Ведь нить ДНК длиной ок. 2-х метров и она так компактно укладывается, что хромосомы уже становятся хорошо видимыми в световой микроскоп. (прикрепляю схематическое изображение)

А теперь давайте вспомним, сколько хромосом содержит человеческая клетка? 46. Следовательно, одна клетка содержит 46 хромосом, и разделившись, сколько хромосом будут содержать дочерние клетки?

23 23

Логично, но если каждая клетка разделится ещё пополам, то будет дробное число и т.д.

Значит, на макушке у на одно число хромосом, а на пятках другое? Вы согласны? Нет? А как же тогда выйти из положения? Как получить во всем организме одинаковое число хромосом не нарушая законов математики? (ребята высказывают свои предположения)

Остаётся только признать такую схему деления - не очень логичную, но зато правильную.

46 46

Тогда возникает вопрос?. А как же так может получиться? (Ученики высказывают свои предположения)

Это получается так потому, что митоз особенное - непрямое деление клетки.

МИТОЗ - это такое деление клеточного ядра, при котором образовавшиеся дочерние клетки имеют идентичные материнскому наборы хромосом. Митоз - это деление соматических клеток (клеток тела). (Слайд № 7)

Впервые митоз, как способ деления соматических клеток открыли в 1879г. Бовери и Флеминг.

Процесс включает 4 фазы.

Предлагаю вам в тетради написать такую таблицу.

Давайте схематично изобразим суть процесса. Я рисую на доске, а вы внимательно смотрите, и в тетрадях рисуете вместе со мной. Вы в таблицу записываете название фазы в первый столбик и особенности данной во второй.

(Слайд № 8)

1. Профаза. В первую фазу митоза ядерная оболочка разрушается, исчезает ядрышко, центриоли расходятся по полюсам клетки. Между ними натягиваются нити веретена деления. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединённых перетяжкой –центромерой. Закончилась профаза. (Слайд № 9).

2.Метафаза . Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления своими перетяжками и выстраиваются по экватору клетки. (Слайд № 10).

3.Анафаза. Самая короткая. Нити веретена деления растягивают хроматиды в разные стороны. (Слайд № 11).

4.Телофаза. Фаза обратная профазе. Разошедшиеся хроматиды становятся хромосомами и начинают раскручиваться. Образуется ядерная оболочка, ядрышко. (Слайд № 12).

Процесс митоза заканчивается. Начинается цитокинез- деление цитоплазмы и органоидов.Продолжительность митоза 1.5 – 2 часа. У животных образуется перетяжка между клетками, а у растений срединная перегородка. Получаются 2 дочерние клетки.

А теперь сравните картинку телофазы и интерфазы: сравните количество хромосом и ответьте на вопрос. Какой процесс к этому привёл? (Удвоение хромосом в интерфазе). (Слайд № 13).

Показываю общую схему митоза на мониторе.

Биологический смысл митоза заключается в том, что все клетки одного организма имеют одинаковый набор хромосом.

Образовавшаяся в результате оплодотворения зигота начинает делиться митозом на равноценные клетки, давая начало новому организму, все клетки которого, несмотря на их разнообразие, имеют одинаковый, равноценный набор хромосом. Благодаря митозу осуществляется рост организма, регенерация органов, а также обуславливает сходство потомства с родителями из поколения в поколение.

(2 мин).

(Видео: Процесс деление клетки печени человека)

(Слайд № 14).

В процессе митоза происходит строго

одинаковое распределение точно

скопированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически идентично-одинаковых клеток. (Слайд № 15).

Ребята, урок заканчивается, давайте повторим с вами изученное и сделаем вывод:

(Слайд № 16).

Значение митоза:

В результате митоза возникают две дочерние клетки, содержащие столько же хромосом, сколько их было в ядре материнской клетки.

Благодаря митозу осуществляются процессы регенерации и замены отмирающих клеток. (Слайд № 17). (2 мин)

IV .Закрепление. (тест) (5 мин).

1. Отметьте неверный ответ.

Прививки используют для размножения растений, так как:

а) это более быстрый способ, чем выращивание из семян;
б) при этом сохраняется желаемый набор признаков;
в) образующиеся растения сочетают в себе признаки обоих родителей.

2. Что такое клеточный, или жизненный, цикл клетки?

а) жизнь клетки в период ее деления;
б) жизнь клетки от деления до следующего деления или до смерти;
в) жизнь клетки в период интерфазы.

3. Митоз – это основной способ деления:

а) половых клеток;
б) соматических клеток;
в) а + б.

4. В профазе митоза происходит:

а) удвоение содержания ДНК;
б) синтез ферментов, необходимых для деления клетки;
в) спирализация хромосом.

5. В анафазе митоза происходит расхождение:

а) дочерних хромосом;
б) гомологичных хромосом;
в) негомологичных хромосом;
г) органоидов клетки.

6. В какой из фаз митоза происходит утолщение (спирализация) хромосом, исчезает ядрышко, распадается ядерная оболочка, расходятся к полюсам центриоли и образуется веретено деления?

а) анафазе;
б) телофазе;
в) профазе;
г) метафазе.

7. Хромосомы расположены в одной плоскости в центре клетки (на экваторе). К каждой из них в области центромеры присоединены с двух сторон нити веретена. Это характерно для фазы митоза:

а) профазы;
б) метафазы;
в) анафазы;
г) телофазы.

8. Репликация происходит в

а) профазе;
б) метафазе;
в) интерфазе;
г) телофазе.

9. Деление центромер и расхождение хроматид к полюсам клетки происходит в:а) профазе;
б) метафазе;
в) анафазе;
г) телофазе.

10. Биологическое значение митоза заключается в:а) строго одинаковом распределении между дочерними клетками материала цитоплазмы и ядра
б) увеличении числа клеток
в) а + б

Ответы к тесту: 1– в; 2– б; 3– б; 4– в; 5– а; 6– в; 7– б; 8–в; 9–в; 10–в.

Критерии оценки : 100%–85% – 5, 84–75% – 4, 74–50% – 3, 49% –2.

Выставление оценок учащимся за урок

Теперь запишите домашнюю работу: п. 1 6 , заполнить таблицу в тетради до конца, соотнеся процессы фаз с их рисунками (Слайд № 18) (1 -2 мин).

Митоз - это деление соматических клеток, а так же размножение и передача наследственной информации при бесполом размножение. Митозу предшествует фаза покоя или интерфаза. Длится она от несколько часов до нескольких суток. Митоз длится 2 - 2,5 часа и начинается с профазы. В результате митоза образуется из диплоидного набора клетки 2n, две абсолютно одинаковые клетки.

Значение митоза: рост организма, регенерация аргоновой ткани, вегетативное размножение.

Биологическая сущность митоза: Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки тела, кроме половых, получают одну и ту же генетическую информацию. Такие клетки называются соматическими.

Значение митоза: Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений

Билет. 28

Биоценоз, биотоп, биогеоценоз. Экосистема. Видовая и пространственная структура биоценоза.

Продуценты, консументы, редуценты

. Биоценоз -исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп) и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами окружающей среды.

Производители - автотрофные орга­низмы, создающие органические. вещества из неорганических; осн. продуценты во всех Биоценоз.- зелёные растения. Деятельность продуцентов определяет исходное накопление органических веществ.

Потребите­ли - гетеротрофные организмы, питаю­щиеся за счёт автотрофных.

Восстановители - животные питающиеся разлагающими остатками организмов.

Биотоп: Это-участок земной поверхности (суши или водоема) с однотипными условиями среды, занятый определенным биоценозом (биоценоз - это все животные, растения, грибы и микроорганизмы, что заселяют определённый участок суши или акватории)
Самый обширный биотоп - это океаны и моря, есть еще тундра, пустыня, хвойный или лиственный лес и т.д.

Биогеоценоз: система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии. Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва).

Свойства биогеоценозов. Становление определенного биогеоценоза - это процесс, в ходе которого живые организмы разных видов адаптируются друг к другу, а также с условиями физической среды обитания. Во время развития биогеоценоза усложняется его структура, формируются такие качества, как целостность, устойчивость, способность к самовоспроизведению и саморегуляции.

Экосистема.

Экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи.

Видовая и пространственная структура биоценоза.

Видовая структура - число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. Показателями значимости каждого отдельного вида в видовой структуре биоценоза являются:

• обилие вида, т. е. число или масса особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства;
• частота встречаемости-процентное отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, к общему числу проб или учетных площадок;
• степень доминирования-отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.

Пространственная структура биоценоза - это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность, или вертикальную структуру биоценоза, и мозаичность, или структуру биоценоза по горизонтали. Например в широколиственных лесах выделяется следующие ярусы: деревья первой величины - дуб, липа, вяз; второй величины - рябина, яблоня, груша; подлесок кустарниковый - крушина, жимолость, бересклет, высокие травы; более низкие травы.

Продуценты: (автотрофные организмы или автотрофы) - организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. ..
производители: они создают массу органического биологического вещества из различных неорганических соединений (в аквариумах - это растения).

Редуценты - возвращающий, восстанавливающий, организмы минерализующие мёртвое органическое вещество, т. е. разлагающие его до более или менее простых неорганических соединений; подавляющее большинство Редуценты - микроорганизмы, обитающие в почве, воде.

Клеточный цикл. Митоз

Одним из важнейших свойств жизни является самовоспроизведение биологических систем, в основе которого лежит деление клеток: «От клеточного деления зависят не только явления наследственности, но и сама непрерывность жизни» (Э. Вильсон). Универсальным способом деления эукариотических клеток является непрямое деление, или митоз (от древнегреч. «митос» – нить). Биологическое значение митоза заключается в сохранении объема и качества наследственной информации.

Краткая история открытия митоза

Впервые деление клеток (дробление яиц лягушки) наблюдали французские ученые Прево и Дюма (1824). Более подробно этот процесс описал итальянский эмбриолог М. Рускони (1826). Процесс деления ядер при дроблении яиц у морских ежей описал К. Бэр (1845). Первое описание деления клеток у водорослей выполнил Б. Дюмортье (1832). Отдельные фазы митоза наблюдали: немецкий ботаник В. Гофмейстер (1849; клетки тычиночной нити традесканции), российские ботаники Э. Руссов (1872; материнские клетки спор папоротников, хвощей, лилии) и И.Д. Чистяков (1874; споры хвоща и плауна), немецкий зоолог А. Шнейдер (1873; дробящиеся яйца плоских червей), польский ботаник Э. Страсбургер (1875; спирогира, плаун, лук).

Для обозначения процессов перемещения составных частей ядра немецкий гистолог В. Шлейхнер предложил термин кариокинез (1879), а немецкий гистолог В. Флемминг ввел термин митоз (1878). В 1880-е гг. Общая морфология хромосом была описана еще в работах Гофмейстера, однако лишь в 1888 г. немецкий гистолог В. Вальдейер ввел термин хромосома. Ведущая роль хромосом в хранении, воспроизведении и передаче наследственной информации была доказана лишь в ХХ веке.

Биологическое значение

Процесс митоза обеспечивает строго равномерное распределение хромосом между двумя дочерними ядрами, так что в многоклеточном организме все клетки имеют совершенно одинаковые (по числу и по характеру) наборы хромосом. Хромосомы содержат генетическую информацию, закодированную в ДНК, и поэтому регулярный, упорядоченный митотический процесс обеспечивает также полную передачу всей информации каждому из дочерних ядер; в результате каждая клетка обладает всей генетической информацией, необходимой для развития всех признаков организма. В связи с этим становится понятно, почему одна клетка, взятая из полностью дифференцированного взрослого растения, может при подходящих условиях развиться в целое растение. Мы описали митоз в диплоидной клетке, но этот процесс протекает сходным образом и в гаплоидных клетках, например в клетках гаметофитного поколения растений.

Т.е. биологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.

Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.

В биологии довольно много интересных и загадочных тем, и одна из них - это строение клетки и процессы ее жизнедеятельности. В знаниях о клетке самым интригующим событием по праву считается ее деление. Что такое митоз (деление), какова его сущность и значение? Об этом речь в данной статье.

Виды репродукции клеток

Размножение - неотъемлемая часть всего живого на нашей планете. Эта особенность присуща всем живым организмам и клеткам как наименьшей структурной единице организма. Выделяют следующие виды деления клеток :

Клеточный цикл

Для размножения клеток необходима репликация (удвоение) ДНК, ведь только так возможно простое деление клетки на две идентичные дочерние. Вот что такое митоз (mitosis, с греч. mitos - нить) - это способ деления клеток с точным разделением генетического материала между дочерними клетками. При этом процесс репликации генетического материала и его распределение между дочерними клетками разделены во времени.

Период, предшествующий митозу клетки, называется интерфазой. Именно в этот период происходит репликация ДНК.

Периоды между делением (митозом) или гибелью клетки называется клеточным циклом.

Период интерфазы - самый длинный в клеточном цикле. Он предусматривает накопление энергетических и структурных компонентов, которые потребуются для деления, и синтез нуклеотидов, необходимых для репликации дезоксирибонуклеиновых кислот.

Цитология процесса

Образование двух идентичных материнской клеток - вот что такое митоз. Такой тип деления свойственен всем соматическим клеткам многоклеточного организма и стал одним из способов неполового размножения одноклеточных. Процесс митоза разделен на четыре фазы, которые следуют одна за другой. Фазы разделяются в соответствии с физико-химическим состоянием цитоплазмы и местом нахождения и внешним видом хромосом. Длительность и особенности этих фаз различны для разных типов клеток, но последовательность и главные особенности остаются неизменными для любого митоза. Что такое стадии данного типа деления и каковы их отличия, рассмотрим дальше.

Первая фаза - профаза

На этой стадии происходит спирализация хромосом (конденсация и уплотнение), которые были удвоены в интерфазе. Именно на этой стадии хромосомы становятся видны в световой микроскоп. Цитоплазма клетки становится вязкой, разрушаются оболочки ядра, а центриоли формируют веретено деления - это система из микротрубочек из белка тубулина, тянущаяся от полюсов клетки к ее экватору. Именно веретено деления будет отвечать за четкое расхождение хромосом.

Метафаза и анафаза - следующие стадии митоза

Что такое происходит дальше? Именно эти две фазы считают самыми главными при делении клеток. В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки и образуют экваториальную пластинку, которую называют материнской звездой. Каждая хромосома прикрепляется к микротрубочкам веретена деления своими центромерами. В анафазе нитки миофибрилл, которые фиксируют веретено деления, начинают сокращаться и растягивают хроматиды к полюсам клетки. Анафазу называют стадией дочерних звезд. До окончания анафазы у каждого полюса собирается диплоидный набор хромосом.

Заключительная стадия митоза

Она называется телофазой. На этой стадии начинается процесс цитокинеза - физического деления клетки. Хромосомы у полюсов деспирализуются (раскручиваются и связываются с белками), формируется ядерная оболочка и перетяжка, которая разделит клетку на две. У растительной клетки эта перетяжка образуется из внутриклеточной пластины, а в животных клетках разделение происходит за счет формирования борозды деления.

Длительность фаз и регуляция процесса

Продолжительность такого деления различна у разного типа клеток. В животных клетках он длится 30-60 минут, в растительных - 2-3 часа. Длительность стадий митоза также различна и зависит от множества факторов (размер клетки, плоидность, условия внешней среды). Однако более длительны фазы деления, связанные с синтезом веществ - про- и телофаза. Например, в клетках млекопитающих профаза митоза длится 25-30 минут, метафаза и анафаза - около 15 минут каждая, а телофаза может продлиться до 40 минут. В организме многоклеточных митотическая активность клеток контролируется нейрогуморально. В ней принимают участие нервная система и гормоны органов внутренней секреции (например, гормоны надпочечников, гипофиза, щитовидки и половые гормоны). При нарушении нейрогуморальной регуляции происходит изменение митотической активности, что мы наблюдаем в клетках различных опухолей.

Критические точки

Клеточный цикл - это сложный процесс, который требует строгого контроля со стороны клетки. Стадии должны проходить строго одна за другой, при этом важно полное завершение предыдущей. Контрольные точки - это точки, которые гарантируют переход к последующим фазам и обеспечивают точность передачи информации. Выделяют три такие точки в клеточном цикле.

Первая - начало процесса репликации ДНК и подготовка к делению. Если произойдут нарушения в этой точке, это приведет к разрывам ДНК и нарушению целостности хромосом.

Вторая - проверка качества и полноты репликации наследственного материала. В случае нарушений в этой точке происходит нарушение кариотипа клеток.

Третья - это начало анафазы митоза, когда должно произойти расхождение хромосом к полюсам.

Изучение процессов, происходящих в этих точках, поможет усовершенствовать методы регенерации тканей и органов, найти пути предотвращения нарушений клеточного цикла и предотвратить неконтролируемое деление клеток. Нарушения клеточного цикла и патологический митоз может быть вызван также воздействием ядов или токсинов, экстремальными факторами (перегрев, кислородное голодание, ионизирующее излучение). К патологическому митозу могут приводить и вирусные инфекции.

Биологическое значение митоза

Такой тип деления клеток обеспечивает точную передачу наследственной информации в ряду последовательных клеточных циклов. Эта передача сохраняет кариотип (набор хромосом) организмов каждого вида и стабильность видов в процессе эволюции (исторического развития).

Все соматические клетки многоклеточного организма делятся митотически, что обеспечивает рост организма. Кроме того, значение митоза - в обеспечении регенерации тканей и органов и в замещении клеток. Например, костный мозг постоянно обновляет состав форменных элементов крови.

Множество животных и растений выбрали именно такой способ неполового размножения (одноклеточные, кишечнополостные, и не только). Природным доказательством полной идентичности клеток, образованных путем митоза, служат однояйцевые близнецы, которые происходят от одной зиготы, поделившейся путем митоза на ранних стадиях эмбрионального развития.