при каком делении клеток не происходит уменьшение числа хромосом
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)
С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.
Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.
ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).
Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).
Мейоз
В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).
Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.
Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).
Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.
Бинарное деление надвое
При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.
Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Лекция № 13. Способы деления эукариотических клеток: митоз, мейоз, амитоз
Митотический цикл. Митоз
Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.
Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.
Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2.
Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.
Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК.
Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.
Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.
Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.
Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).
Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.
Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.
Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.
Мейоз
Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.
Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c) образуются две гаплоидные (1n 2c).
Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c, в конце — 2n 4c) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.
Профаза 1 (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом. Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.
Профаза 1 подразделяется на стадии: лептотена (завершение репликации ДНК), зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), диплотена (выявление хиазм, 1 блок овогенеза у человека), диакинез (терминализация хиазм).
Мейоз: 1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 — метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1;
9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2.
Купить проверочные работы
и тесты по биологии
Метафаза 1 (2n 4c) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.
Анафаза 1 (2n 4c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.
Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.
Второе мейотическое деление (мейоз 2) называется эквационным.
Интерфаза 2, или интеркинез (1n 2c), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК. Характерна для животных клеток.
Профаза 2 (1n 2c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.
Метафаза 2 (1n 2c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.
Анафаза 2 (2n 2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.
Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.
Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.
Амитоз
Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.
Клеточный цикл
Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, который включает в себя период подготовки к делению и собственно митоз. Кроме этого, в жизненном цикле имеются периоды покоя, во время которых клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу: гибель или возврат в митотический цикл.
Перейти к лекции №12 «Фотосинтез. Хемосинтез»
Перейти к лекции №14 «Размножение организмов»
Смотреть оглавление (лекции №1-25)
Митоз в ЕГЭ по биологии: теория и задания
Людмила Микушева
Деление клетки — одна из важнейших тем ЕГЭ по биологии, ведь она может принести целых пять первичных баллов! Выделяют два основных типа деления клеток: митоз (образование соматических клеток) и мейоз (образование половых клеток). В этой статьи обсудим митоз в ЕГЭ по биологии: разберем теорию и порешаем задания.
Соматические и половые клетки
Для начала разберемся, чем различаются половые клетки. Напомню, что количество хромосом в клетке принято обозначать «n», а количество молекул ДНК — «с». Причем n и с — это не просто количество в единицах, а количество наборов. Например, если в клетке печени человека 23 пары хромосом (2*23 = 46), то набор в ней 2n. В каждой хромосоме находится по одной молекуле ДНК (тоже 23 пары), значит в буквенном обозначении — с.
Соматические или неполовые клетки — это клетки тела. Например, клетка глаза, клетка печени, нейрон или эритроцит. Набор хромосом в таких клетках двойной или диплоидный (2n). Для человека набор в соматических клетках – 46, но эти хромосомы не одинаковые. Среди них есть неполовые хромосомы (аутосомы) и половые. Из 46 хромосом у человека 44 аутосомы и 2 половые, для женщин – ХХ, а для мужчин ХУ. Из 8 хромосом у дрозофил 6 аутосом и тоже 2 половые.
Половые клетки или гаметы — это яйцеклетки и сперматозоиды. Набор в таких клетках одинарный или гаплоидный (n). Для человека это 23 хромосомы, а для дрозофил, например, 4 хромосомы. Но и среди этих хромосом выделяют половые и аутосомы. Гаметы несут по одной половой хромосоме. Допустим, в яйцеклетке это Х хромосома, а вот в сперматозоиде может быть Х или У (поэтому пол потомства зависит от сперматозоида). Из 23 хромосом в гаплоидном наборе у человека 22 аутосомы и только одна половая.
Если хотите лучше понять клеточную теорию, необходимую для ЕГЭ, приходите учиться в MAXIMUM! Записывайтесь на консультацию — вы сможете пройти диагностику по выбранным предметам ЕГЭ, поставить цели и составить стратегию подготовки, чтобы получить на экзамене высокие баллы. Все это абсолютно бесплатно!
Процесс митоза
Деление клетки — это важный, сложный и энергозатратный процесс. Представьте себе, что вы планируете пойти в поход — что вам нужно сделать перед этим? Для начала нужно подготовиться — скорее всего, сборы займут у вас даже больше сил, чем путешествие. Вот и клетке необходимо подготовиться! Для этого перед делением проходит интерфаза.
Интерфаза деления
Обращаю ваше внимание на то, что интерфаза не является фазой деления. Ее правильнее будет назвать подготовительной стадией. Если бы вы были клеткой, что бы вам хотелось сделать, чтобы деление прошло без осложнений, а чтобы новые клетки ни в чем не нуждались первое время? В этой ситуации пригодилась бы энергия, строительные и наследственные материалы. Для получения всех этих веществ и проходит интерфаза.
Процессы, проходящие в интерфазу:
После такой серьезной подготовки можно перейти к делению. Благодаря репликации ДНК в интерфазе, клетка вступает в митоз с набором 2n4c. Например, для человека это 46 хромосом и 92 молекулы ДНК (по две молекулы в каждой хромосоме).
Для ЕГЭ важно помнить, что митоз проходит в 4 фазы. Чтобы закрепить правильную последовательность стадий, предлагаю маленький лайфхак — просто запомните слово ПРИМАТ. Мы с вами относимся к приматам, а буквы в этом слове расположены так же, как фазы митоза, начинающиеся с этих букв. Профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Профаза
Метафаза
Пожалуй, самая красивая фаза митоза — метафаза. Ее частенько упоминают в фильмах и сериалах про школу, например в «Сумерках», потому что она лучше остальных фаз просматривается в микроскоп.
Анафаза
Активная и интересная фаза.
Телофаза
После того, как клетка разделила генетический материал по полюсам, она может приступить непосредственно к делению.
Зачем нужен митоз?
Как видите, фазы митоза для ЕГЭ достаточно просто запомнить, если понять, какие процессы происходят в каждой из них. Теперь давайте обсудим, зачем вообще нужен митоз.
У вас прямо сейчас растут волосы и ногти? Обновляется кожный покров или клетки крови? Если вы живы, смело отвечайте «да». Значит прямо сейчас клетки каждого из нас делятся митозом — он необходим для процессов роста, развития и регенерации.
Представьте себе: вы приходите в гости и видите потрясающей красоты фиалку, вам очень хочется иметь такую же у себя дома. Как вы поступите? Можно оторвать листик, принести его домой и поставить в воду. Через некоторое время клетки начинают делиться митозом, у листа появляются придаточные корни, а еще через пару месяцев у вас будет своя красивая фиалка. Фактически вы клонировали растение! Половые клетки в этом не играли никакой роли, а вот соматические активно делились. Одно из значений митоза — бесполое размножение.
Так как в результате митоза образуются одинаковые диплоидные клетки, благодаря такому делению поддерживается единый набор хромосом в организме. Все соматические клетки одного организма содержат одинаковое количество хромосом. Например, и в клетке волоса, и в клетке глаза человека 46 хромосом.
Задания на митоз в ЕГЭ по биологии
Задания на митоз в ЕГЭ по биологии встречаются и в первой, и во второй части. Каждое из таких заданий может принести вам от одного до трех баллов. Кстати, обязательно почитайте наш гайд для ЕГЭ по биологии 2021! Там мы рассказываем, какие задания и по каким темам вам могут встретиться.
Пример 1. В ядрах клеток слизистой оболочки кишечника позвоночного животного 36 хромосом. Какое число хромосом будет иметь ядро зиготы этого животного? В ответ запишите только соответствующее число.
Решение. Клетки слизистой оболочки кишечника — соматические, набор в них 2n. А что такое зигота? Это оплодотворенная яйцеклетка. В ней сливается гаплоидный набор сперматозоида и гаплоидный набор яйцеклетки, в результате набор становится диплоидным (2n). Соответственно, число хромосом в зиготе будет совпадать с набором в любой из соматических клеток. Ответ: 36.
Пример 2. Установите соответствие между процессами, происходящими на разных стадиях жизненного цикла клетки: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
| ПРОЦЕССЫ | СТАДИИ |
| А) ускоренный метаболизм Б) спирализация хромосом В) удвоение количества органоидов Г) образование веретена деления Д) формирование экваториальной пластинки Е) репликация ДНК | 1) интерфаза 2) митоз |
Решение. Вспомним, что интерфаза — это подготовительная стадия, которая проходит перед делением клетки, а митоз – непосредственно деление. В интерфазу происходит ускорение обмена веществ, удвоение ДНК и органоидов. Хромосомы спирализуются в профазу, тогда же образуется веретено деления. Хромосомы выстраиваются по экватору и формируют метафазную пластинку в метафазе.
Ответ: 121221
Пример 3. У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Определите число хромосом и молекул ДНК в клетках печени перед началом деления и а анафазе митоза. Объясните полученные результаты на каждом этапе.
Решение. Набор хромосом и ДНК в соматической клетке 2n2c – 60 хромосом, 60 молекул ДНК.
Перед началом деления (в интерфазе) происходит репликация ДНК, набор 2n4c — 60 хромосом, 120 молекул ДНК. В анафазе набор 4n4с – 120 хромосом и 120 молекул ДНК, так как однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам.
Как видите, задания на митоз в ЕГЭ по биологии вполне реально решить! Немного практики — и заветные баллы у вас в кармане. Если хотите разобраться в остальных темах, обязательно обратите внимание на курсы MAXIMUM. Приходите к нам на бесплатную консультацию по подготовке к ЕГЭ — чем раньше приступите к подготовке, тем больше будет времени, чтобы найти все слабые места и проработать их. Записывайтесь и начните путь к высоким баллам ЕГЭ уже сейчас!
При каком делении клеток не происходит уменьшение числа хромосом
Каким номером на рисунке обозначена фаза мейоза, нарушение механизмов которой может привести к появлению трисомии у потомков?
Рассмотрите рисунки и выполните задания 5 и 6.
Первое деление мейоза
Второе деление мейоза
Каким номером на рисунке обозначена фаза мейоза, в течение которой происходит кроссинговер?
Процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе первого деления мейоза.
Установите соответствие между признаками и фазами мейоза, обозначенными цифрами на схеме первого деления мейоза: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.