Деление клетки. Митоз и мейоз

Деление клетки.
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл
клетки – период жизни
клетки от момента ее
возникновения до
деления или гибели.
Стадии: интерфаза и
митоз
Продолжительность жизни клеток
Митоз (от греч. «митос» – нить) –
непрямое деление соматических клеток, в
результате которого сначала происходит
удвоение, а затем равномерное
распределение наследственного материала
между дочерними клетками.
Биологическое значение митоза: в
результате митоза образуются две клетки,
каждая из которых содержит столько же
хромосом, сколько их было в материнской.
Дочерние клетки генетически идентичны
родительской.
Деление клетки
Интерфаза
 Интерфаза – период между делениями.
 Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла.
 Фазы: пресинтетическую (G1 - 2n2c), синтетическую (S - 2n4c) и постсинтетическую (G2 2n4c).
 Пресинтетический период, период роста. Как правило, это самый длинный период (от 10 ч до
нескольких суток). В этот период синтезируются РНК, белки, увеличивается число рибосом и
митохондрий.
 Синтетический период по продолжительности различен (6-12 ч). Во время его происходит
самое главное событие – удвоение ДНК (репликация, редупликация). Каждая хромосома
становится двуххроматидной, а число хромосом не изменяется.
 Постсинтетический период обеспечивает подготовку клетки к делению и также
характеризуется интенсивными процессами синтеза белков, входящих в состав хромосом;
синтезируются ферменты и энергетические вещества, необходимые для обеспечения процесса
деления клетки.
Профаза (2n4c)
 Хромосомы укорачиваются и утолщаются, в результате чего становится
видно, что две хроматиды в хромосоме лежат почти параллельно,
соединенные узким участком - центромерой.
 Центриоль, располагающаяся в цитоплазме клетки, делится и дочерние
центриоли расходятся в противоположные стороны клетки с
образованием веретена деления.
 К концу профазы растворяется ядерная оболочка и хромосомы свободно
располагаются в цитоплазме, ядрышко исчезает чуть раньше.
Метафаза (2n4c)
 Нити веретена протягиваются от экватора клетки к полюсам.
 Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора.
 Каждая хромосома прикреплена к нитям веретена своей
центромерой.
Анафаза (4n4c)
 Центромеры делятся и хроматиды превращаются в две совершенно
обособленные дочерние хромосомы.
 Дочерние хромосомы (хроматиды каждой хромосомы) расходятся к
разным полюсам.
 Расхождение хромосом к полюсам происходит за счет сокращения
нитей веретена.
Телофаза (2n2c)
 Хромосомы вытягиваются, теряют способность к окрашиванию и
возвращаются в состояние покоя
 Вокруг каждого дочернего ядра образуется ядерная оболочка. В это
время восстанавливается ядрышко.
 На этом завершается деление ядра (кариокинез), затем происходит
деление тела клетки (или цитокинез).
Гаметогенез
 Гаметогенез – процесс
образования половых
клеток.
 Овогенез (от греч. «оон»
– яйцо и «генезис» –
происхождение,
развитие) – процесс
образования
яйцеклеток.
 Сперматогенез (от греч.
«сперма» – семя и
«генезис» происхождение,
развитие) – процесс
образования
сперматозоидов.
Этапы гаметогенеза
 Период размножения
(митоз)
 Период роста
 Период созревания
(мейоз)
 Период формирования
 Мейоз (от греч «мейозис» – уменьшение) – способ
деления половых клеток растений и животных, в
ходе которого осуществляется редукция
(уменьшение) числа хромосом.
 Биологическое значение мейоза: происходит
редукция числа хромосом. Из одной диплоидной
клетки образуются 4 гаплоидных. Благодаря
мейозу образуются генетически разные гаметы,
т.к. трижды происходит перекомбинация
генетического материала: за счет кроссинговера,
случайного и независимого расхождения
гомологичных хромосом, а затем и хроматид.
Благодаря мейозу поддерживается постоянство
диплоидного набора хромосом в соматических
клетках.
Мейоз
 Во время мейоза происходит не одно,
как при митозе, а два следующих
друг за другом клеточных деления.
 Первому мейотическому делению
предшествует интерфаза 1 – фаза
подготовки клетки к делению.
 Первое мейотическое деление
называют редукционным, т.к. именно
в этот момент происходит
уменьшение числа хромосом,
образуются две клетки с гаплоидным
набором хромосом, однако хромосомы
остаются двухроматидными.
 Сразу после первого деления
совершается второе – по типу
обычного митоза. Это деление
называется эквационным, т.к. в это
время хромосомы становятся
однохроматидными.
Интерфаза (2n2c - 2n4c )
 Аналогична интерфазе митоза
 Пресинтетический период, период
роста. В этот период синтезируются
РНК, белки, увеличивается число
рибосом и митохондрий.
 Синтетический период. Во время
его происходит удвоение ДНК
(репликация, редупликация).
Каждая хромосома становится
двуххроматидной, а число
хромосом не изменяется.
 Постсинтетический период
обеспечивает подготовку клетки к
делению и также характеризуется
интенсивными процессами синтеза
белков, входящих в состав
хромосом; синтезируются
ферменты и энергетические
вещества, необходимые для
обеспечения процесса деления
клетки.
Профаза I (2n4c)
 Самая продолжительная и сложная
фаза мейоза.
 В профазе 1 деления мейоза
происходит спирализация хромосом.
 Гомологичные хромосомы начинают
притягиваться друг к другу сходными
участками и конъюгируют. Образуются
биваленты, которые продолжают
укорачиваться и утолщаться.
 Важнейшее событие этого периода –
кроссинговер – обмен участками
гомологичных хромосом. При этом в
каждой из двух гомологичных
хромосом в гомологичной области
разрывается одна хроматида и
образовавшиеся фрагменты
воссоединяются крест-накрест.
 В конце профазы исчезает ядерная
оболочка и ядрышко. Биваленты
смещаются в экваториальную
плоскость. Центриоли формируют
веретено деления.
Кроссинговер
 Кроссинговер делает
возможным обмен
участками хроматид
(внутрихромосомная
рекомбинация).
 Значение
кроссинговера:
увеличивает
генетическое
разнообразие
образующихся гамет.
Метафаза 1 (2n4c).
 Заканчивается формирование
веретена деления.
 Спирализация хромосом
максимальная.
 Биваленты располагаются в
плоскости экватора.
 Центромеры гомологичных
хромосом обращены к разным
полюсам клетки. Расположение
бивалентов равновероятностное и
случайное, т.е. каждая из
материнских и отцовских
хромосом может быть повернута в
сторону того или иного полюса.
 Нити веретена деления
прикрепляются к центромерам
хромосом.
Анафаза 1 (4n4c)
 Плечи гомологичных хромосом
окончательно разделяются и
хромосомы расходятся к
различным полюсам.
 В результате диплоидный набор
хромосом уменьшается до
гаплоидного. Тем не менее,
каждая хромосома состоит из двух
хроматид, т.е. по-прежнему
содержит удвоенное количество
ДНК и, значит, хромосомный
набор клетки после завершения
первого мейотического деления
будет 1n2c.
 Возникают самые разнообразные
сочетания материнских и
отцовских хромосом.
Телофаза 1 (1n2c)
 У животных и
некоторых растений
хроматиды
деспирализуются,
вокруг них формируется
ядерная оболочка. Затем
происходит деление
цитоплазмы.
 У многих растений
клетка из анафазы 1
сразу вступает в
профазу 2.
Профаза 2 (1n2c)
 Хромосомы
спирализуются,
ядерная мембрана и
ядрышки исчезают,
центриоли формируют
веретено деления.
Метафаза 2 (1n2c)
 Формируется
метафазная
пластинка и веретено
деления, нити
которого
прикрепляются к
центриолям
хромосом.
Анафаза 2 (2n2c)
 Центромеры хромосом
делятся, хроматиды
становятся
самостоятельными
хромосомами и нити
веретена деления
растягивают их к полюсам
клетки.
 Поскольку в метафазе 2
хроматиды располагаются в
плоскости экватора
случайно, то в анафазе
происходит третья
рекомбинация
генетического материала
клетки.
Телофаза 2 (1n1c)
 Нити веретена деления
исчезают, хромосомы
деспирализуются, вокруг
них восстанавливается
ядерная оболочка,
делится цитоплазма.
 С завершением телофазы
2 заканчивается и весь
процесс мейоза.
 В результате к концу
мейоза имеются 4
гаплоидных ядра, а в
результате цитокинеза
образуются 4 клетки с
одинарным набором
хромосом.
митоз
мейоз
сходство имеют одинаковые фазы деления
перед митозом и мейозом происходит самоудвоение хромосом,
спирализация и удвоение молекул ДНК
различия одно деление
два сменяющих друг друга
деления
в метафазу по экватору выстраиваются
удвоенные хромосомы
по экватору выстраиваются пары
гомологичных хромосом
нет конъюгации хромосом
гомологичные хромосомы
конъюгируют
между делениями происходит удвоение между первым и вторым
молекул ДНК (хромосом)
делением нет интерфазы и
удвоения молекул ДНК
(хромосом)
образуются 2 дочерние клетки с
диплоидным набором хромосом
образуются 4 сперматозоида или 1
яйцеклетка с гаплоидным
набором хромосом
Используемые ресурсы
 Деление клетки, гаметогенез. Библиотека электронных наглядных пособий. Биология 6-9
класс. ООО «Кирилл и Мефодий», 2003.
 Бактерия во время деления. Биология. Анатомия и физиология человека. Мультимедийное
учебное пособие нового образца. ЗАО «Просвещение – МЕДИА», 2003.
 Жизненный цикл клетки. Полный интерактивный курс «Открытая биология». ООО
«Физикон», 2005.
 Фазы деления клетки (интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза), гаметогенез, фазы
мейоза, кроссинговер, результат мейоза и митоза. Учебное электронное издание
«Лабораторный практикум. Биология» 6-11 класс. Республиканский мультимедиа центр,
2004.
 Продолжительность жизни клеток. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки
биологии Кирилла и Мефодия. Общая биология. 10 класс. ООО «Кирилл и Мефодий»,
2006.