§ 22. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз

Биология, 10 класс (Лисов, 2014)

[ Содержание ]

Простое бинарное деление характерно только для клеток прокариот. Бактериальные клетки содержат одну хромосому — кольцевую молекулу ДНК- Перед делением клетки происходит репликация и образуются две одинаковые молекулы ДНК, каждая из которых прикреплена к цитоплазматической мембране (рис. 56).

При делении клетки цитоплазматическая мембрана врастает между двумя молекулами ДНК таким образом, что в итоге делит клетку надвое. В каждой образовавшейся клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК Такой процесс получил название простого бинарного деления.

Для эукариотических клеток характерны другие способы деления: митоз, амитоз, мейоз.

Митоз (от греч. митос — нить) — основной способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом. В митоз могут вступать клетки с различными наборами хромосом — диплоидные, гаплоидные, полиплоидные. Продолжительность митоза у животных клеток в среднем составляет 30—60 мин, а у растительных — 2—3 ч.

Митоз — процесс непрерывный, но для удобства его подразделяют на четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 57).

Профаза. В клетке увеличивается объем ядра, начинает спирализоваться хроматин, в результате чего формируются хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры (в диплоидной клетке — набор 2п4с). Постепенно растворяются ядрышки, распадается ядерная оболочка. Частично спира-лизованные хромосомы оказываются в гиалоплазме и располагаются в ней беспорядочно (хаотически).

Центриоли попарно расходятся к полюсам клетки, где инициируют образование микротрубочек, из которых начинает формироваться веретено деления. Часть нитей веретена деления идет от полюса к полюсу, другие нити прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках большинства растений центриоли отсутствуют. В этом случае центрами образования микротрубочек веретена деления являются особые структуры, состоящие из мелких вакуолей.

Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно в экваториальной плоскости клетки. Образуется так называемая метафазная пластинка, состоящая из двухроматидных хромосом. В эту фазу можно легко подсчитать количество хромосом и изучить особенности их строения.

Анафаза. Нити веретена деления укорачиваются, в результате чего сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. Поскольку сестринские хроматиды идентичны друг другу, у двух полюсов клетки оказывается одинако-

вый генетический материал (в диплоидной клетке — 2п2с у каждого полюса). Теперь разошедшиеся хроматид,ьт называются дочерними хромосомами.

Телофаза. Дочерние хромосомы деспирализуются (раскручиваются) у полюсов клетки с образованием хроматина. Вокруг ядерного материала каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируются ядерные оболочки. В двух образовавшихся ядрах возникают ядрышки. Нити веретена деления разрушаются.

На этом деление ядра заканчивается, и начинается разделение клетки надвое. У клеток животных в экваториальной плоскости возникает кольцевая перетяжка. Она углубляется, пока не произойдет разделение двух дочерних клеток. В образовании перетяжки важную роль играют структуры цитоскелета.

Клетки растений не могут делиться перетяжкой, так как имеют жесткую клеточную стенку. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и разделяет две дочерние клетки.

С момента разделения дочерних клеток каждая из них вступает в интерфазу нового клеточного цикла.

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает передачу наследственных признаков и свойств в ряду поколений клеток, что необходимо для нормального развития многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки организма генетически идентичны.

Митоз обусловливает важнейшие процессы жизнедеятельности — рост, развитие, регенерацию (восстановление поврежденных тканей и органов). Митотическое деление клеток лежит в основе бесполого размножения многих организмов.

Амитоз осуществляется путем прямого деления клеточного ядра перетяжкой. При амитозе не образуется веретено деления и не происходит спирализация хроматина, поэтому наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом. Такой тип деления встречается у одноклеточных организмов. Например, амитозом делится большое полиплоидное ядро инфузорий. Амитозом делятся также некоторые клетки многоклеточных организмов: высокоспециализированные с ослабленной физиологической активностью, стареющие, обреченные на гибель. Кроме того, амитоз наблюдается при различных патологических процессах, таких как рост злокачественных опухолей, воспаление и др. Для таких клеток становится невозможным возврат в нормальный клеточный цикл, подготовка к делению и митоз.

Амитоз можно наблюдать в тканях растущего клубня картофеля, эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков листьев. У животных и человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза.

При амитозе часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В этом случае возникают двуядерные и даже многоядерные клетки. Если же дочерние клетки все-таки образуются, то клеточные компоненты, как и ДНК, распределяются между ними случайно и неравномерно.

1.  Какие способы деления характерны для клеток эукариот? Для прокариотических клеток?

Митоз, амитоз, простое бинарное деление, мейоз.

2.  Что представляет собой простое бинарное деление?

3.  Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

4.  Благодаря чему дочерние клетки в результате митоза получают идентичную наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза?

5.  Количество хромосом — л, хроматид — с. Каким будет соотношение лис для соматических клеток человека в следующих периодах интерфазы и митоза. Установите соответствие.

1) G!-период

а)  п = 23, с = 23

б)  п = 23, с = 46

в)  п = 46, с = 46

г)  п = 46, с = 92

2) Go-период

3) Профаза

4) Метафаза

5) У каяедого полюса клетки в конце анафазы 6) В каяедой дочерней клетке в конце телофазы

6. Чем амитоз отличается от митоза? Как вы думаете, почему амитоз называют прямым делением клетки, а митоз — непрямым?

7. В ядре неделящейся клетки наследственный материал (ДНК) находится в виде аморфного рассредоточенного вещества — хроматина. Перед делением хроматин спирализуется и образует компактные структуры — хромосомы, а после деления возвращается в исходное состояние. Для чего клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала?

8.  Установлено, что у дневных животных максимальная митотическая активность клеток наблюдается вечером, а минимальная — днем. У животных, ведущих ночной образ жизни, клетки наиболее интенсивно делятся утром, ночью же митотическая активность ослаблена. Как вы думаете, с чем это связано?