Что такое деление клетки определение

Деление клетки

История клеточной теории — концепции, согласно которой живые организмы состоят из клеток, — во многом история о том, как ученые XIX века либо воруют друг у друга идеи, либо игнорируют друг друга. Первооткрывателями клетки часто называют немцев Теодора Шванна и Матиаса Шлейдена, но на это звание могли бы претендовать многие. Польский исследователь Роберт Ремак, например, наблюдал деление животных клеток и опроверг теорию Шлейдена и Шванна об их спонтанном формировании.

До изобретения фотографии биологам приходилось быть еще и художниками. Изучение деления под микроскопом стало значительно проще с использованием красителей, например индиго, окрашивавших отдельные элементы внутри ядра, как выяснил исследовавший саламандр немецкий биолог Вальтер Флемминг. В 1878 году он назвал эти элементы ядра «хроматином» — сегодня их называют хромосомами (в переводе с латыни — «цветные тела»). Все эти открытия были сделаны за десятилетия до того, как развитие микроскопии позволило биологам наблюдать деление воочию, так что Флеммингу пришлось зарисовывать хромосомы на разных этапах деления и пытаться восстановить последовательность событий. Заметив, что ядро не подвергается двойному делению, он назвал процесс «непрямым воспроизводством ядра».

Иллюстрации, сделанные Флеммингом, были собраны в его книге 1882 года «Клеточная субстанция, ядро и деление клетки». Он заметил, что хромосомы выглядят либо как бесформенное «облако», либо как аккуратные плотные нити — по-немецки mitosen. Сегодня мы знаем, что эти два состояния соответствуют двум стадиям в жизнедеятельности клетки: интерфазе, когда материнская клетка растет, и митозу, когда хромосомы разделяются между дочерними клетками. В самом митозе биологи выделяют пять стадий.

Митоз

В конце интерфазы ДНК дуплицируется, и начинается первая стадия митоза — профаза. Из «облаков» генетического материала формируются хромосомы; хроматиды, половинки хромосом, соединяются центросомами, образуя Х-образную форму. В процессе конденсации участвуют специальные белки-катализаторы, в том числе конденсин, формирующий кольца вокруг хромосом, так что они «сжимаются», занимая в тысячи раз меньший объем.

Мейоз

При половом размножении потомок получает по половине своих хромосом от каждого из родителей. Бельгийский зоолог Эдуард ван Бенеден первым понял, что это значит для деления клетки. Изучая оплодотворенные яйца нематод Ascaris megalocephala в 1883 году, ван Бенеден утверждал: «Каждое протоядро соответствует половине целого ядра, однополое по своей природе». Сегодня мы говорим, что клетки с двойным набором хромосом — диплоидные, а гаметы — сперматозоиды и яйцеклетка — гаплоидные, потому что у них набор хромосом только один. Значит, производство гамет требует особой формы деления. В 1902 году американский ученый Уолтер Саттон понял, что в гаметах содержится лишь половина хромосом. Изучив сперматозоиды кузнечика, он пришел к выводу, что они формируются в результате «сокращающего» деления. В 1905-м британские биологи Джон Фармер и Джон Мур назвали этот процесс мейозом.

«Вплоть до настоящего времени не обнаружено другого способа размножения клетки, кроме деления с непрямым воспроизводством ядра» Вальтер Флемминг

Мейоз отличается от митоза двумя главными особенностями: деление состоит из двух этапов, и хромосомы разделяются иначе: в результате митоза получаются две диплоидные клетки, а в результате мейоза — четыре гаплоидные гаметы. На первом этапе мейоза пары родительских хромосом выстраиваются бок о бок, а не в линию, как при митозе, и в каждой клетке оказывается по одному набору (при митозе же каждая хромосома разделяется на две хроматиды). Разделение на хроматиды происходит на втором этапе, когда родительская клетка уже разделилась. Исследуя мейоз, Саттон предположил, что хромосомы переносят гены. Он отметил также, что у клеток нет мужской и женской линий — пары хромосом объединяются случайным образом и наследуются, соответственно, случайно. Для трех пар хромосом в метафазе может быть 23 разные комбинации. У человека, даже если не учитывать половые хромосомы, таких комбинаций 222, то есть больше четырех миллионов.

Деление прокариот

У прокариот нет ни ядра, ни многочисленных хромосом, поэтому их деление происходит гораздо проще и быстрей. Клетка увеличивается в размере вдвое и разделяется на две. У бактерий всего одна кольцевая хромосома, крепящаяся к мембране клетки примерно посередине. Репликация начинается у каждой из цепочек в двойной спирали, в обоих направлениях, образуя два кольца ДНК. В 1991 году микробиологи Эрфей Би и Джозеф Люткенхаус доказали, что молекула FtsZ образует так называемое Z-кольцо, чем-то напоминающее застежку-молнию, — оно и отвечает за разделение материнской клетки на две дочерние, как при цитокинезе у эукариот.

Митоз и мейоз

Анеуплоидия

Источник

Деление клеток – определение, стадии и типы

Определение клеточного деления

клетка Деление – это процесс, через который проходят клетки. Есть несколько типов деления клеток, в зависимости от того, какой тип организм делится. Со временем организмы эволюционировали, чтобы иметь различные и более сложные формы деления клеток. Большинство прокариот, или бактерии использовать двойное деление разделить клетку. Эукариоты всех размеров используют митоз делить. Сексуально размножающиеся эукариоты используют особую форму деления клеток, которая называется мейоз уменьшить генетическое содержание в клетке. Это необходимо в половое размножение потому что каждый родитель должен дать только половину необходимого генетического материала, иначе у потомства будет слишком много ДНК, что может быть проблемой. Эти различные типы деления клеток обсуждаются ниже.

Типы клеточного деления

Прокариотическое деление клеток

Прокариоты реплицируются через тип деления клеток, известный как бинарное деление. Прокариоты – это простой организм, имеющий только одну мембрану и без деления внутри. Таким образом, когда прокариот делит, он просто копирует ДНК и делится пополам. Процесс немного более сложен, чем этот, так как сначала ДНК нужно разматывать специальными белками. Хотя ДНК в прокариотах обычно существует в кольце, она может запутаться, когда используется клеткой. Чтобы копировать ДНК эффективно, ее нужно растянуть. Это также позволяет двум новым кольцам ДНК, созданным, быть отделенными после того, как они произведены. Две нити ДНК разделяются на две разные стороны прокариотической клетки. Затем клетка становится длиннее и делится посередине. Процесс можно увидеть на изображении ниже.

ДНК – это запутанная линия. Другие компоненты помечены. Плазмиды представляют собой небольшие кольца ДНК, которые также копируются во время деления в двоичном виде и могут быть собраны в окружающей среде из мертвых клеток, которые распадаются на части. Эти плазмиды могут быть затем реплицированы. Если плазмида выгодно, оно будет увеличиваться в Население, Отчасти это происходит из-за устойчивости к антибиотикам у бактерий. Рибосомы представляют собой небольшие белковые структуры, которые помогают продуцировать белки. Они также реплицируются, поэтому каждая клетка может иметь достаточно для функционирования.

Эукариотическое деление клеток: Митоз

Эукариотические организмы имеют мембраносвязанные органеллы и ДНК, которые существуют на хромосомах, что затрудняет деление клеток. Эукариоты должны реплицировать свою ДНК, органеллы и клеточные механизмы перед делением. Многие из органелл делятся, используя процесс, который по сути является бинарным делением, заставляя ученого полагать, что эукариоты образовались прокариотами, живущими внутри других прокариот.

После того, как ДНК и органеллы реплицируются во время интерфаза из клеточный цикл, эукариоты можно начать процесс митоза. Процесс начинается во время профаза, когда хромосомы конденсируются. Если митоз протекает без конденсации хромосом, ДНК запутывается и разрушается. Эукариотическая ДНК связана со многими белками, которые могут складывать ее в сложные структуры. Как митоз продолжается метафазы хромосомы выстроены в середине клетки. Каждая половина хромосома, известный как сестринские хроматиды поскольку они являются реплицированными копиями друг друга, они разделяются на каждую половину клетки в процессе митоза. В конце митоза другой процесс называется цитокинез делит клетку на две новые дочерние клетки.

Все эукариотические организмы используют митоз для деления своих клеток. Однако только одноклеточные организмы используют митоз как форму размножения. Наиболее многоклеточный организмы размножаются половым путем и объединяют свою ДНК с ДНК другого организма для размножения. В этих случаях организмам нужен другой метод деления клеток. Митоз дает идентичные клетки, но мейоз производит клетки с половиной генетической информации обычной клетки, позволяя двум клеткам из разных организмов одного и того же вид комбинировать.

Эукариотическое деление клеток: мейоз

У животных, размножающихся половым путем, обычно необходимо уменьшить генетическую информацию до того, как оплодотворение, Некоторые растения могут существовать со слишком большим количеством копий генетический код, но у большинства организмов очень вредно иметь слишком много копий. Люди, у которых есть хотя бы одна дополнительная копия одной хромосомы, могут испытывать пагубные изменения в своем теле. Чтобы противостоять этому, размножающиеся половым путем организмы подвергаются клеточному типу, известному как мейоз. Как и до митоза, ДНК и органеллы реплицируются. Процесс мейоза содержит два разных деления клеток, которые происходят спина к спине. Первый мейоз, мейоз I, отделяется гомологичные хромосомы, гомологичны хромосомы, присутствующие в клетке, представляют собой два аллеля каждого ген организм имеет. Эти аллели рекомбинированы и разделены, поэтому в результате дочерние клетки имеют только один аллель для каждого гена и нет гомологичных пар хромосом. Второе деление, мейоз II, разделило две копии ДНК, как при митозе. Конечный результат мейоза в одной клетке составляет 4 клетки, каждая из которых содержит только одну копию генома, что составляет половину нормального числа.

Организмы обычно упаковывают эти клетки в гаметы, которые могут перемещаться в окружающую среду, чтобы найти другие гаметы. Когда встречаются две гаметы правильного типа, одна оплодотворяет другую и производит зигота, Зигота – это отдельная клетка, которая подвергнется митозу, чтобы произвести миллионы клеток, необходимых для большого организма. Таким образом, большинство эукариот используют как митоз, так и мейоз, но на разных этапах своего жизненного цикла.

Этапы клеточного деления

В зависимости от того, какой тип клеточного деления использует организм, стадии могут немного отличаться.

Стадии митоза

Митоз начинается с профазы, в которой хромосома конденсируется. Клетка переходит в метафазу, где хромосомы располагаются на метафазной пластинке. Затем хромосомы разделяются в анафаза и клетки цитоплазма зажат во время телофаза, Цитокинез является окончательным процессом, который разрушает клеточная мембрана и делит клетку на две части.

Стадии мейоза

Стадии мейоза похожи на митоз, но хромосомы действуют по-разному. Мейоз имеет две фазы, которые включают два отдельных клеточных деления без репликации ДНК между ними. Мейоз I и мейоз II имеют те же 4 стадии, что и митоз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Цитокинез завершает оба раунда мейоза.

В первая фаза хромосомы конденсированы. В метафазе I хромосомы располагаются напротив их гомологичных пар. Когда они разделены в Анафаза I и телофаза I, есть только одна форма каждого гена в каждой клетке, известная как редукционное деление. Мейоз II протекает так же, как и митоз, сестринские хроматиды которого делятся на метафазной пластинке. По телофазе II существует 4 клетки, каждая из которых имеет половину аллелей в качестве родительской клетки и только одну копию генома. Теперь клетки могут стать гаметами и сливаться вместе, создавая новые организмы.

викторина

1. Соматические клетки клетки, которые заполняют тело, и должны размножаться, чтобы восстановить повреждение. Гаметические клетки – это клетки, которые производят гамет. Какому типу деления клеток подвергается каждый тип клеток?A. Соматический = митоз; Гаметик = мейозB. Соматический = митоз; Гаметик = мейоз и митозC. Соматический = митоз и мейоз; Гаметик = мейоз и митоз

Ответ на вопрос № 1

В верно. Соматические клетки только когда-либо подвергаются митозу. Они размножаются только при исцелении травмы или развитии более ткань пока организм растет. Гаметические клетки также должны выполнять эти основные задачи. Поэтому они подвергаются митозу. Они также могут подвергаться мейозу, чтобы произвести гаметы. Организмы обычно производят от тысячи до миллионов гамет, что требует большого количества диплоид клетки для начала. Как только клетка становится гаплоидный гамета нужна еще одна диплоидная ячейка, чтобы создать больше гамет.

2. Митохондрии органеллы в клетках, которые создают АТФ, молекула используется для энергии. Митохондрии должны реплицироваться внутри клетки, отдельно от митоза или мейоза, чтобы регулировать количество доставляемой энергии. В митохондриях есть кольцо ДНК, которое контролирует метаболизм митохондрий. Эта мтДНК реплицируется, митохондрии удлиняются и делятся пополам. Что это за тип деления клеток?A. Бинарное делениеB. МитозC. Мейоз

Ответ на вопрос № 2

верно. Митохондрии должны многократно размножаться внутри клетки, чтобы обеспечить ее достаточным количеством энергии. Показанная простая форма деления – бинарное деление. Никакие хромосомы не отсортированы или уменьшены. органеллы просто увеличивается и разделяется пополам, а ДНК, которая контролирует его, также дублируется.

3. Эволюция зависит от успешной репликации ДНК. Фактически, вся ДНК на Земле происходит только из одной или двух исходных клеток, и большинство организмов связаны друг с другом. Что отвечает за разные формы жизни?A. перегласовка B. Генетическая рекомбинация C. Обе

Ответ на вопрос № 3

С верно. Большая часть разнообразия на Земле вызвана как мутациями, так и генетической рекомбинацией. Организмы, которые подвергаются мейозу, могут подвергаться событиям, известным как рекомбинация, при которой части хромосом меняются местами. Даже в бесполых организмах мутации и спонтанная рекомбинация ДНК иногда приводят к очень успешным организмам.

Источник

Деление клетки

Что такое деление клетки

Деление клетки – важнейший биологический процесс, без него невозможно существование живых организмов. Доказано, что клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу. Путем деления исходной клетки увеличивается число вновь образовавшихся клеток. Клетка – это наименьшая единица строения любого живого организма. Из нее состоят ткани и органы.

Клетка растет, развивается, она способна к самостоятельному воспроизведению. Для клетки свойственно протекание таких процессов, как метаболизм, раздражение, саморегуляция.

Клетка существует с момента ее появления в результате деления и до ее окончательной гибели или последующего деления. Это время называется клеточным циклом. На длительность цикла влияет тип клетки и условия внешней среды. Промежуток между делениями клеток называют интерфазой.

Для прокариотов, или простейших организмов, характерно отсутствие ядра. Им присуще бинарное деление клеток, то есть деление клетки пополам с копированием ДНК, находящегося в цитоплазме. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, это сложная уникальная молекула, хранящая в себе наследственную информацию об организме в виде генетического кода.

Для эукариотических организмов характерно наличие клеток с одним или несколькими ядрами. Ядро – важнейший компонент клетки, состоящий из ядерной оболочки, ядрышка, хроматина и кариоплазмы. Ядрышко синтезирует рибосомы. В нем сосредоточено наибольшее количество белка в клетке.

Особенности деления клеток

Эукариотические клетки с образованием хромосом способны делиться только двумя способами: митозом и мейозом. Хромосомами называют совокупность органоидов клеточного ядра, определяющих наследственные свойства клеток и живых организмов.

Все клетки можно разделить на 2 группы в зависимости от хромосомного набора, содержащегося в ядре:

Совокупность хромосом, которые содержатся в ядре, это хромосомный набор. Число хромосом в клетке одинаково для каждого вида живых организмов. Так, у клеток человека этот показатель составляет 46.

Первый способ деления — митоз

Митоз («нить») – наиболее распространенный (непрямой) способ деления клеток по сравнению с мейозом. Его также называют кариокинезом, или непрямым делением. Митоз – способ деления ядер эукариотических клеток, при котором сохраняется постоянным число хромосом.

С помощью митоза делятся соматические клетки многоклеточных животных, кроме половых клеток.

При делении этим способом материнская клетка делится на дочерние клетки, которые не отличаются от нее генетически, то есть наследственной информацией.

Процесс деления клетки с помощью митоза называют митотическим. Клеточный цикл состоит из митотического цикла и периода покоя. Митотический цикл состоит из интерфазы и митотического деления.

The study made the unexpected finding that in certain forms of replication stress, an active checkpoint actually allows cells to divide, causing worse damage than if it were missing entirely, said USC expert Susan Forsberg. (Illustration/iStock)

Интрефаза длится по времени намного дольше по сравнению с митотическим делением. Во время этой стадии происходит рост клетки, синтез белка и органических веществ, а также накопление веществ, необходимых для деления клетки. Интерфаза может длиться от нескольких минут до нескольких дней. Она состоит из 3 фаз:

В целом процесс митотического деления длится от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от вида живого организма. Правильное протекание митоза возможно без внешнего вредного воздействия, например, излучения рентгена, попадания этилового спирта. Неблагоприятные факторы могут привести к нарушениям в процессе распределения хромосом или даже полной гибели клетки.

Фазы митоза

Хроматин перед началом деления преобразуется в хромосомы в форме нитей. Всего выделяют несколько фаз митоза в зависимости от внешнего вида и состояния хромосомы. Их называют профазой, метафазой, анафазой, телофазой.

Второй способ деления клетки — мейоз

Мейоз («уменьшение»), или прямое деление. Он еще носит название редукционного деления. Оно представляет собой деление ядра клетки эукариотического организма, при котором общая численность хромосом сокращается вдвое. Дочерние клетки, получившиеся при этом делении, названы гаметами. Они наследуют половину наследственной информации от родительской клетки, и численность хромосом соответственно снижается в два раза.

Необходимо понимать, в чем заключается различие диплоидной и гаплоидной клеток. Как известно, плоидность – количество одинаковых наборов хромосом, находящихся в ядрах клеток организма. В диплоидной клетке имеется основной набор хромосом – от каждой материнской клетки присутствует один набор. При слиянии клеток хромосомы не накапливаются. После деления диплоидных клеток в ядре новых клеток оказывается уже один набор хромосом. Для гаплоидной клетки характерно содержание всего одного набора хромосом. Она образуется из диплоидной путем митотического деления.

Фазы мейоза

Этот способ состоит из двух следующих друг за другом делений с короткой интерфазой между ними. Это приводит к тому, что из одной диплоидной клетки формируются четыре клетки гаплоидные. Восстановление плоидности происходит в результате оплодотворения.

Непосредственно мейоз состоит из мейоза I и мейоза II. В очень короткой интерфазе между этими стадиями деления происходит удвоение ДНК. Далее происходит образование четырех дочерних клеток. Фазы мейоза I схожи с фазами, протекающими при митозе.

Мейоз II, иди эквационное деление, имеет те же самые фазы:

Отличие мейоза от митоза

Биологическая роль деления клетки

Деление клетки – очень важный и значимый процесс, лежащий в основе роста, развития и размножения организмов. Главной особенностью живых организмов является их способность к росту.

Отдельно стоит отметить биологическое значение процессов митоза и мейоза.

Биологическая роль митоза:

Биологическое значение мейоза:

Источник

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.

Источник