Как размножается клетка растения. Как размножается клетка. Рост и размножение клеток

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

Как размножается клетка. Рост и размножение клеток. Как размножается клетка растения


Как размножается клетка. Рост и размножение клеток

Наверное, нет ни одного более часто изучаемого в рамках школьной программы по биологии понятия, чем клетка. С ней знакомятся в 5 классе на природоведении, затем в 6 рассматривают разновидности и как размножается клетка, ее способы деления. В 7 и 8 классах она изучается с точки зрения растительной, животной и человеческой принадлежности. 9 класс подразумевает рассмотрение внутренних процессов, происходящих в ней, то есть молекулярное строение. В 10 и 11 это клеточная теория, открытие и эволюция.

Программа строится так потому, что именно эти маленькие структуры, "кирпичики жизни", являются самыми важными элементами любого организма. Все жизненные функции, процессы, рост и развитие, становление - все, что связано с жизнью, осуществляется ими и в них. Поэтому в данной статье мы рассмотрим основные моменты размножения, развития клеток и историю их открытия.

как размножается клетка

Открытие клетки

Эти структурные частицы чрезвычайно малы по размерам. Поэтому для их открытия понадобилось много времени и создание определенной техники. Так, впервые клеточную структуру живой растительной ткани увидел Роберт Гук. Это было в 1665 году. Для того чтобы их рассмотреть, он изобрел первый в мире микроскоп. Данное устройство мало напоминало современные увеличительные приборы. Скорее, было похоже на несколько скомпонованных между собой луп, дающих увеличение.

Используя данный прибор, ученый рассматривал срез пробкового дерева. То, что он увидел, положило начало развитию ряда смежных наук и биологии в целом. Множество плотно прилегающих друг к другу ячеек примерно одинаковой формы и размера. Гук назвал их cella, что означает "клетка".

Впоследствии был сделан ряд открытий, которые позволили знаниям разрастись, накопиться и вылиться в несколько наук, занимающихся их изучением.

  1. 1675 г. - ученый Мальпиги изучал разнообразие клеток по форме и пришел к выводу, что это чаще всего округлые или овальные пузырьки, заполненные жизненным соком.
  2. 1682 г. - Н. Грю подтвердил выводы Мальпиги, а также занимался изучением строения оболочки клетки.
  3. 1674 г. - Антонио ван Левенгук открывает клетки бактерий, а также кровяные структуры и сперматозоиды.
  4. 1802-1809 гг. - Ш. Бриссо-Мирбе и Ж. Б. Ламарк предполагают существование тканей и схожесть животных и растительных клеток.
  5. 1825 г. - Пуркинье открывает ядро в половой клетке птиц.
  6. 1831-1833 гг. - Роберт Броун открывает наличие ядра в растительных клетках и вводит понятие о значимости внутреннего состава, а не клеточной оболочки, как считалось ранее.
  7. 1839 г. - Теодор Шванн делает выводы о том, что все живые организмы состоят из клеток, а также о схожести последних между собой (будущая клеточная теория).
  8. 1874-1875 гг. - Чистяков и Страсбургер открывают способы размножения клеток - митоз, мейоз.

Все дальнейшие открытия в области строения клеток, их функций, многообразия и роли в жизни организмов были совершены достаточно быстро благодаря интенсивному развитию специальной увеличительной и осветительной техники.

клетки размножаются делением

Размножение клеток

Каждая клетка в течение жизни совершает целый клеточный цикл - это время ее жизни с момента появления на свет и до смерти (или деления). Причем, совершенно неважно, животная она или растительная. Жизненный цикл одинаков для всех из них, и чаще всего, в конце его клетки размножаются делением.

Конечно, не для всех организмов этот процесс идентичен. Для эукариотов и прокариотов он принципиально различается, также имеются некие отличия и в размножении растительных и животных клеток.

Как размножается клетка? Для этого существует несколько основных способов.

  1. Митоз.
  2. Мейоз.
  3. Амитоз.

Каждый из них представляет собой целый ряд процессов, фаз. Причем все эти процессы характерны именно для многоклеточных организмов, как растительного, так и животного происхождения. У одноклеточных размножение происходит путем простого деления надвое. То есть способы размножения клеток не одинаковы. Существует даже такое явление, как клеточный суицид. Это самоуничтожение клеток вместо процессов деления.

Как размножается клетка, например, бактерий, сине-зеленых водорослей, некоторых простейших? Бесполым путем, самым простым способом: содержимое их клетки удваивается, в клеточной стенке формируется поперечная или продольная перетяжка и одна клетка делится на два совершенно новых, идентичных материнскому, организма.

Данный процесс называется прямым делением клетки. Размножаются им одноклеточные и бактерии, но он не имеет отношения ни к митотическим, ни к мейотическим процессам. Они происходят только в организме многоклеточных живых организмов.

способы размножения клеток

Митоз

В многоклеточных существах содержится миллиарды клеток. И каждая из них стремится завершить свой жизненный цикл, именно оставив потомство, а не умерев. Клетки размножаются делением, однако данный процесс не у всех из них одинаков.

Соматические структуры (к таким относятся все клетки организма, кроме половых) своим способом для размножения выбирают митоз или амитоз. Это очень интересный, емкий и сложный процесс, в результате которого из одной материнской диплоидной клетки (то есть с двойным набором хромосом) образуются две идентичные ей дочерние с таким же диплоидным составом.

Весь процесс включает в себя два основных момента:

  1. Кариокинез - деление ядра и всего его содержимого.
  2. Цитокинез - деление протоплазмы (цитоплазмы и всех клеточных органоидов).

Протекают эти процессы одномоментно, приводя к формированию полноценных материнских копий уменьшенного размера.

Митоз состоит из четырех фаз (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и состояния, предшествующего делению - интерфазы. Рассмотрим каждую подробно.

рост и размножение клеток

Интерфаза

Рост и размножение клеток осуществляется в течение всей жизни организма. Однако не все клетки имеют одинаковый срок существования. Какие-то из них погибают через два-три дня (форменные элементы крови), какие-то остаются функционировать всю жизнь (нервные).

Но в жизни каждой клетки большую часть времени сохраняется такое состояние, которое называется интерфазой. Это период подготовки к делению зрелой сформировавшейся клетки, который занимает до 90% времени всего процесса.

Биологический смысл данной стадии в накоплении питательных веществ, РНК и белков, синтезе молекул ДНК. Ведь после деления в каждую дочернюю клетку должно попасть ровно такое количество органоидов, веществ и генетического материала, сколько было в материнской. Для этого должно произойти удвоение всех имеющихся структур, в том числе и нитей ДНК.

В целом, интерфаза происходит в три этапа:

  • пресинтетический;
  • синтетический;
  • постсинтетический.

Результат: накопление питательных элементов, энергии и ДНК молекул для дальнейших процессов деления. Таким образом, данная стадия - это лишь начало того, как размножается клетка в дальнейшем.

Профаза

На данном этапе происходят следующие основные процессы:

  • растворяется ядерная оболочка;
  • исчезают (растворяются) ядрышки;
  • хромосомы становятся видимы в микроскоп за счет скручивания (спирализации) структуры;
  • центриоли расходятся к полюсам клетки, вытягивая и формируя веретено деления.

На этой стадии размножение животных клеток ничем не отличается от такового у всех других.

размножение животных клеток

Метафаза

Данная фаза достаточно короткая, всего около 10 минут. Основа ее в том, что хроматиды выстраиваются по экватору клетки. Ниточки веретена деления одним концом цепляются за центриоль у полюса клетки, а другим за центромеру каждой хроматиды. Между собой генетические структуры уже почти не связаны и поэтому легко готовы к рассоединению.

Анафаза

Самая короткая стадия всего митотического цикла. Длительность составляет около 3 минут. В этот период каждая хроматида уходит к своему полюсу клетки и достраивает себе недостающую половинку, превращаясь в нормального строения хромосому.

Однако для этого образования требуется специальный фермент - теломераза. Именно его накопление шло в интерфазе.

Телофаза

У каждого клеточного полюса появляется свой генетический полноценный материал, который одевается в ядерную оболочку, формируя ядро. Появляются ядрышки. Весь процесс занимает примерно 30 минут. То есть довольно продолжительное время. Это происходит потому, что формирование ядрышек и ядерной оболочки требует больших энергетических затрат, а также наличия строительного материала - питательных веществ (белков, углеводов, ферментов, жиров, аминокислот).

прямым делением клетки размножаются

Цитокинез

Данный процесс завершает весь митотический цикл. Протоплазма делится вместе с органоидами строго пополам, и каждая дочерняя особь получает ровно столько же, сколько ее сестра. Затем поперек клетки формируется белковая перетяжка (актиновой природы), которая сдавливает структуру поперек и делит ее на две равные, но меньшие по размерам, по сравнению с материнской, клетки.

На этой стадии есть некоторые отличия животной клетки от того, как размножается клетка растения. Дело в том, что в растительных структурах белка меньше, а актина вообще нет. Поэтому посередине формируется не перетяжка, а перегородка, по обе стороны которой откладывается целлюлоза. Это придает растительной клетке жесткость, формирует каркас в виде клеточной стенки.

Рост и размножение клеток далее идет по пути обычного жизненного цикла: специализация, формирование тканей, затем органов, активная работа и деление, либо смерть.

Половые клетки и их размножение

На вопрос о том, как размножается клетка, ответ может быть дан при уточнении, какая именно. Ведь рассмотренные нами процессы митоза характерны только для соматических структур. Тогда как половые клетки размножаются несколько иным образом, а точнее, мейозом.

Данный процесс является основой таких жизненных функций у животных, как гаметогенез, то есть половое размножение. Развитие половых клеток происходит многостадийно. Поэтому мейоз - еще более сложное и емкое деление, нежели митоз.

Для растительных клеток мейоз - основа спорогенеза, то есть образования половых клеток. Основная биологическая роль мейоза для всех организмов заключается в том, что в результате него образуются четыре гаплоидные (с половинчатым или одинарным набором хромосом) половые клетки. Зачем? Для того, чтобы при оплодотворении (слиянии мужской и женской половых клеток) происходило восстановление диплоидности в новой зиготе (будущем зародыше). Это дает генетическое разнообразие организмам, приводит к комбинации генов, появлению и закреплению новых признаков.

как размножается клетка ответ

Структура процесса мейоза

Выделяют два основных деления в мейозе: редукционное и эквационное. Каждое из них включает в себя все те же фазы, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Рассмотрим немного подробнее каждое из них.

Редукционное деление

Суть: из одной диплоидной клетки образуются две гаплоидные, с половинчатым набором хромосом. Фазы:

  • профаза I;
  • метафаза I;
  • анафаза I;
  • телофаза I.

На каждой из фаз повторяются все те же самые преобразования, что и на соответствующих стадиях в митозе. Однако одно отличие все же есть: в интерфазе не происходит удвоение ДНК, она лишь делится пополам, и все. Поэтому в каждую дочернюю клетку попадает лишь половина генетической информации. Это начальное размножение животных клеток, а также растительных, относящихся к половым.

Эквационное деление

Второе деление мейоза, в результате которого образуется еще по две клетки от каждой предыдущей. Теперь уже имеется четыре одинаковых гаплоидных аналога, которые и становятся половыми клетками животных или растений. Стадии эквационного деления: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.

Таким образом, вопрос о том, как размножается клетка, имеет достаточно сложный и емкий ответ. Ведь эти процессы, как и все другие, происходящие в живых существах, очень тонкие и состоят из множества стадий.

fb.ru

Как размножается клетка. Рост и размножение клеток

Образование 24 января 2015

Наверное, нет ни одного более часто изучаемого в рамках школьной программы по биологии понятия, чем клетка. С ней знакомятся в 5 классе на природоведении, затем в 6 рассматривают разновидности и как размножается клетка, ее способы деления. В 7 и 8 классах она изучается с точки зрения растительной, животной и человеческой принадлежности. 9 класс подразумевает рассмотрение внутренних процессов, происходящих в ней, то есть молекулярное строение. В 10 и 11 это клеточная теория, открытие и эволюция.

Программа строится так потому, что именно эти маленькие структуры, "кирпичики жизни", являются самыми важными элементами любого организма. Все жизненные функции, процессы, рост и развитие, становление - все, что связано с жизнью, осуществляется ими и в них. Поэтому в данной статье мы рассмотрим основные моменты размножения, развития клеток и историю их открытия.

как размножается клетка

Открытие клетки

Эти структурные частицы чрезвычайно малы по размерам. Поэтому для их открытия понадобилось много времени и создание определенной техники. Так, впервые клеточную структуру живой растительной ткани увидел Роберт Гук. Это было в 1665 году. Для того чтобы их рассмотреть, он изобрел первый в мире микроскоп. Данное устройство мало напоминало современные увеличительные приборы. Скорее, было похоже на несколько скомпонованных между собой луп, дающих увеличение.

Используя данный прибор, ученый рассматривал срез пробкового дерева. То, что он увидел, положило начало развитию ряда смежных наук и биологии в целом. Множество плотно прилегающих друг к другу ячеек примерно одинаковой формы и размера. Гук назвал их cella, что означает "клетка".

Впоследствии был сделан ряд открытий, которые позволили знаниям разрастись, накопиться и вылиться в несколько наук, занимающихся их изучением.

  1. 1675 г. - ученый Мальпиги изучал разнообразие клеток по форме и пришел к выводу, что это чаще всего округлые или овальные пузырьки, заполненные жизненным соком.
  2. 1682 г. - Н. Грю подтвердил выводы Мальпиги, а также занимался изучением строения оболочки клетки.
  3. 1674 г. - Антонио ван Левенгук открывает клетки бактерий, а также кровяные структуры и сперматозоиды.
  4. 1802-1809 гг. - Ш. Бриссо-Мирбе и Ж. Б. Ламарк предполагают существование тканей и схожесть животных и растительных клеток.
  5. 1825 г. - Пуркинье открывает ядро в половой клетке птиц.
  6. 1831-1833 гг. - Роберт Броун открывает наличие ядра в растительных клетках и вводит понятие о значимости внутреннего состава, а не клеточной оболочки, как считалось ранее.
  7. 1839 г. - Теодор Шванн делает выводы о том, что все живые организмы состоят из клеток, а также о схожести последних между собой (будущая клеточная теория).
  8. 1874-1875 гг. - Чистяков и Страсбургер открывают способы размножения клеток - митоз, мейоз.

Все дальнейшие открытия в области строения клеток, их функций, многообразия и роли в жизни организмов были совершены достаточно быстро благодаря интенсивному развитию специальной увеличительной и осветительной техники.

клетки размножаются делением

Размножение клеток

Каждая клетка в течение жизни совершает целый клеточный цикл - это время ее жизни с момента появления на свет и до смерти (или деления). Причем, совершенно неважно, животная она или растительная. Жизненный цикл одинаков для всех из них, и чаще всего, в конце его клетки размножаются делением.

Конечно, не для всех организмов этот процесс идентичен. Для эукариотов и прокариотов он принципиально различается, также имеются некие отличия и в размножении растительных и животных клеток.

Как размножается клетка? Для этого существует несколько основных способов.

  1. Митоз.
  2. Мейоз.
  3. Амитоз.

Каждый из них представляет собой целый ряд процессов, фаз. Причем все эти процессы характерны именно для многоклеточных организмов, как растительного, так и животного происхождения. У одноклеточных размножение происходит путем простого деления надвое. То есть способы размножения клеток не одинаковы. Существует даже такое явление, как клеточный суицид. Это самоуничтожение клеток вместо процессов деления.

Как размножается клетка, например, бактерий, сине-зеленых водорослей, некоторых простейших? Бесполым путем, самым простым способом: содержимое их клетки удваивается, в клеточной стенке формируется поперечная или продольная перетяжка и одна клетка делится на два совершенно новых, идентичных материнскому, организма.

Данный процесс называется прямым делением клетки. Размножаются им одноклеточные и бактерии, но он не имеет отношения ни к митотическим, ни к мейотическим процессам. Они происходят только в организме многоклеточных живых организмов.

способы размножения клеток

Видео по теме

Митоз

В многоклеточных существах содержится миллиарды клеток. И каждая из них стремится завершить свой жизненный цикл, именно оставив потомство, а не умерев. Клетки размножаются делением, однако данный процесс не у всех из них одинаков.

Соматические структуры (к таким относятся все клетки организма, кроме половых) своим способом для размножения выбирают митоз или амитоз. Это очень интересный, емкий и сложный процесс, в результате которого из одной материнской диплоидной клетки (то есть с двойным набором хромосом) образуются две идентичные ей дочерние с таким же диплоидным составом.

Весь процесс включает в себя два основных момента:

  1. Кариокинез - деление ядра и всего его содержимого.
  2. Цитокинез - деление протоплазмы (цитоплазмы и всех клеточных органоидов).

Протекают эти процессы одномоментно, приводя к формированию полноценных материнских копий уменьшенного размера.

Митоз состоит из четырех фаз (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и состояния, предшествующего делению - интерфазы. Рассмотрим каждую подробно.

рост и размножение клеток

Интерфаза

Рост и размножение клеток осуществляется в течение всей жизни организма. Однако не все клетки имеют одинаковый срок существования. Какие-то из них погибают через два-три дня (форменные элементы крови), какие-то остаются функционировать всю жизнь (нервные).

Но в жизни каждой клетки большую часть времени сохраняется такое состояние, которое называется интерфазой. Это период подготовки к делению зрелой сформировавшейся клетки, который занимает до 90% времени всего процесса.

Биологический смысл данной стадии в накоплении питательных веществ, РНК и белков, синтезе молекул ДНК. Ведь после деления в каждую дочернюю клетку должно попасть ровно такое количество органоидов, веществ и генетического материала, сколько было в материнской. Для этого должно произойти удвоение всех имеющихся структур, в том числе и нитей ДНК.

В целом, интерфаза происходит в три этапа:

  • пресинтетический;
  • синтетический;
  • постсинтетический.

Результат: накопление питательных элементов, энергии и ДНК молекул для дальнейших процессов деления. Таким образом, данная стадия - это лишь начало того, как размножается клетка в дальнейшем.

Профаза

На данном этапе происходят следующие основные процессы:

  • растворяется ядерная оболочка;
  • исчезают (растворяются) ядрышки;
  • хромосомы становятся видимы в микроскоп за счет скручивания (спирализации) структуры;
  • центриоли расходятся к полюсам клетки, вытягивая и формируя веретено деления.

На этой стадии размножение животных клеток ничем не отличается от такового у всех других.

размножение животных клеток

Метафаза

Данная фаза достаточно короткая, всего около 10 минут. Основа ее в том, что хроматиды выстраиваются по экватору клетки. Ниточки веретена деления одним концом цепляются за центриоль у полюса клетки, а другим за центромеру каждой хроматиды. Между собой генетические структуры уже почти не связаны и поэтому легко готовы к рассоединению.

Анафаза

Самая короткая стадия всего митотического цикла. Длительность составляет около 3 минут. В этот период каждая хроматида уходит к своему полюсу клетки и достраивает себе недостающую половинку, превращаясь в нормального строения хромосому.

Однако для этого образования требуется специальный фермент - теломераза. Именно его накопление шло в интерфазе.

Телофаза

У каждого клеточного полюса появляется свой генетический полноценный материал, который одевается в ядерную оболочку, формируя ядро. Появляются ядрышки. Весь процесс занимает примерно 30 минут. То есть довольно продолжительное время. Это происходит потому, что формирование ядрышек и ядерной оболочки требует больших энергетических затрат, а также наличия строительного материала - питательных веществ (белков, углеводов, ферментов, жиров, аминокислот).

прямым делением клетки размножаются

Цитокинез

Данный процесс завершает весь митотический цикл. Протоплазма делится вместе с органоидами строго пополам, и каждая дочерняя особь получает ровно столько же, сколько ее сестра. Затем поперек клетки формируется белковая перетяжка (актиновой природы), которая сдавливает структуру поперек и делит ее на две равные, но меньшие по размерам, по сравнению с материнской, клетки.

На этой стадии есть некоторые отличия животной клетки от того, как размножается клетка растения. Дело в том, что в растительных структурах белка меньше, а актина вообще нет. Поэтому посередине формируется не перетяжка, а перегородка, по обе стороны которой откладывается целлюлоза. Это придает растительной клетке жесткость, формирует каркас в виде клеточной стенки.

Рост и размножение клеток далее идет по пути обычного жизненного цикла: специализация, формирование тканей, затем органов, активная работа и деление, либо смерть.

Половые клетки и их размножение

На вопрос о том, как размножается клетка, ответ может быть дан при уточнении, какая именно. Ведь рассмотренные нами процессы митоза характерны только для соматических структур. Тогда как половые клетки размножаются несколько иным образом, а точнее, мейозом.

Данный процесс является основой таких жизненных функций у животных, как гаметогенез, то есть половое размножение. Развитие половых клеток происходит многостадийно. Поэтому мейоз - еще более сложное и емкое деление, нежели митоз.

Для растительных клеток мейоз - основа спорогенеза, то есть образования половых клеток. Основная биологическая роль мейоза для всех организмов заключается в том, что в результате него образуются четыре гаплоидные (с половинчатым или одинарным набором хромосом) половые клетки. Зачем? Для того, чтобы при оплодотворении (слиянии мужской и женской половых клеток) происходило восстановление диплоидности в новой зиготе (будущем зародыше). Это дает генетическое разнообразие организмам, приводит к комбинации генов, появлению и закреплению новых признаков.

как размножается клетка ответ

Структура процесса мейоза

Выделяют два основных деления в мейозе: редукционное и эквационное. Каждое из них включает в себя все те же фазы, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Рассмотрим немного подробнее каждое из них.

Редукционное деление

Суть: из одной диплоидной клетки образуются две гаплоидные, с половинчатым набором хромосом. Фазы:

  • профаза I;
  • метафаза I;
  • анафаза I;
  • телофаза I.

На каждой из фаз повторяются все те же самые преобразования, что и на соответствующих стадиях в митозе. Однако одно отличие все же есть: в интерфазе не происходит удвоение ДНК, она лишь делится пополам, и все. Поэтому в каждую дочернюю клетку попадает лишь половина генетической информации. Это начальное размножение животных клеток, а также растительных, относящихся к половым.

Эквационное деление

Второе деление мейоза, в результате которого образуется еще по две клетки от каждой предыдущей. Теперь уже имеется четыре одинаковых гаплоидных аналога, которые и становятся половыми клетками животных или растений. Стадии эквационного деления: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.

Таким образом, вопрос о том, как размножается клетка, имеет достаточно сложный и емкий ответ. Ведь эти процессы, как и все другие, происходящие в живых существах, очень тонкие и состоят из множества стадий.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Похожие материалы

Как размножать виноград черенками и отводкамиБизнес Как размножать виноград черенками и отводками

Заманчиво размножить виноград самостоятельно. Тогда не нужно тратиться на посадочный материал, можно самому заняться бизнесом по продаже кустиков растения. Хорошо будет смотреться лоза и на своём участке. Ей всегда на...

Какими должны быть рост и вес ребенка до годаДом и семья Какими должны быть рост и вес ребенка до года

С первых минут жизни ребенка мама, кроме эмоций и чувств, наполняющих ее сердце, познает и сухие медицинские термины, и показатели, которые становятся ее спутниками на долгие месяцы и годы. В первую очередь это рост м...

Как размножить лилии: способы и советыДомашний уют Как размножить лилии: способы и советы

Еще до нашей эры лилии стали символом чистоты помыслов и близости к Богу у греков, богатства и успеха - у древних римлян, королевской власти - у французов. У каждого зажиточного торговца, чиновника или патриция в Древ...

Как размножить жимолость: советы и рекомендацииДомашний уют Как размножить жимолость: советы и рекомендации

Жимолость – это не только красивый садовый кустарник, особенно в период своего цветения, но еще и очень полезное растение. В его плодах содержится целый набор полезных компонентов: витамины В и С, железо, пектин...

Пенициллин подавляет у бактерий способность к росту и размножениюЗдоровье Пенициллин подавляет у бактерий способность к росту и размножению

Это средство было открыто почти столетие назад и вывело медицину на совершенно новый уровень. Многие болезни стали излечимыми после его открытия. Речь о пенициллине – первом антибиотике.Пенициллин подавля...

О том, как рассчитать темп прироста и темп роста Бизнес О том, как рассчитать темп прироста и темп роста

Довольно часто для анализа какого-либо ряда динамики применяют такие статистические показатели, как темп роста в процентах и соответствующий ему темп прироста. При этом с первым обычно все понятно, а вот второй нередк...

Обустраиваем домик для морской свинки. Как сделать клетку и укрытие для зверька своими руками?Дом и семья Обустраиваем домик для морской свинки. Как сделать клетку и укрытие для зверька своими руками?

Домашние животные делают нас добрей и наполняют жизнь смыслом. Однако, решившись завести питомца, важно обеспечить ему подходящие условия. Как оборудовать домик для морской свинки, что необходимо этому зверьку для хор...

Каким должно быть соотношение роста и веса у детей Дом и семья Каким должно быть соотношение роста и веса у детей

Качество физических показателей младенцев медики, как правило, определяют по размеру груди, головы, показателей роста, массы тела. Как основной показатель анализируется соотношение роста и веса у детей.

Как размножаются клопы и как помешать этому?Домашний уют Как размножаются клопы и как помешать этому?

Как размножаются клопы? Ответ на данный вопрос будет интересен не только людям, заинтересованным в познавании секретов окружающего мира, но и обыкновенным жителям квартир, обозленным на мелких паразитов за причиняемые...

Как размножать крыжовник? Размножение крыжовника зелеными черенками, делением куста, отводкамиДомашний уют Как размножать крыжовник? Размножение крыжовника зелеными черенками, делением куста, отводками

Крыжовник, именуемый другими словами «северный виноград», представляет собой многолетний кустарник, ягоды которого содержат огромное количество полезных микроэлементов, органических кислот, пектинов и дуби...

monateka.com

Размножение клеток

Количество просмотров публикации Размножение клеток - 1614

 

Размножение или пролиферация (от лат. proles — потомство, ferre — нести) клеток — это процесс, который приводит к росту и обновлению клеток. Данный процесс характерен как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Клетки-организмы (одноклеточные организмы) размножаются простым делœением надвое (бактерии, саркодовые), множественным делœением (споровики и др.) или другим путем. По этой причине у бактерий и одноклеточных животных удвоение клеток представляет собой размножение их как самостоятельных организмов, поскольку из исходной формы (организма) образуется две новые клетки, каждая из которых является организмом. Каждая дочерняя клетка (организм) получает полную генетическую информацию, несомую исходной клеткой-организмом.

Соматические клетки многоклеточных организмов размножаются путем сложного делœения, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ получило название митоти-ческого делœения и ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ в общем виде представляет собой механизм, посредством которого одиночные клетки репродуцируют себя. Образовавшиеся в результате делœения дочерние клетки подобны исходной (материнской) клетке, отличаясь от последней лишь меньшими размерами. При этом вслед за делœением дочерние клетки мгновенно начинают расти и быстро достигают размеров материнской клетки.

Биологический смысл митотического делœения состоит в том, что оно является ключевым событием в точной репликации всœех хромосом еще до того, как произойдет делœение ядра и клетки. В результате митоза дочерние клетки после делœения получают хромосомы в точно таком же количестве, какое имела их родительская (материнская) клетка. Следовательно, митотическое делœение есть особый способ упорядоченного делœения клеток, при котором каждая из двух дочерних клеток получает хромосомы в точно таком же количестве и точно такого же строения, что и хромосомы, которые имела материнская клетка. При каждом митозе образуется копия каждой хромосомы и действует точный механизм их распределœения между дочерними клетками.

В митотическом делœении клетки различают две стороны — разделœение исходного ядра на два дочерних ядра (равное делœение хромосом), называемое кариокинœезом (от греч. caryon — ядро, kinesis — движение) и представляющее собой, по существу, хромосомный цикл, и следующее затем разделœение цитоплазмы с образованием двух дочерних клеток, называемое цитокинœезом (от греч. cytos — клетка, kinesis — движение) и представляющее собой цитоплазматический цикл. Каждая из дочерних клеток содержит одно дочернее ядро.

Кариокинœез и цитокинœез протекают синхронно, причем в кариоки-незе имеет место чередование синтеза ДНК с митозом, тогда как цитокинœез чередуется с ростом клеток (удвоением в числе клеточных компонентов).

Существенной особенностью митотического делœения является то, что оно в значительной мере сходно у всœех организмов. Совокупность процессов, происходящих в клетке от одного делœения до другого, получило название митотического цикла.

Митотический цикл состоит из двух стадий — стадии покоя или интерфазы и стадии делœения или митоза (от греч. rnitos — нить), обозначаемого символом м. Термины ʼʼмитозʼʼ и ʼʼкариокинœезʼʼ — синонимы. Интерфаза доступна для оценки качественно и количественно, точно так же доступен для измерения и митоз. В частности, для измерения интенсивности количества митозов используют так называемый митотический индекс, под которым понимают число митозов на 1000 клеток. Данные о митотическом индексе имеют важное практическое значение, особенно в медицинской практике (в оценке интенсивности регенерации органов, действия лекарственных веществ и т. д.).

Интерфаза предшествует митозу, и функциональное содержание ее состоит по сути в том, что в ней происходит синтез ДНК (рис. 58), причем ее длительность составляет не менее 90% в течение всœего клеточного цикла. Различают три последовательных периода интерфазы, а именно: пресинтетический, синтетический и постсинтетический.

Пресинтетический период (G1), который часто называют еще первым интервалом (от англ. gap — интервал), является начальным периодом интерфазы. В данный период ДНК еще не синтезируется, однако происходит накопление РНК и белков, в т.ч. и белков, необходимых для синтеза ДНК. Увеличивается количество митохондрий. Обычно данный период длится 12-24 часа.

Синтетический период (S) следует за G1-периодом и характеризуется тем, что в данный период в клетке происходит синтез (репликация) ДНК, благодаря чему количество ее удваивается. В данный период продолжается также синтез РНК и белков. Очень важно, что к концу этого периода каждая из хромосом удваивается и состоит уже из двух сестринских хроматид, удерживаемых центромерои. Можно сказать, что наиболее фундаментальной особенностью S-периода является репликация генов и удвоение набора генов каждой дуплицированной хромосомы. Длительность S-периода обычно составляет около 5 часов.

Постсинтетический период (G2) характеризуется остановкой синтеза ДНК и накоплением энергии. При этом продолжается синтез РНК и белков, формирующий нити веретена делœения. Длительность G2-периода составляет 3—6 часов.

Митоз совершается на протяжении четырех последовательных фаз, а именно: профазы, метафазы, анафазы и телофазы (рис. 59.).

В профазе в начале происходит конденсация и спирализация (скручивание) хромосом, благодаря чему они становятся видимыми при микроскопии окрашенных препаратов. Увеличивается диаметр каждого завитка. Ядерная мембрана растворяется под действием ферментов, ядрышко исчезает. Центросома делится на две центриоли, после чего последние расходятся к полюсам клетки. Отмечается также фосфорилирование отдельных клеточных белков. Далее между полюсами начинает формироваться ахромати-новая фигура, похожая на веретено. Оно состоит из белка и РНК. К концу этой фазы ахроматиновая фигура вытягивается вдоль клетки, становясь веретеном. Структурно веретено представляет собой двухполюсную структуру, построенную из микротрубочек и различных белков. Хроматиды (сестринские хроматиды) удерживаются вместе центромерои. Длительность профазы составляет примерно 30-60 минут.

В метафазе хромосомы располагаются на экваторе веретена. Οʜᴎ имеют вид толстых образований, плотно свернутых спиралью, что облегчает подсчет и изучение их структуры с помощью микроскопа. Будучи прикрепленными к нитям веретена центромерои, к которой прикрепляются особые белковые комплексы (кинœе-тофоры), связанные с отдельными микротрубочками хроматиды, пока удерживаются вместе, но плечи их уже разъединœены. Длительность метафазы составляет 2—10 минут.

В анафазе наступает разделœение кинœетохоров, а затем и продольное разделœение хромосом, благодаря чему каждая сестринская хро-матида имеет собственную центромеру и становится дочерней хромосомой. Хромосомы удлиняются и двигаются к соответствующим полюсам веретена. Анафаза длится 2-3 минуты. Репликация хромосомных концов (теломер), длина которых составляет 2—20 кб., требует теломеразы.

В телофазе (от греч. telos — конец) дочерние хромосомы достигают полюсов, вытягиваются и деспирализуются. Кинœетохорные трубочки исчезают. Образуется ядерная оболочка, вновь появляется ядрышко. Длительность составляет 20-30 минут.

На заключительном этапе клеточного делœения происходит ци-токинœез, который начинается еще в анафазе. Этот процесс заканчивается образованием в экваториальной зоне клетки перетяжки, которая разделяет делящуюся клетку на две дочерние клетки. Перетяжка обеспечивается сокращением кольца, сформированного филаментами актиновой природы.

В отличие от соматических клеток животных в клетках растений из-за ригидности их стенок вместо образования сократительного кольца формируется пластинка между будущими дочерними клетками. На каждой из сторон этой пластинки откладывается целлюлоза, после чего она становится клеточной стенкой.

Каждое клеточное делœение является непрерывным процессом, поскольку ядерные и цитоплазматические фазы, вопреки различиям в содержании и по значению, координированы во времени.

Упорядоченность клеточных делœений у эукариотов зависит от координации событий в клеточном цикле. У эукариот эта координация осуществляется путем регуляции трех переходных периодов в клеточном цикле, а именно: вступление в митоз, выход из митоза и прохождение через пункт, называемый ʼʼСтартʼʼ, который вводит инициацию синтеза ДНК ( S-фазу) в клетке.

Продолжительность митотических циклов разных клеток различна и составляет от нескольких часов до нескольких дней. При этом она зависит от типа тканей, физиологического состояния, внешних факторов (температура, свет).

Клеточный цикл эукариотических клеток регулируется последовательной активацией циклинзависимых киназ (СДК) путем взаимодействия их с белками-циклинами. Комплекс циклин-СДК оказывается полностью активированным фосфорилированием треонинового остатка в Т-петле СДК, осуществляемым специфической СДК-активирующей киназой (САК). При этом комплекс циклин-СДК вовлекается в инициацию как митоза, так и репликации ДНК. Регуляция митоза зависит от регуляции СДК.

Существуют и другие регуляторы клеточного цикла. В частности известны регуляторы, ингибирующие СДК. Такими ингибиторами являются белки р21, р16 и р27. Οʜᴎ ингибируют функции киназ также путем связывания с ними.

Хромосомная ДНК в клетках организмов-эукариотов реплици-руется лишь один раз в клеточном цикле. По этой причине давно возник вопрос о механизме, ограничивающем лишь один раунд репликации ДНК в клеточном цикле. Предполагают существование так называемого лицензирующего фактора репликации (licensing factor), который позволяет репликацию. В подтверждение этого взгляда установлены лицензирующие белки MSM, которые обычно связаны с хромосомами, но с началом S-фазы освобождаются от этой связи, позволяя репликацию ДНК, а после того, как синтез ДНК завершается, вновь связывается с хромосомами.

Разные ткани характеризуются разной митотической активностью. По этой причине исходя из митотической активности различают стабильные, растущие и обновляющиеся ткани. Стабильные ткани — это ткани, в которых клетки не делятся, а количество клеточной ДНК постоянно. К примеру, клетки центральной и периферической нервной системы не делятся. В этих клетках происходят лишь возрастные изменения. Растущие ткани — это ткани, в которых клетки живут всю жизнь, но среди последних имеются такие, которые делятся посредством митоза. В результате этого наступает увеличение размеров органов. Примером растущих тканей являются ткани почек, желœез внутренней секреции, скелœетная и сердечная мускулатуры. Обновляющиеся ткани — это ткани, в которых многие клетки подвержены митозам, благодаря чему погибающие клетки компенсируются вновь образующимися. Примерами обновляющихся тканей являются клетки желудочно-ки-шечного, дыхательного и мочеполового трактов, эпидермиса, костного мозга, семенников и др. Размещено на реф.рфДля митозов характерны суточные колебания, волны.

У высших организмов митотическое делœение клеток обеспечивает их рост с последующим увеличением массы тела и дифференциацией клеток. По мере индивидуального развития человека количество его клеток увеличивается, достигая у взрослого человека более чем 10 клеток и оставаясь затем константным.

Как уже отмечено, митохондрии и хлоропласты способны к делœению в клетках эукариотов, но контроль их делœения не ясен. Установлено лишь, что в геноме клеток растений существует ген, который, возможно, принимает участие в контроле делœения хло-ропластов.

Для делœения клеток млекопитающих и птиц характерно то, что оно имеет определœенные ограничения количества клеточных удвоений. К примеру, фибробласты плодов человека удваиваются лишь на протяжении 50 генераций, тогда как фибробласты от людей в возрасте 40 и 80 лет подвергаются примерно 40 и 30 удвоениям соответственно, в случае если их культивируют в стандартных условиях. Это явление получило название старения клеток. Считают, что в организме также большинство клеток стареет, к примеру, клетки печени живут около 18 месяцев, эритроциты — 4 месяца, благодаря чему в них накапливаются липиды, кальций, пигмент ʼʼизнашиванияʼʼ и они гибнут. Подсчитано, что организм взрослого человека ежедневно теряет около 1-2% своих клеток в результате их гибели. После смерти клетки в ней происходит коагуляция протоплазмы, распад митохондрий и других органелл в результате ауто-лиза (активации внутриклеточных ферментов).

Для объяснения природы старения клеток предложено несколько гипотез, в которых придается значение ошибкам биосинтетических механизмов клеток, механизмам защиты от злокачественного перерождения нормальных клеток или другим причинам. При этом ни одна из известных гипотез не является исчерпывающей в объяснении феномена старения клеток.

Установлено, что для клеток во многих случаях характерен апоптоз, под которым понимают генетическую программу, в результате которой клетки совершают суицид. Можно сказать, что апоптоз — это эволюционно сохраняемый процесс. С помощью этого процесса многоклеточные организмы освобождаются от излишних или потенциально вредных клеток. Этот феномен отличен от старения клеток. На примере нематоды Caenorhabditie elegans было выяснено, что клеточный суицид контролируется генным набором, состоящим из трех генов, контролирующих синтез белка СЕД-3, СЕД-4 и СЕД-9, регулирующих апоптоз. У млекопитающих выявлены белки-2, которые регулируют апоптозную смерть клеток. Полагают, что апоптоз имеет значение в этиологии многих наследственных болезней (болезнь Альцгеймера и Др.), аутоиммунных нарушений, сердечно-сосудистых болезней, возрастных нарушений и даже СПИДа.

При этом погибающие клетки замещаются новыми. Считают, что клеточное содержание организма человека обновляется примерно каждые семь лет. Особенно сильно замещение клеток происходит в крови за счёт интенсивного образования кровяных клеток в кроветворных тканях. Применительно к другим видам клеток процесс обновления происходит с очень высокой скоростью. К примеру, эпителий желудка и кишечника крыс обновляется каждые 72 и 38 часов соответственно, эпителий тонкого кишечника человека — каждые 7-8 дней. При этом нервные клетки функционируют (живут) на протяжении всœей жизни организмов.

Наряду с делœением клеток путем митоза известен амитоз (от греч. а — не, mytosia — делœение ядра), под которым понимают прямое делœение ядра клетки. При амитозе сохраняется интерфазное состояние ядра, ядрышко, ядерная мембрана. Ядро клетки делится на две части без формирования веретена, благодаря чему образуется двухъядерная клетка. Амитоз встречается иногда в клетках скелœетной мускулатуры, кожного эпителия, соединительной ткани. При этом считают, что амитоз является аномальным механизмом в размножении клеток.

Считают, что митотический цикл у высших организмов является результатом эволюции разделительного механизма эукарио-тов. В пользу этого предположения свидетельствуют результаты сравнения разделительных механизмов бактерий, некоторых водорослей, дрожжей, простейших и млекопитающих. Это сравнение показывает, что усложнение митотического аппарата происходит по мере усложнения организации и функций организмов, принадлежащих к разным систематическим группам.

referatwork.ru

Как размножается клетка. Рост и размножение клеток

Наверное, нет ни одного более часто изучаемого в рамках школьной программы по биологии понятия, чем клетка. С ней знакомятся в 5 классе на природоведении, затем в 6 рассматривают разновидности и как размножается клетка, ее способы деления. В 7 и 8 классах она изучается с точки зрения растительной, животной и человеческой принадлежности. 9 класс подразумевает рассмотрение внутренних процессов, происходящих в ней, то есть молекулярное строение. В 10 и 11 это клеточная теория, открытие и эволюция.

Программа строится так потому, что именно эти маленькие структуры, "кирпичики жизни", являются самыми важными элементами любого организма. Все жизненные функции, процессы, рост и развитие, становление - все, что связано с жизнью, осуществляется ими и в них. Поэтому в данной статье мы рассмотрим основные моменты размножения, развития клеток и историю их открытия.

как размножается клетка

Открытие клетки

Эти структурные частицы чрезвычайно малы по размерам. Поэтому для их открытия понадобилось много времени и создание определенной техники. Так, впервые клеточную структуру живой растительной ткани увидел Роберт Гук. Это было в 1665 году. Для того чтобы их рассмотреть, он изобрел первый в мире микроскоп. Данное устройство мало напоминало современные увеличительные приборы. Скорее, было похоже на несколько скомпонованных между собой луп, дающих увеличение.

Используя данный прибор, ученый рассматривал срез пробкового дерева. То, что он увидел, положило начало развитию ряда смежных наук и биологии в целом. Множество плотно прилегающих друг к другу ячеек примерно одинаковой формы и размера. Гук назвал их cella, что означает "клетка".

Впоследствии был сделан ряд открытий, которые позволили знаниям разрастись, накопиться и вылиться в несколько наук, занимающихся их изучением.

  1. 1675 г. - ученый Мальпиги изучал разнообразие клеток по форме и пришел к выводу, что это чаще всего округлые или овальные пузырьки, заполненные жизненным соком.
  2. 1682 г. - Н. Грю подтвердил выводы Мальпиги, а также занимался изучением строения оболочки клетки.
  3. 1674 г. - Антонио ван Левенгук открывает клетки бактерий, а также кровяные структуры и сперматозоиды.
  4. 1802-1809 гг. - Ш. Бриссо-Мирбе и Ж. Б. Ламарк предполагают существование тканей и схожесть животных и растительных клеток.
  5. 1825 г. - Пуркинье открывает ядро в половой клетке птиц.
  6. 1831-1833 гг. - Роберт Броун открывает наличие ядра в растительных клетках и вводит понятие о значимости внутреннего состава, а не клеточной оболочки, как считалось ранее.
  7. 1839 г. - Теодор Шванн делает выводы о том, что все живые организмы состоят из клеток, а также о схожести последних между собой (будущая клеточная теория).
  8. 1874-1875 гг. - Чистяков и Страсбургер открывают способы размножения клеток - митоз, мейоз.

Все дальнейшие открытия в области строения клеток, их функций, многообразия и роли в жизни организмов были совершены достаточно быстро благодаря интенсивному развитию специальной увеличительной и осветительной техники.

клетки размножаются делением

Размножение клеток

Каждая клетка в течение жизни совершает целый клеточный цикл - это время ее жизни с момента появления на свет и до смерти (или деления). Причем, совершенно неважно, животная она или растительная. Жизненный цикл одинаков для всех из них, и чаще всего, в конце его клетки размножаются делением.

Конечно, не для всех организмов этот процесс идентичен. Для эукариотов и прокариотов он принципиально различается, также имеются некие отличия и в размножении растительных и животных клеток.

Как размножается клетка? Для этого существует несколько основных способов.

  1. Митоз.
  2. Мейоз.
  3. Амитоз.

Каждый из них представляет собой целый ряд процессов, фаз. Причем все эти процессы характерны именно для многоклеточных организмов, как растительного, так и животного происхождения. У одноклеточных размножение происходит путем простого деления надвое. То есть способы размножения клеток не одинаковы. Существует даже такое явление, как клеточный суицид. Это самоуничтожение клеток вместо процессов деления.

Как размножается клетка, например, бактерий, сине-зеленых водорослей, некоторых простейших? Бесполым путем, самым простым способом: содержимое их клетки удваивается, в клеточной стенке формируется поперечная или продольная перетяжка и одна клетка делится на два совершенно новых, идентичных материнскому, организма.

Данный процесс называется прямым делением клетки. Размножаются им одноклеточные и бактерии, но он не имеет отношения ни к митотическим, ни к мейотическим процессам. Они происходят только в организме многоклеточных живых организмов.

способы размножения клеток

Митоз

В многоклеточных существах содержится миллиарды клеток. И каждая из них стремится завершить свой жизненный цикл, именно оставив потомство, а не умерев. Клетки размножаются делением, однако данный процесс не у всех из них одинаков.

Соматические структуры (к таким относятся все клетки организма, кроме половых) своим способом для размножения выбирают митоз или амитоз. Это очень интересный, емкий и сложный процесс, в результате которого из одной материнской диплоидной клетки (то есть с двойным набором хромосом) образуются две идентичные ей дочерние с таким же диплоидным составом.

Весь процесс включает в себя два основных момента:

  1. Кариокинез - деление ядра и всего его содержимого.
  2. Цитокинез - деление протоплазмы (цитоплазмы и всех клеточных органоидов).

Протекают эти процессы одномоментно, приводя к формированию полноценных материнских копий уменьшенного размера.

Митоз состоит из четырех фаз (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и состояния, предшествующего делению - интерфазы. Рассмотрим каждую подробно.

рост и размножение клеток

Интерфаза

Рост и размножение клеток осуществляется в течение всей жизни организма. Однако не все клетки имеют одинаковый срок существования. Какие-то из них погибают через два-три дня (форменные элементы крови), какие-то остаются функционировать всю жизнь (нервные).

Но в жизни каждой клетки большую часть времени сохраняется такое состояние, которое называется интерфазой. Это период подготовки к делению зрелой сформировавшейся клетки, который занимает до 90% времени всего процесса.

Биологический смысл данной стадии в накоплении питательных веществ, РНК и белков, синтезе молекул ДНК. Ведь после деления в каждую дочернюю клетку должно попасть ровно такое количество органоидов, веществ и генетического материала, сколько было в материнской. Для этого должно произойти удвоение всех имеющихся структур, в том числе и нитей ДНК.

В целом, интерфаза происходит в три этапа:

  • пресинтетический;
  • синтетический;
  • постсинтетический.

Результат: накопление питательных элементов, энергии и ДНК молекул для дальнейших процессов деления. Таким образом, данная стадия - это лишь начало того, как размножается клетка в дальнейшем.

Профаза

На данном этапе происходят следующие основные процессы:

  • растворяется ядерная оболочка;
  • исчезают (растворяются) ядрышки;
  • хромосомы становятся видимы в микроскоп за счет скручивания (спирализации) структуры;
  • центриоли расходятся к полюсам клетки, вытягивая и формируя веретено деления.

На этой стадии размножение животных клеток ничем не отличается от такового у всех других.

размножение животных клеток

Метафаза

Данная фаза достаточно короткая, всего около 10 минут. Основа ее в том, что хроматиды выстраиваются по экватору клетки. Ниточки веретена деления одним концом цепляются за центриоль у полюса клетки, а другим за центромеру каждой хроматиды. Между собой генетические структуры уже почти не связаны и поэтому легко готовы к рассоединению.

Анафаза

Самая короткая стадия всего митотического цикла. Длительность составляет около 3 минут. В этот период каждая хроматида уходит к своему полюсу клетки и достраивает себе недостающую половинку, превращаясь в нормального строения хромосому.

Однако для этого образования требуется специальный фермент - теломераза. Именно его накопление шло в интерфазе.

Телофаза

У каждого клеточного полюса появляется свой генетический полноценный материал, который одевается в ядерную оболочку, формируя ядро. Появляются ядрышки. Весь процесс занимает примерно 30 минут. То есть довольно продолжительное время. Это происходит потому, что формирование ядрышек и ядерной оболочки требует больших энергетических затрат, а также наличия строительного материала - питательных веществ (белков, углеводов, ферментов, жиров, аминокислот).

прямым делением клетки размножаются

Цитокинез

Данный процесс завершает весь митотический цикл. Протоплазма делится вместе с органоидами строго пополам, и каждая дочерняя особь получает ровно столько же, сколько ее сестра. Затем поперек клетки формируется белковая перетяжка (актиновой природы), которая сдавливает структуру поперек и делит ее на две равные, но меньшие по размерам, по сравнению с материнской, клетки.

На этой стадии есть некоторые отличия животной клетки от того, как размножается клетка растения. Дело в том, что в растительных структурах белка меньше, а актина вообще нет. Поэтому посередине формируется не перетяжка, а перегородка, по обе стороны которой откладывается целлюлоза. Это придает растительной клетке жесткость, формирует каркас в виде клеточной стенки.

Рост и размножение клеток далее идет по пути обычного жизненного цикла: специализация, формирование тканей, затем органов, активная работа и деление, либо смерть.

Половые клетки и их размножение

На вопрос о том, как размножается клетка, ответ может быть дан при уточнении, какая именно. Ведь рассмотренные нами процессы митоза характерны только для соматических структур. Тогда как половые клетки размножаются несколько иным образом, а точнее, мейозом.

Данный процесс является основой таких жизненных функций у животных, как гаметогенез, то есть половое размножение. Развитие половых клеток происходит многостадийно. Поэтому мейоз - еще более сложное и емкое деление, нежели митоз.

Для растительных клеток мейоз - основа спорогенеза, то есть образования половых клеток. Основная биологическая роль мейоза для всех организмов заключается в том, что в результате него образуются четыре гаплоидные (с половинчатым или одинарным набором хромосом) половые клетки. Зачем? Для того, чтобы при оплодотворении (слиянии мужской и женской половых клеток) происходило восстановление диплоидности в новой зиготе (будущем зародыше). Это дает генетическое разнообразие организмам, приводит к комбинации генов, появлению и закреплению новых признаков.

как размножается клетка ответ

Структура процесса мейоза

Выделяют два основных деления в мейозе: редукционное и эквационное. Каждое из них включает в себя все те же фазы, что и митоз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Рассмотрим немного подробнее каждое из них.

Редукционное деление

Суть: из одной диплоидной клетки образуются две гаплоидные, с половинчатым набором хромосом. Фазы:

  • профаза I;
  • метафаза I;
  • анафаза I;
  • телофаза I.

На каждой из фаз повторяются все те же самые преобразования, что и на соответствующих стадиях в митозе. Однако одно отличие все же есть: в интерфазе не происходит удвоение ДНК, она лишь делится пополам, и все. Поэтому в каждую дочернюю клетку попадает лишь половина генетической информации. Это начальное размножение животных клеток, а также растительных, относящихся к половым.

Эквационное деление

Второе деление мейоза, в результате которого образуется еще по две клетки от каждой предыдущей. Теперь уже имеется четыре одинаковых гаплоидных аналога, которые и становятся половыми клетками животных или растений. Стадии эквационного деления: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.

Таким образом, вопрос о том, как размножается клетка, имеет достаточно сложный и емкий ответ. Ведь эти процессы, как и все другие, происходящие в живых существах, очень тонкие и состоят из множества стадий.

загрузка...

buk-journal.ru

Как размножаются клетки | Наши домашние питомцы

Одно поколение сменяет другое, организмы рождаются и умирают, но виды живут тысячелетия, сохраняя свои признаки в основных чертах неизменными. Каждое растение или животное оставляет после себя потомство, и этот процесс повторяется снова и снова.

Последовательные стадии митоза (цвета условны).

Преемственность организмов создает бессмертие вида. Преемственность организмов — это прежде всего преемственность клеток. Две половые клетки — отцовский сперматозоид и материнская яйцеклетка, — сливаясь, образуют одну клетку — зиготу, обладающую задатками признаков отцовского и материнского организмов. Эта клетка делится несметное число раз, создавая новый организм. Достигнув зрелости, организмы размножаются вновь.

Способ размножения клеток был открыт далеко не сразу. Мысль, что каждое ядро также происходит только из ядра, возникла у ученых давно. Но они полагали, что ядро просто делится на две примерно равные части. Роль ядра, вернее составных частей ядра, в таком важнейшем акте жизнедеятельности, как деление клеток, была окончательно выяснена лишь к концу XIX в.

Еще в 50-х годах XIX в. немецкий ботаник В. Гофмейстер обнаружил в ядре клеток традесканции своеобразные структуры. Не зная их истинного назначения, Гофмейстер зарисовал эти изогнутые палочки. Зарисовал и забыл о своем рисунке. А это была огромная находка: Гофмейстер открыл хромосомы. Открытие оставалось не замеченным до тех пор, пока в 70-х годах XIX в. хромосомы не привлекли внимание ученых.

Прежде всего ученые заметили некоторые особенности движения хромосом в делящихся клетках. Превращения хромосом во время деления клеток обрастали подробностями. Во-первых, было обнаружено расщепление хромосом на две одинаковые части во всех делящихся клетках. Во-вторых, оказалось, что во всех случаях хромосомы распределялись между дочерними клетками точно поровну. Стоило этому процессу нарушиться, и организмы, клетки которых получали неравное число хромосом, заболевали и умирали.

В-третьих, было установлено, что каждому из видов животных и растений свойственно свое число хромосом в ядрах клеток. Нашлись организмы, у которых половые клетки содержали всего по одной хромосоме (например, один из видов аскарид). А у некоторых организмов (среди простейших) число хромосом более трехсот. В наше время твердо установлено, что хромосомный набор — одна из важнейших характеристик живых организмов.

Но если число хромосом в ядре каждой клетки должно быть строго постоянным, должен существовать какой-то особый механизм, благодаря которому сохраняется это число хромосом. Такой механизм деления клеток был обнаружен на самом деле. Процесс деления ядра, или митоз, в наше время хорошо изучен. Все стадии митоза имеют свои названия. Когда хотят сказать о неделящемся, покоящемся ядре, говорят, что оно находится в интерфазе — фазе, промежуточной между двумя последовательными делениями. Что же представляет собой интерфазное ядро?

Начнем с его границы. Подобно древним крепостям, окруженным двумя стенами, ядро заключено в двухслойную оболочку. Эта двухслойная защита ядра пронизана порами, через которые ядро может общаться с окружающей его со всех сторон цитоплазмой.

За оболочкой расположено содержимое ядра, которое в обычный микроскоп выглядит как сплошная слегка зернистая масса. Зернышки невелики и равномерно распределены по ядру. В ядре с помощью светового микроскопа удается обнаружить только одну деталь — шарообразную или овальную структуру, которую назвали ядрышком. Если же рассматривать ядро не в световой, а в электронный микроскоп, то удается заметить длинные, очень тонкие нити. Они невидимы в обычный световой микроскоп.

Как удалось установить, эти нити составлены из особых полимерных молекул нуклеиновых кислот, окруженных молекулами особых (так называемых гистонных) белков. В конце интерфазы перед митозом происходит важное изменение в нуклеиновых кислотах: их молекулы удваиваются. Рядом с имеющейся нитью выстраивается вторая такая же нить.

Первая стадия непрямого деления ядра — митоза (или кариокинеза, как его раньше называли) — получила название профазы. Зернышки интерфазного ядра начинают перемещаться все более интенсивно, уплотняться, увеличиваться в размерах. Нити нуклеопротеидов (комплексы белков с нуклеиновыми кислотами, из которых состоят хромосомы) в это время скручиваются, как говорят цитологи, спирализуются. Подобно тому как из тонкой длинной проволочки можно свернуть короткую толстую спираль, так и нить нуклеопротеида сворачивается в более короткую и гораздо более толстую структуру. А толстую структуру увидеть проще.

Не удивительно, что теперь в клетке, рассматриваемой в световой микроскоп, проступают контуры нитей, до этого невидимых. Эти нити (их называют хроматиновыми) постепенно еще более укорачиваются и утолщаются, и, наконец, структуры приобретают вид хромосом. Иногда удается заметить, что они расщеплены продольно и состоят из двух половинок — сестринских хроматид. К моменту формирования хромосом в ядре происходит еще два удивительных события. Во-первых, исчезает ядрышко (или ядрышки). Во-вторых, растворяется оболочка, и ядро теперь соприкасается с цитоплазмой всей своей поверхностью. Этим профаза заканчивается.

Начинается метафаза. Хромосомы разворачиваются и выстраиваются в плоскости, рассекающей ядро по экватору. Эту плоскость называют экваториальной пластинкой. В этот момент особенно четко видимы еще одни участники акта деления хромосом. Оказывается, что с двух полюсов клетки к каждой хромосоме тянутся особые нити. Они присоединяются к хромосомам не как попало, а только в определенных местах, там, где находятся светлые колечки — так называемые центромеры. Другие концы нитей собраны в полюсах клетки, где также находятся особые тельца — центросомы. Хотя хромосомы к моменту выстраивания в экваториальной пластинке уже разделились пополам на две сестринские хроматиды, они нередко еще сцеплены в одной точке. Такой точкой как раз и является центромера. К концу метафазы на мгновение всякие движения замирают. Затем все центромеры делятся пополам, и каждая из половинок хромосом оказывается свободной, снабженной своей центромерой и своей нитью. Хроматиды уже можно назвать сестринскими или дочерними хромосомами.

Все дочерние хромосомы расходятся и начинают двигаться к полюсам ядра. Наступает следующая стадия — анафаза. Складывается впечатление, что именно нити, укорачиваясь, тянут хромосомы к полюсам. Как только хромосомы собираются в полюсах ядра, анафаза заканчивается, и ядро вступает в последнюю стадию деления.

Эта стадия — телофаза, обратная профазе. Хромосомы начинают удлиняться, утончаться, образуются хроматиновые нити, они перепутываются и формируют клубок. Ядро превращается в интерфазное. Каждая из половинок разделившегося ядра обособляется своей оболочкой, снова появляются ядрышки, а через некоторое время по центру клетки воздвигается перегородка. Телофаза завершается полным обособлением образовавшихся дочерних клеток — цитокинезом.

Продолжительность митоза в клетках разных организмов различна: иногда около часа, иногда короче. В яйцах плодовой мушки дрозофилы митоз завершается всего за 9 мин, у других организмов он продолжается дольше, но, пожалуй, очень редко длится дольше полутора часов. Самая длительная стадия — профаза.

Животный и растительный мир:
Поделиться новостью:
Обязательно посмотрите и эти записи:
Запись имеет метки: размножаются клеткиПерепечатка любых материалов сайта без активной ссылки запрещена!

www.maginfo.net.ru

Деление клетки Размножение. Размножение клеток

Занятие 6

Деление клетки

Размножение. Размножение клеток. Размножение – размножение важнейшее свойство живых организмов. Размножение на уровне молекул – репликация ДНК, размножение на уровне органоидов – деление митохондрий, хлоропластов, размножение на уровне клеток – деление клеток. Размножение лежит в основе передачи наследственной информации, размножения, роста, развития, регенерация.

Носителями наследственной информации являются хромосомы. Хромосомный набор, характерный для вида, – кариотип; хромосомный набор, полученный от родителей, – генотип; хромосомный набор гаметы – геном. Диплоидный набор хромосом – двойной, гаплоидный набор – одинарный. Соматические клетки – это клетки с двойным набором хромосом (все клетки организма, кроме половых). Половые клетки (гаметы) – это клетки с одинарным набором хромосом.

Способы деления клеток: амитоз – прямое деление; митоз – непрямое деление; мейоз – деление, характерное для созревания половых клеток.

Амитоз, или прямое деление, - способ деление ядра соматических клеток пополам путем перетяжки без образования хромосом. Если при амитозе не происходит деления цитоплазмы, то происходит возникновение дву- и многоядерных клеток. Данный способ деления характерен для некоторых простейших, специализированных клеток и для патологически измененных клеток. Распределение ядерного материала оказывается случайным и неравномерным. Возникшие дочерние клетки наследственно неполноценны.

Митоз

Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки (включая само деление) до собственного деления или смерти называют жизненным (клеточным) циклом.

Продолжительность жизненного цикла у различных клеток многоклеточного организма различны. Так, клетки нервной ткани после завершения эмбрионального периода перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма, а затем погибают. Клетки же зародыша на стадии дробления, завершив одно деление, сразу приступают к следующему, минуя все остальные фазы.

Митоз – 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. Число клеток в организме увеличивается, что представляет собой один из главных механизмов роста. Многие виды растений и животных размножаются бесполым путем при помощи одного лишь митотического деления клеток, таким образом, митоз лежит в основе размножения. Митоз обеспечивает регенерацию утраченных частей и замещение клеток, происходящее в той или иной степени у всех многоклеточных организмов.

Митотический цикл состоит из интерфазы и митоза. Длительность митотического цикла у разных организмов различно. Непосредственно на деление клетки уходит обычно1 – 3 часа, то есть основную часть жизни клетка находится в интерфазе.

Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями. Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Состоит из трех периодов:

  1. пресинтетический, или G1;

  2. синтетический, или S;

  3. постсинтетический, или G2.

Начальный отрезок интерфазы – пресинтетический период (2n2c, где n – количество хромосом, c

– количество ДНК), период роста, начинающийся непосредственно после митоза. Синтетический период по продолжительности очень различен: от нескольких минут у бактерий до 6 – 12 часов в клетках млекопитающих. Во время синтетического периода происходит самое главное событие интерфазы – удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не изменяется (2n4c).

Постсинтетический период. Обеспечивает подготовку клетки к делению, а также характеризуется интенсивными процессами синтеза белков, входящих в состав хромосом; синтезируются ферменты и энергетические вещества, необходимые для обеспечения процесса деления клетки.

Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Профаза (2n4c). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. В поздней профазе хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой. Хромосомы начинают передвигаться к клеточному экватору. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, а хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышко обычно исчезает чуть раньше.

Метафаза (2n4c). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку. Центромеры хромосом лежат строго в плоскости экватора. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом.

Анафаза (4n4c). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

Телофаза (2n2c). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки (или цитокенез).

При делении животных клеток на их поверхности в плоскости экватора появляется борозда, которая, постепенно углубляясь, разделяет материнскую клетку на две дочерние. У растений деление происходит путем образования так называемой клеточной пластинки, разделяющей цитоплазму. Она возникает в экваториальной области веретена, а затем растет во все стороны, достигая клеточной стенки.

Митоз

Этапы

Процессы, происходящие в клетке

Состояние и динамика хромосом

Интерфаза

Синтез белков, РНК, АТФ, редупликация ДНК, увеличение количества органоидов; завершение роста клеток.

Хромосомы деспирализованы. В начале интерфазы хромосомы однохроматидные, после редупликации ДНК становятся двухроматидными, число хромосом – 2n.

Профаза

Деление и расхождение центриолей к полюсам клетки, образование нитей ахроматинового веретена; исчезновение ядрышка, растворение ядерной оболочки.

Спирализация (закручивание) хромосом, утолщение и укорачивание их.

Метафаза

Завершение формирования нитей веретена деления, прикрепление нитей к хромосомам.

Хромосомы располагаются по экватору.

Анафаза

Снижение вязкости цитоплазмы; сокращение нитей веретена деления.

Расхождение хроматид каждой хромосомы к полюсам клетки.

Телофаза

Образование двух дочерних ядер, деление цитоплазмы – образование двух клеток с диплоидным набором хромосом (2n).

Дочерние хромосомы однохроматидные. Происходит деспирализация хромосом (раскручивание), хромосомы становятся неразличимыми (невидимыми).

Мейоз

Мейоз – основной этап образования половых клеток. 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, в это время происходят те же процессы, что и в интерфазе.

Первое мейотическое деление называют редукционным, так как именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом, образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом, однако хромосомы остаются двухроматидными. Сразу же после первого деления мейоза совершается второе – по типу обычного митоза. Это деление называют эквационным, так как во время этого деления хромосомы становятся однохроматидными.

Биологическое значение мейоза: благодаря мейозу происходит редукция числа хромосом. Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных. Благодаря мейозу образуются генетически различные гаметы, так как в процессе мейоза трижды происходит перекомбинация генетического материала: за счет кроссинговера; случайного и независимого расхождения хромосом, а затем и хроматид. Благодаря мейозу поддерживается постоянство диплоидного набора хромосом в соматических клетках.

Первое и второе деление мейоза складывается из тех же фаз, что и митоз, но сущность изменений в наследственном аппарате другая.

Первое деление мейоза.

Профаза 1 (2n4c). Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Гомологичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и коньюгируют. Коньюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромосом. Пару коньюгирующих хромосом называют бивалентом (от лат. «bi» – двойной) или тетрадой (от греч. «tetrados» - четверка), так как каждый бивалент состоит из четырех хроматид. В дальнейшем между хромосомами, составляющими бивалент, происходит кроссинговер – обмен одинаковыми (гомологичными), то есть содержащими одни и те же гены участками. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов. В конце профазы 1 исчезают ядерная оболочка и ядрышко. Биваленты перемещаются к экватору клетки. Центриоли перемещаются к полюсам клетки, и формируется веретено деления.

Метафаза 2 (2n4c). Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Причем центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки. Расположение бивалентов в экваториальной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повернута в сторону того или другого полюса. Это создает предпосылки для второй за время мейоза рекомбинации генов. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом.

Анафаза 1 (1n2c). К полюсам расходятся целые хромосомы, а не хроматиды, как при митозе. Число хромосом уменьшается в два раза, хромосомный набор становится гаплоидным. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, то есть по прежнему содержит удвоенное количество ДНК.

Телофаза 1 (1n2c). На непродолжительное время образуется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стенка (у растений).

Второе деление мейоза.

Интерфаза 2 (1n2c). Характерна только для животных клеток. Репликация ДНК не происходит.

Вторая стадия мейоза включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Она протекает так же, как митоз.

Профаза 2 (1n2c). Хромосомы спирализуются, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления.

Метафаза 2 (1n2c). Хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуется метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена прикрепляются к центромерам.

Анафаза 2 (2n2c). Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе 2 хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки.

Телофаза 2 (1n1c). Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма.

Таким образом, в результате двух последовательных делений мейоза диплоидная клетка дает начало четырем дочерним, генетически различным клеткам с гаплоидным набором хромосом.

Сравнительная характеристика митоза и мейоза

Митоз

Мейоз

Сходство

1) Имеют одинаковые фазы деления.

2) Перед митозом и мейозом в синтетический период интерфазы происходит репликация (ДНК), образование двухроматидных хромосом (число хромосом 2n, молекул ДНК – 4с).

Различия

1. Одно деление клетки.

1. Два следующих друг за другом деления, первое из которых является редукционным, т.е. приводит к уменьшению (редукции) числа хромосом.

2. Нет коньюгации хромосом.

2. Гомологичные хромосомы коньюгируют, т.е. тесно сближаются. Между гомологичными хромосомами может происходить кроссинговер (обмен участками хромосом).

3. В метафазе по экватору клетки выстраиваются двухроматидные хромосомы.

3. В метафазе мейоза 1 по экватору выстраиваются пары гомологичных двухроматидных хромосом.

4. В анафазе к полюсам расходятся хроматиды каждой хромосомы. В период интерфазы перед каждым делением происходит удвоение молекул ДНК.

4. В анафазе мейоза 1 деления к полюсам расходятся целые хромосомы. Набор хромосом в дочерних клетках – 1n, число молекул ДНК – 2с (хромосомы двухроматидные). В анафазе 2 деления к полюсам клетки расходятся хроматиды каждой хромосомы (как при митозе). Набор хромосом в дочерних клетках – 1n, число молекул ДНК – 1с (хромосомы однохроматидные). Между 1-м и 2-м делением в интерфазе нет удвоения молекул ДНК.

5. Образуется две дочерние клетки с диплоидным набором хромосом (хромосомы однохроматидные, 2n2c).

5. Образуются 4 сперматозоида или одна яйцеклетка с гаплоидным набором хромосом (хромосомы однохроматидные, 1n1c).

Вопросы и определения:

  1. Что такое жизненный цикл клетки?

  2. Дайте определение митотического цикла клетки.

  3. Какой набор хромосом несут соматические и половые клетки?

  4. В чем смысл удвоения молекул ДНК?

  5. В чем заключается подготовка клетки к митозу?

  6. Что означает запись 2n2с?

  7. Последовательно опишите фазы митоза. В чем его биологическое значение?

  8. В какую фазу митоза происходит расхождение хромосом?

  9. Укажите отличия мейоза от митоза.

  10. Дайте определение коньюгации и кроссинговеру.

  11. Что такое цитокинез?

  12. Определите тип и фазу деления клетки, изображенной на рисунке. Какие процессы

происходят в этой фазе?

refdb.ru

Как размножаются клетки

Одно поколение сменяет другое, организмы рождаются и умирают, но виды живут тысячелетия, сохраняя свои признаки в основных чертах неизменными. Каждое растение или животное оставляет после себя потомство, и этот процесс повторяется снова и снова. Последовательные стадии митоза (цвета условны).

Преемственность организмов создает бессмертие вида. Преемственность организмов — это прежде всего преемственность клеток. Две половые клетки — отцовский сперматозоид и материнская яйцеклетка, — сливаясь, образуют одну клетку — зиготу, обладающую задатками признаков отцовского и материнского организмов. Эта клетка делится несметное число раз, создавая новый организм. Достигнув зрелости, организмы размножаются вновь.

Способ размножения клеток был открыт далеко не сразу. Мысль, что каждое ядро также происходит только из ядра, возникла у ученых давно. Но они полагали, что ядро просто делится на две примерно равные части. Роль ядра, вернее составных частей ядра, в таком важнейшем акте жизнедеятельности, как деление клеток, была окончательно выяснена лишь к концу XIX в.

Еще в 50-х годах XIX в. немецкий ботаник В. Гофмейстер обнаружил в ядре клеток традесканции своеобразные структуры. Не зная их истинного назначения, Гофмейстер зарисовал эти изогнутые палочки. Зарисовал и забыл о своем рисунке. А это была огромная находка: Гофмейстер открыл хромосомы. Открытие оставалось не замеченным до тех пор, пока в 70-х годах XIX в. хромосомы не привлекли внимание ученых.

Прежде всего ученые заметили некоторые особенности движения хромосом в делящихся клетках. Превращения хромосом во время деления клеток обрастали подробностями. Во-первых, было обнаружено расщепление хромосом на две одинаковые части во всех делящихся клетках. Во-вторых, оказалось, что во всех случаях хромосомы распределялись между дочерними клетками точно поровну. Стоило этому процессу нарушиться, и организмы, клетки которых получали неравное число хромосом, заболевали и умирали. В-третьих, было установлено, что каждому из видов животных и растений свойственно свое число хромосом в ядрах клеток. Нашлись организмы, у которых половые клетки содержали всего по одной хромосоме (например, один из видов аскарид). А у некоторых организмов (среди простейших) число хромосом более трехсот. В наше время твердо установлено, что хромосомный набор — одна из важнейших характеристик живых организмов.

Но если число хромосом в ядре каждой клетки должно быть строго постоянным, должен существовать какой-то особый механизм, благодаря которому сохраняется это число хромосом. Такой механизм деления клеток был обнаружен на самом деле. Процесс деления ядра, или митоз, в наше время хорошо изучен. Все стадии митоза имеют свои названия. Когда хотят сказать о неделящемся, покоящемся ядре, говорят, что оно находится в интерфазе — фазе, промежуточной между двумя последовательными делениями. Что же представляет собой интерфазное ядро?

Начнем с его границы. Подобно древним крепостям, окруженным двумя стенами, ядро заключено в двухслойную оболочку. Эта двухслойная защита ядра пронизана порами, через которые ядро может общаться с окружающей его со всех сторон цитоплазмой.

За оболочкой расположено содержимое ядра, которое в обычный микроскоп выглядит как сплошная слегка зернистая масса. Зернышки невелики и равномерно распределены по ядру. В ядре с помощью светового микроскопа удается обнаружить только одну деталь — шарообразную или овальную структуру, которую назвали ядрышком. Если же рассматривать ядро не в световой, а в электронный микроскоп, то удается заметить длинные, очень тонкие нити. Они невидимы в обычный световой микроскоп.

Как удалось установить, эти нити составлены из особых полимерных молекул нуклеиновых кислот, окруженных молекулами особых (так называемых гистонных) белков. В конце интерфазы перед митозом происходит важное изменение в нуклеиновых кислотах: их молекулы удваиваются. Рядом с имеющейся нитью выстраивается вторая такая же нить.

Первая стадия непрямого деления ядра — митоза (или кариокинеза, как его раньше называли) — получила название профазы. Зернышки интерфазного ядра начинают перемещаться все более интенсивно, уплотняться, увеличиваться в размерах. Нити нуклеопротеидов (комплексы белков с нуклеиновыми кислотами, из которых состоят хромосомы) в это время скручиваются, как говорят цитологи, спирализуются. Подобно тому как из тонкой длинной проволочки можно свернуть короткую толстую спираль, так и нить нуклеопротеида сворачивается в более короткую и гораздо более толстую структуру. А толстую структуру увидеть проще.

Не удивительно, что теперь в клетке, рассматриваемой в световой микроскоп, проступают контуры нитей, до этого невидимых. Эти нити (их называют хроматиновыми) постепенно еще более укорачиваются и утолщаются, и, наконец, структуры приобретают вид хромосом. Иногда удается заметить, что они расщеплены продольно и состоят из двух половинок — сестринских хроматид. К моменту формирования хромосом в ядре происходит еще два удивительных события. Во-первых, исчезает ядрышко (или ядрышки). Во-вторых, растворяется оболочка, и ядро теперь соприкасается с цитоплазмой всей своей поверхностью. Этим профаза заканчивается.

Начинается метафаза. Хромосомы разворачиваются и выстраиваются в плоскости, рассекающей ядро по экватору. Эту плоскость называют экваториальной пластинкой. В этот момент особенно четко видимы еще одни участники акта деления хромосом. Оказывается, что с двух полюсов клетки к каждой хромосоме тянутся особые нити. Они присоединяются к хромосомам не как попало, а только в определенных местах, там, где находятся светлые колечки — так называемые центромеры. Другие концы нитей собраны в полюсах клетки, где также находятся особые тельца — центросомы. Хотя хромосомы к моменту выстраивания в экваториальной пластинке уже разделились пополам на две сестринские хроматиды, они нередко еще сцеплены в одной точке. Такой точкой как раз и является центромера. К концу метафазы на мгновение всякие движения замирают. Затем все центромеры делятся пополам, и каждая из половинок хромосом оказывается свободной, снабженной своей центромерой и своей нитью. Хроматиды уже можно назвать сестринскими или дочерними хромосомами.

Все дочерние хромосомы расходятся и начинают двигаться к полюсам ядра. Наступает следующая стадия — анафаза. Складывается впечатление, что именно нити, укорачиваясь, тянут хромосомы к полюсам. Как только хромосомы собираются в полюсах ядра, анафаза заканчивается, и ядро вступает в последнюю стадию деления.

Эта стадия — телофаза, обратная профазе. Хромосомы начинают удлиняться, утончаться, образуются хроматиновые нити, они перепутываются и формируют клубок. Ядро превращается в интерфазное. Каждая из половинок разделившегося ядра обособляется своей оболочкой, снова появляются ядрышки, а через некоторое время по центру клетки воздвигается перегородка. Телофаза завершается полным обособлением образовавшихся дочерних клеток — цитокинезом.

Продолжительность митоза в клетках разных организмов различна: иногда около часа, иногда короче. В яйцах плодовой мушки дрозофилы митоз завершается всего за 9 мин, у других организмов он продолжается дольше, но, пожалуй, очень редко длится дольше полутора часов. Самая длительная стадия — профаза.

Похожие статьи

zoodrug.ru


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта