28. Особенности митоза в растительной и животной клетках. Отличия митоза в клетках растения

28. Особенности митоза в растительной и животной клетках.

единство структурных систем – цитоплазмы и ядра сходство процессов обмена веществ и энергии единство принципа наследственного кода универсальное мембранное строение  единство химического состава сходство процесса деления клеток

29.Амитоз. Его значение в норме и при патологии.

Амитоз - это прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотичного цикла, хочу заметить, что хромосомы видны только во время митоза.

30.Клеточная пролиферация, ее роль в медицине.

Клеточная пролиферация – увеличение численности клеток в результате клеточного роста и деления. По мере увеличения числа клеток возникают клеточные группы, или популяции, объединенные общностью локализации в составе зародышевых листков (эмбриональных зачатков) и обладающие сходными гистогенетическими потенциями. Клеточный цикл регулируется многочисленными вне- и внутриклеточными механизмами.

31. Понятия «политения», «эндомитоз» и «полиплоидия», «мозаицизм».

Политения -наличие в ядре некоторых соматических клеток гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих в сотни раз обычные. П. приводит к значительному увеличению плоидности ядер

Эндомито́з — процесс удвоения числа хромосом в ядрах клеток многих протистов, растений и животных , за которым не следует деления ядра и самой клетки. 

Пло́идность — число одинаковых наборов хромосом, находящихся в ядре клетки или в ядрах клеток многоклеточного организма.

Мозаицизм (генетический мозаицизм, хромосомный мозаицизм — mosaicism; мозаичность; могут употребляться синонимы «мозаичная форма», «мозаичный кариотип») — от фр. mosaique «мозаика» — наличие в тканях (растения, животного, человека) генетически различающихся клеток.

33. Строение белка. Уровни организации белковой молекулы.

Белки (протеины) составляют 50% от сухой массы живых организмов. Белки состоят из аминокислот. У каждой аминокислоты есть аминогруппа и кислотная (карбоксильная) группа, при взаимодействии которых получается пептидная связь, поэтому белки еще называют полипептидами.

1) Первичной, самой простой является полипептидная цепь, т.е. нить аминокислот, связанных между собой пептидными связями. 2) Вторичной структура – это когда нить закручена в виде спирали, между группами COOH, находящимися на одном витке спирали 3) Нить амино-кислот свертывается, образуя клубок – фибриллу, для каждого белка специфичную.

4) Благодаря соединению нескольких молекул белков между собой образуется четвертичная структура.

34. Уровни пространственной организации днк.

Одной из неожиданностей молекулярной биологии было открытие сплайсинга, то есть «разорванной» структуры эукариотических генов. Это открытие не вытекало из каких-либо априорных соображений, а просто явилось неумолимым выводом из результатов экспериментов. Играя роль перекомбинатора генов, сплайсинг способствует формированию новых, комплексных, составных генов и соответственно белков.

35. Свойства днк.

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота (полимер, мономером является нуклеотид) В состав входят 4 нуклеотида (различаются только азотистыми основаниями): аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц). Молекула ДНК - двойная спираль, удерживаемая водородными связями между азотистыми основаниями.  Напротив А всегда Т, напротив Ц - Г. Свойство ДНК - редупликация или самоудвоение. Функция ДНК - хранение и передача наследственной информации.

studfiles.net

Чем отличается митоз от амитоза

Мы точно знаем, что понятия «митоз» и «амитоз» связаны с делением клетки и увеличением числа этих однотипных структурных единиц организма одноклеточного, животного, растения или гриба. Ну а с чем связано появление буковки «а» перед митозом в слове «амитоз» и почему митоз и амитоз противопоставляются один другому, мы выясним прямо сейчас.

Определение

Митоз – это процесс непрямого деления клетки.

Амитоз – это процесс прямого деления клетки.

Сравнение

Митоз является самым распространенным способом размножения клеток-эукариотов. В процессе митоза одинаковое, столько же, сколько и было у исходной особи,  количество хромосом достается дочерним новообразованным клеткам. Это обеспечивает воспроизведение и увеличение количества однотипных клеток. Процесс митоза можно сравнить с копированием.

Амитоз менее распространен, чем митоз. Данный тип деления характерен для «ненормальных» клеток – раковых, стареющих или таких, которые заранее обречены на отмирание.

Процесс митоза состоит из четырех фаз.

1. Профаза. Подготовительный этап, в результате которого начинает образовываться веретено деления, разрушается ядерная оболочка и начинается конденсация хромосом.
2. Метафаза. Заканчивает образовываться веретено деления, все хромосомы выстраиваются по условной линии экватора клетки; начинается расщепление отдельных хромосом. На данной стадии их связывают пояски-центромеры.
3. Анафаза. Близняшки-хромосомы разрываются и расходятся к противоположным полюсам клетки. В конце этой фазы на каждом клеточном полюсе находится диплоидный набор хромосом. После этого они начинают деконденсироваться.
4. Телофаза. Хромосомы перестают быть заметными. Вокруг них формируется ядро, начинается деление клетки путем перетяжки. Из одной материнской клетки получились две абсолютно одинаковые клетки, обладающие диплоидным набором хромосом.

В процессе амитоза наблюдается простое разделение клетки путем ее перетяжки. При этом не происходит ни одного процесса, характерного для митоза. При таком делении генетический материал распределяется неравномерно. Иногда наблюдается такой амитоз, когда ядро разделилось, а клетка – нет. В результате получаются многоядерные клетки, более не способные к нормальному размножению.

Описание фаз «копирования клеток» началось в конце XIX столетия. Термин появился благодаря немцу Вальтеру Флеммингу. В среднем один цикл митоза занимает в клетках животных не больше часа, в клетках растений – от двух до трех часов.

Процесс митоза несет ряд важных биологических функций.

1. Поддерживает и передает следующим поколениям клетки  исходный хромосомный набор.
2. Благодаря митозу увеличивается количество соматических клеток организма, происходит рост растения, гриба, животного.
3. Благодаря митозу из одноклеточной зиготы формируется многоклеточный организм.
4. Благодаря митозу идет замена «быстро изнашиваемых» клеток или тех, что работают в «горячих точках». Имеются в виду клетки эпидермиса, эритроциты, клетки, которые выстилают внутренние поверхности пищеварительного тракта.
5. Процесс регенерации хвоста ящерицы или оторванных щупалец морской звезды происходит благодаря непрямому делению клеток.
6. Примитивные  представители царства животных, например кишечнополостные, в процессе бесполого размножения увеличивают количество особей почкованием. При этом новые клетки для потенциальной новообразованной особи образуются митотически.

Выводы TheDifference.ru

1. Митоз характерен для большинства перспективных, здоровых соматических клеток живого организма. Амитоз – это признак стареющих, отмирающих, больных клеток организма.
2. При амитозе делится только ядро, при митозе вдвое увеличивается биологический материал.
3. При амитозе генетический материал распределяется хаотически, при митозе каждой дочерней клетке достается полноценный родительский генетический набор.

thedifference.ru

Особенности митоза

2001План:

Митоз

Подготовка к делению

Фазы митоза

Заключение

Список литературыМитозСпособность к делению - важнейшее свойство клеток. Без деления невозможно представить себе увеличение числа одноклеточных существ, развитие сложного многоклеточного организма из одной оплодотворенной яйцеклетки, возобновление клеток, тканей и даже органов, утраченных в процессе жизнедеятельности организма.

Деление клеток осуществляется поэтапно. На каждом этапе деления происходят определенные процессы. Они приводят к удвоению генетического материала (синтезу ДНК) и его распределению между дочерними клетками. Период жизни клетки от одного деления до следующего называется клеточным циклом.Подготовка к делениюЭукариотические организмы, состоящие из клеток, имеющих ядра, начинают подготовку к делению на определенном этапе клеточного цикла, в интерфазе.

Именно в период интерфазы в клетке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются все важнейшие структуры клетки. Вдоль исходной хромосомы из имеющихся в клетке химических соединений синтезируется ее точная копия, удваивается молекула ДНК. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок - хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК.

Интерфаза в клетках растений и животных в среднем продолжается 10 - 20 ч. Затем наступает процесс деления клетки - митоз.

Во время митоза клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, какой был в материнской летке.

Митоз (от греч. mitos- нить), непрямое деление, основной способ деления эукариотных клеток. Биол. значение М. состоит в строго одинаковом распределении редуплицированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений. В 1874 И. Д. Чистяков описал ряд стадий (фаз) М. в спорах плаунов, ещё не ясно представляя себе их последовательность. Детальные исследования по морфологии М. впервые были выполнены Э. Страсбургером на растениях (1876-79) и В. Флеммингом на животных (1882). Продолжительность митоза в среднем 1-2 ч., различна для разных видов клеток. Процесс зависит также и от условий внешней среды (температуры, светового режима и других показателей).Фазы митозаВ процессе М. условно выделяют неск. стадий, постепенно и непрерывно переходящих друг в друга: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу. Длительность стадий М. различна и зависит от типа ткани, физиол. состояния организма, внеш. факторов; наиб. продолжительны первая и последняя.

В профазе хорошо видны центриоли - образования, находящиеся в клеточном центре и играющие роль в делении дочерних хромосом животных. (Напомним, что у высших растений нет центриолей в клеточном центре, который организует деление хромосом.) Мы же рассмотрим митоз на примере животной клетки, поскольку присутствие центриолей делает процесс деления клетки более наглядным. Центриоли делятся и расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей протягиваются микротрубочки, образующие нити веретена деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящийся клетки.

Важнейшие признаки профазы - конденсация хромосом, распад ядрышек и начало формирования веретена деления, снижение активности транскрипции (к концу профазы синтез РНК прекращается). Веретено деления образуется либо с участием центриолей, образуя митотический аппарат (в клетках животных и нек-рых низших растений), либо без них (в клетках высших растений и нек-рых простейших). У водорослей, низших грибов и ряда простейших веретено может формироваться внутри ядра (т. н. закрытый М.). Прометафаза начинается распадом ядерной оболочки на фрагменты и беспорядочными движениями хромосом в центр. части клетки, соответствующей зоне бывшего ядра. При "закрытом М." оболочка ядра сохраняется в течение всего М. Хромосомы спирализуются и в результате этого укорачиваются и утолщаются, и их уже можно наблюдать в световой микроскоп. Еще лучше они видны на следующей стадии митоза - метафазе.

В Метафазе завершается формирование веретена деления. Хромосомы перестают двигаться и выстраиваются по экватору веретена, образуя экваториальную пластинку. При этом хорошо видно, что каждая хромосома, состоящая из двух хроматид, имеет перетяжку - центромеру (рис 2). Хромосомы своими центромерами прикрепляются к нитям веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой. Синтез белка снижен на 20-30% по сравнению с интерфазой. На этой стадии М. клетки наиб. чувствительны к холоду, колхицину, его производным и др. агентам, воздействие к-рых разрушает веретено деления и приводит к пекращению деления клеток (К-митоз). При низких дозах повреждающих агентов нормальное течение М. восстанавливается через несколько часов после их воздействи; более высокие дозы приводят либо к гибели клетки, либо к ее полиплоидизации.

Анафаза - самая короткая стадия М. Характеризуется разделением сестринских хроматид и расхождением хромосом к противоположным полюсам клетки. Скорость их движения в среднем 0,2-5 мкм/мин. В ряде случаев движение хромосом к полюсам клетки сопровождается дополнит. расхождением полюсов друг от друга.

Телофаза длится с момента прекращения движения хромосом до окончания процессов, связанных с реконструкцией дочерних ядер (десприрализация и активизация хромосом, образование ядерной оболочки, формирование ядрышек), с разрушением веретена деления, разделением тела материнской клетки на 2 дочерние и образованием (в клетках животных) остаточного тельца Флемминга. Она начинается после того, как дочерние хромосомы, состоящие из одной хроматиды, достигли полюсов клетки. На этой стадии хромосомы вновь деспирализуются и приобретают такой же вид, какой они имели до начала деления клетки в интерфазе (длинные тонкие нити). Вокруг них возникает ядерная оболочка, а в ядре формируется ядрышко, в котором синтезируются рибосомы. В процессе деления цитоплазмы все органоиды (митохондрии, комплекс Гольджи, рибосомы и др.) распределяются между дочерними клетками более или менее равномерно.По завершении цитотомии клетки вступают в интерфазу, к-рая начинается G1- периодом следующего клеточного цикла.ЗаключениеВ опытах с температурно-зависимыми мутантами дрожжей и клеточных линий млекопитающих показано, что протекание М. обусловливается активацией определённых генов и синтезом специфич. РНК и белка. Иногда М. считают только деление ядра (кариокинез), к-рое не всегда сопровождается цитотомией - образованием двух отд. клеток.

Таким образом, в результате митоза из одной клетки получаются две, каждая из которых имеет характерно для данного вида организма число и форму хромосом, а следовательно, постоянное количество ДНК.

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки тела, кроме половых, получают одну и ту же генетическую информацию. Такие клетки называются соматическими (от греч. "сома" - тело).Список литературы:

Биологический энциклопедический словарь Глав. ред. М.С.Гиляров

Общая биология учебник для 10-11 классов общ. учреж. Под ред. ак. Д.К.Беляева...

baza-referat.ru

10 - Митоз » СтудИзба

Лекция № 10 

Количество часов: 2

МИТОЗ

1.     Жизненный цикл клетки

2.     Митоз. Стадии митоза, их продолжительность и характеристика

3.     Амитоз. Эндорепродукция

1. Жизненный цикл клетки

Клетки многоклеточного организма чрезвычайно разнообразны по выполняемым функциям. В соответствии со специализацией клетки имеют разную продолжительность жизни. Так нервные клетки после завершения эмбриогенеза перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Клетки же других тканей (костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника) в процессе выполнения своей функции быстро погибают и замещаются новыми в результате клеточного деления. Деление клеток лежит в основе развития, роста и размножения организмов. Деление клеток также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановление их целостности после повреждения. Существует два способа деления соматических клеток: амитоз и митоз. Преимущественно распространено непрямое деление клеток (митоз). Размножение с помощью митоза называют бесполым размножением, вегетативным размножением или клонированием.

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл) – это существование клетки от деления до следующего деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла в размножающихся клетках составляет 10-50 ч и зависит от типа клеток, их возраста,  гормонального баланса организма, температуры и других факторов. Детали клеточного цикла варьируют среди разных организмов. У одноклеточных организмов жизненный цикл совпадает с жизнью особи. В непрерывно размножающихся тканевых клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом.

 Митотический цикл - совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению и период деления (рис 1). В соответствие с приведенным выше определением митотический цикл подразделяют на интерфазу и митоз (греч. “митос” - нить).

Интерфаза - период между двумя делениями клетки - подразделяется на фазы G1, S и G2 (ниже указана их продолжительность, типичная для растительных и животных клеток.). По продолжительности интерфаза составляет большую часть митотического цикла клетки. Наиболее вариабельны по времени G1 и G2-периоды.

G1 (от англ. grow – расти, увеличиваться). Продолжительность фазы составляет 4–8 ч. Это фаза начинается сразу после образования клетки. В этой фазе в клетке усиленно синтезируются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в синтезе ДНК. Если клетка в дальнейшем не делится, то переходит в фазу G0 – период покоя. С учетом периода покоя клеточный цикл может длиться недели или даже месяцы (клетки печени).

S (от англ. synthesis - синтез). Длительность фазы составляет 6–9 ч. Масса клетки продолжает увеличиваться, и происходит удвоение хромосомной ДНК. Две спирали старой молекулы ДНК расходятся, и каждая становится матрицей для синтеза новых цепей ДНК. В результате каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую спираль и одну новую. Тем не менее хромосомы остаются одинарными по структуре, хотя и удвоенными по массе, так как две копии каждой хромосомы (хроматиды) все еще соединены друг с другом по всей длине. После завершения фазы S митотического цикла  клетка не сразу начинает делиться.

G2.В этой фазе в клетке завершается процесс подготовки к митозу: накапливается АТФ, синтезируются белки ахроматинового веретена, удваиваются центриоли. Масса клетки продолжает увеличиваться до тех пор, пока она приблизительно вдвое не превысит начальную, а затем наступает митоз.

Рис. Митотический цикл: М - митоз, П - профаза, Мф - метафаза, А - анафаза, Т- телофаза, G1 - пресинтетический период, S - синтетический период, G2 - постсинтетический

2. Митоз. Стадии митоза, их продолжительность и характеристика. Митоз условно разделяют на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза. Две центриоли начинают расходиться к противоположным полюсам ядра. Ядерная мембрана разрушается; одновременно специальные белки объединяются, формируя микротрубочки в виде нитей. Центриоли, расположенные теперь на противоположных полюсах клетки, оказывают организующее воздействие на микротрубочки, которые в результате выстраиваются радиально, образуя структуру, напоминающую по внешнему виду цветок астры («звезда»). Другие нити из микротрубочек протягиваются от одной центриоли к другой, образуя веретено деления. В это время хромосомы спирализуются и вследствие этого утолщаются. Они хорошо видны в световом микроскопе, особенно после окрашивания. Считывание генетической информации с молекул ДНК становится невозможным: синтез РНК прекращается, ядрышко исчезает. В профазе хромосомы расщепляются, но хроматиды все еще остаются скрепленными попарно в зоне центромеры. Центромеры тоже оказывают организующее воздействие на нити веретена, которые теперь тянутся от центриоли к центромере и от нее к другой центриоли.

Метафаза. В метафазе спирализация хромосом достигает максимума, и укороченные хромосомы устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов. Образуется экваториальная, или метафазная, пластинка. На этой стадии митоза отчетливо видна структура хромосом, их легко сосчитать и изучить их индивидуальные особенности. В каждой хромосоме имеется область первичной перетяжки — центромера, к которой во время митоза присоединяются нить веретена деления и плечи. На стадии метафазы хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой только в области центромеры.

Рис. 1. Митоз растительной клетки. А — интерфаза;Б, В, Г, Д- профаза; Е, Ж-метафаза; 3, И - анафаза; К, Л, М-телофаза

В анафазе вязкость цитоплазмы уменьшается, центромеры разъединяются, и с этого момента хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам клетки, а плечи хромосом при этом пассивно следуют за центромерой. Таким образом, в анафазе хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом (4n4с).

Таблица 1. Митотический цикл и митоз

В телофазе хромосомы раскручиваются, деспирализуются. Из мембранных структур цитоплазмы образуется ядерная оболочка. В это время восстанавливается ядрышко. На этом завершается деление ядра (кариокинез), затем происходит деление тела клетки (или цитокинез). При делении животных клеток на их поверхности в плоскости экватора появляется борозда, постепенно углубляющаяся и разделяющая клетку на две половины - дочерние клетки, в каждой их которых имеется по ядру. 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 (т.е. растет изнутри кнаружи). Клеточная пластинка формируется из материала, поставляемого эндоплазматической сетью. Затем каждая из дочерних клеток образует на своей стороне клеточную мембрану и, наконец, на обеих сторонах пластинки образуются целлюлозные клеточные стенки. Особенности протекания митоза у животных и растений приведены в таблице 2.

Таблица 2. Особенности митоза у растений и у животных

Так из одной клетки формируются две дочерние, в которых наследственная информация точно копирует информацию, содержавшуюся в материнской клетке. Начиная с первого митотического деления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз - это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Весь процесс митоза занимает в большинстве случаев от 1 до 2 часов. Частота митоза в разных тканях и у разных видов различна. Например, в красном костном мозге человека, где каждую секунду образуется 10 млн эритроцитов, в каждую секунду должно происходить 10 млн. митозов. А в нервной ткани митозы крайне редки: так, в центральной нервной системе клетки в основном перестают делиться уже в первые месяцы после рождения; а в красном костном мозге, в эпителиальной выстилке пищеварительного тракта и в эпителии почечных канальцев они делятся до конца жизни.

Регуляция митоза, вопрос о пусковом механизме митоза.

Факторы, побуждающие клетку к митозу точно не известны. Но полагают, что большую роль играет фактор соотношения объемов ядра и цитоплазмы (ядерно-плазменное соотношение). По некоторым данным, отмирающие клетки продуцируют вещества, способные стимулировать деление клетки. Белковые факторы, отвечающие за переход в фазу М, первоначально были идентифицированы на основе экспериментов по слиянию клеток. Слияние клетки, находящейся в любой стадии клеточного цикла, с клеткой находящейся в М фазе, приводит к вхождению ядра первой клетки в М фазу. Это означает, что в клетке находящейся в М фазе существует цитоплазматический фактор способный активировать М фазу. Позднее этот фактор был вторично обнаружен в экспериментах по переносу цитоплазмы между ооцитами лягушки, находящимися на различных стадиях развития, и был назван "фактором созревания" MPF (maturation promoting factor). Дальнейшее изучение MPF показало, что этот белковый комплекс детерминирует все события М-фазы. На рисунке показано, что распад ядерной мембраны, конденсация хромосом, сборка веретена, цитокинез регулируются MPF.

Митоз тормозится высокой температурой, высокими дозами ионизирующей радиации, действием растительных ядов. Один из таких ядов называется колхицин. С его помощью можно остановить митоз на стадии метафазной пластинки, что позволяет подсчитать число хромосом и дать каждой из них индивидуальную характеристику, т. е. провести кариотипирование.

4.     Амитоз. Эндорепродукция

Амитоз (от греч. а – отриц. частица и митоз) - прямое деление интерфазного ядра путем перешнуровывания без преобразования хромосом. При амитозе не происходит равномерное расхождение хроматид к полюсам. И это деление не обеспечивает образование генетически равноценных ядер и клеток. По сравнению с митозом амитоз более кратковременный и экономичный процесс. Амитотическое деление может осуществляться несколькими способами. Наиболее распространенный тип амитоза – это перешнуровывание ядра на две части. Этот процесс начинается с разделения ядрышка. Перетяжка углубляется, и ядро разделяется надвое. После этого начинается разделение цитоплазмы, однако это происходит не всегда. Если амитоз ограничивается только делением ядра, то это приводит к образованию дву- и многоядерных клеток. При амитозе может также происходить почкование и фрагментация ядер.

Клетка, претерпевшая амитоз, в последующем не способна вступить в нормальный митотический цикл.

Амитоз встречается в клетках различных тканей растений и животных. У растений амитотическое деление довольно часто встречается в эндосперме, в специализирующихся клетках корешков и в клетках запасающих тканей. Амитоз также наблюдается в высокоспециализированных клетках с ослабленной жизнеспособностью или дегенерирующих, при различных патологических процессах, таких как злокачественный рост, воспаление и т. п.

Основным процессом в подготовке клетки к митозу является реп­ликация ДНК и удвоение хромосом. Но синтез ДНК и митоз непос­редственно не связаны, т.к. окончательный синтез ДНК не является непосредственной причиной вступления клетки в митоз. Поэтому в ряде случаев клетки после удвоения хромосом не делятся, ядро и все клетки увеличиваются в объеме, становятся полиплоидными. Такое явление - редупликация хромосом, без деления, выработалась в про­цессе эволюции как способ, обеспечивающий рост органов без уве­личения числа клеток. Все случаи, когда происходит редупликация хромосом или репликация ДНК, но не наступает митоз, называются эндорепродукциями. Клетки становятся полиплоидными. Как постоянный процесс эндорепродукция наблюдается в клетках пече­ни, эпителия мочевыводящих путей млекопитающих. В случае эндомитоза хромосомы после редупликации становятся видны, но ядерная оболочка не разрушается.

Если делящиеся клетки на некоторое время охладить или об­работать их каким-либо веществом, разрушающим микротрубочки веретена (например, колхицином), то деление клеток прекратит­ся. При этом исчезнет веретено, а хромосомы без расхождения к полюсам будут продолжать цикл своих превращений: они начнут набухать, одеваться ядерной оболочкой. Так возникают за счет объединения всех неразошедшихся наборов хромосом крупные новые ядра. Они, естественно, будут содержать вначале 4п число хроматид и соответственно 4с количество ДНК. По определению, это уже не диплоидная, а тетраплоидная клетка. Такие полиплоидные клетки могут из стадии gi переходить в S-период и, если убрать колхицин, снова делиться митотическим путем, давая уже потомков с 4 п числом хромосом. В результате можно получить полиплоидные клеточные линии разной величины плоидности.  Этот прием часто используется для получения полиплоидных растений.

Как оказалось, во многих органах и тканях нормальных ди­плоидных организмов животных и растений встречаются клетки с крупными ядрами, количество ДНК в которых кратно больше 2 п. При делении таких клеток видно, что количество хромосом у них также кратно увеличено по сравнению с обычными дипло­идными клетками. Эти клетки являются результатом соматиче­ской полиплоидии. Часто это явление называют эндорепродукцией - - появление клеток с увеличенным содержанием ДНК. Появление подобных клеток происходит в результате отсутствия в целом или незавершенности отдельных этапов митоза. Суще­ствует несколько точек в процессе митоза, блокада которых приведет к его остановке и к появлению полиплоидных клеток. Блок может наступить при переходе от С2-периода к собствен­но митозу, остановка может произойти в профазе и метафазе, в последнем случае часто происходит нарушение целостности ве­ретена деления. Наконец, нарушения цитотомии также могут пре­кратить деление, что приведет к появлению двуядерных и поли­плоидных клеток.

При естественной блокаде митоза в самом его начале, при переходе G2  - профазы, клетки приступают к следующему циклу репликации, который приведет к прогрессивному увеличению ко­личества ДНК в ядре. При этом не наблюдается никаких морфо­логических особенностей таких ядер, кроме их больших размеров. При увеличении ядер в них не выявляются хромосомы митотического типа. Часто такой тип эндорепродукции без митотической конденсации хромосом встречается у беспозвоночных животных, обна­руживается он также и у позвоночных животных, и у растений. У беспозвоночных в результате блока митоза степень полиплоидии может достигать огромных значений. Так, в гигантских нейронах моллюска тритонии, ядра которых достигают величины до 1 мм (!), содержится более 2-105 гаплоидных наборов ДНК. Другим примером гигантской полиплоидной клетки, образо­вавшейся в результате редупликации ДНК без вступления кле­ток в митоз, может служить клетка шелкоотделительной железы тутового шелкопряда. Ее ядро имеет причудливую ветвистую форму и может содержать огромные количества ДНК. Гигантские клетки железы пищевода аскариды могут содержать до 100000с ДНК.

Особый случай эндорепродукции представляет собой увеличе­ние плоидности путем политении. При политении в S-периоде при репликации ДИК новые до­черние хромосомы продолжают оставаться в деспирализованном состоянии, но располагаются друг около друга, не расходятся и не претерпевают митотическую конденсацию. В таком истинно интерфазном виде хромосомы снова вступают в следую­щий цикл репликации, снова удваиваются и не расходятся. По­степенно в результате репликации и нерасхождения хромосомных нитей образуется многонитчатая, политенная структура хромосо­мы интерфазного ядра. Последнее обстоятельство необходимо под­черкнуть, так как такие гигантские политенные хромосомы ни­когда не участвуют в митозе, более того — это истинно интерфаз­ные хромосомы, участвующие в синтезе ДНК и РНК. От митотических хромосом они резко отличаются и по разме­рам: в несколько раз толще митотических хромосом из-за того, что состоят из пучка множественных неразошедшихся хроматид — по объему политенные хромосомы дрозофилы в 1000 раз «больше митотических. Они в 70-250 раз длиннее митотических из-за того, что в интерфазном состоянии хромосомы менее кон­денсированы (спирализованы), чем митотические хромосомы. Кроме того, у двукрылых их общее число в клетках равно гаплоидному из-за того, что при политенизации происходит объе­динение, конъюгация гомологичных хромосом. Так, у дрозофилы в диплоидной соматической клетке 8 хромосом, а в гигантской клетке слюнной железы — 4. Встречаются гигантские полиплоидные ядра с политенными хромосомами у некоторых личинок двукрылых насекомых в клет­ках слюнных желез, кишечника, мальпигиевых сосудов, жирового тела и т. д. Описаны политенные хромосомы в макронуклеусе инфузо­рии стилонихии. Лучше всего этот тип эндорепродукции изучен у насекомых. Было подсчитано, что у дрозофилы в клетках слюнных желез может произойти до 6-8 циклов редупликации, что приведет к общей плоидности клетки, равной 1024. У некоторых хирономид (их личинку называют мотылем) плоидность в этих клетках до­стигает 8000-32000. В клетках политенные хромосомы начинают быть видны после достижения политении в 64-128 п, до этого такие ядра ничем, кроме размера, не отличаются от окружающих диплоидных ядер.

Отличаются политенные хромосомы и своим строением: они структурно неоднородны по длине, состоят из дисков, междис­ковых участков и пуфов. Рисунок расположения дисков строго характерен для каждой хромосомы и отличается даже у близких видов животных. Диски представляют собой участки конденсированного хро­матина. Диски могут отличаться друг от друга по толщине. Общее их число у политенных хромосом хирономид достигает 1,5-2,5 тыс. У дрозофилы имеется около 5 тыс. дисков. Диски разделены междисковыми пространствами, состоящими, так же как и диски, из фибрилл хроматина, только более рыхла упакованных. На политенных хромосомах двукрылых часто видны вздутия, пуфы. Оказалось, что пуфы возникают на местах некоторых дисков за счет их деконденсации и разрыхления. В пуфах выявля­ется РНК, которая там же и синтезируется. Рисунок расположения и чередования дисков на политенных хромосомах постоянен и не зависит ни от органа, ни от возраста животного. Это является хорошей иллюстрацией одинаковости качества генетической информации в каждой клетке организма. Пуфы являются временными образованиями на хро­мосомах, и в процессе развития организма существует определен­ная последовательность в их появлении и исчезновении на гене­тически различных участках хромосомы. Эта последовательность различна для разных тканей. Сейчас доказано, что образование пуфов на политенных хромосомах - - это выражение генной активности: в пуфах синтезируются РНК, необходимые для проведения белковых синтезов на разных этапах развития насекомого. В естественных условиях у двукрылых особенно активны в отношении синтеза РНК два самых крупных пуфа, так называе­мые кольца Бальбиани, который описал их 100 лет тому назад.

В других случаях эндорепродукции полиплоидные клетки воз­никают в результате нарушений аппарата деления — веретена: при этом происходит митотическая конденсация хромосом. Такое явление носит название эндомитоз, потому что конденсация хро­мосом и их изменения происходят внутри ядра, без исчезновения ядерной оболочки. Впервые явление эндомитоза было хорошо изучено в клетках: различных тканей водяного клопа - - геррии. В начале эндоми­тоза хромосомы конденсируются, благодаря чему становятся хо­рошо различимы внутри ядра, затем хроматиды обособляются, вытягиваются. Эти стадии по состоянию хромосом могут соответ­ствовать профазе и метафазе обычного митоза. Затем хромосомы в таких ядрах исчезают, и ядро принимает вид обычного интер­фазного ядра, но размер его увеличивается в соответствии с уве­личением плоидности. После очередной редупликации ДНК такой цикл эндомитоза повторяется. В результате могут возникнуть полиплоидные (32 п) и даже гигантские ядра. Сходный тип эндомитоза описан при развитии макронуклеу­сов у некоторых инфузорий, у целого ряда растений.

Результат эндорепродукции: полиплоидия и увеличение размеров клетки.

Значение эндорепродукции: не прерывается деятельность клетки.  Так, например, деле­ние нервных клеток привело бы к временному выключению их функций; эндорепродукция позволяет без перерыва в функциони­ровании нарастить клеточную массу и тем самым увеличить объ­ем работы, выполняемый одной клеткой.

увеличение продуктивности клеток.

studizba.com

Типы бесполого размножения: эндомитоз, К-митоз, амитоз

Эндомитоз, или внутреннее деление — это особый тип репли­кации хромосом внутри ядра без развития митотического аппара­та (рис. 8). В таких случаях в клетке происходит внутриядерное кратное увеличение числа хромосом без типичного, отчетливо выраженного деления вещества, которое сопровождается укруп­нением ядра и повышением содержания в нем хроматина.

При эндомитозе после репликации хромосомы вначале спирализуются, становятся отчетливо видимыми, а затем уже расходятся и деспирализуются внутри ядерной оболочки. В про­межутке между делениями ядро выглядит интерфазным.

Рис. 8. Схема эндомитоза

Чаще всего эндомитоз наблюдается в дифференцированных клетках растений, а также в клетках пыльника и антипод, и в других специализированных тканях. Очевидно, эндомитоз имеет определенное функциональное значение, при нем деятельность клетки не нарушается. Поэтому в клубнях картофеля, находя­щихся в периоде интенсивного крахмалообразования, митотическое деление заменяется эндомитозом.

Эндомитоз связан с увеличением генетического материала ядра, количества синтезируемых белков и нуклеиновых кислот, а также с усилением роста цитоплазмы, что, естественно, приво­дит к нарушению ядерно-цитоплазменных отношений в клетке. Таким образом, путем эндомитоза клетка из диплоидной пре­вращается в тетраплоидную, октаплоидную и далее, при этом плоидность может увеличиваться до 256 раз. Для установления плоидности таких клеток путем подсчета хромосом необходимо вызвать их деление воздействием различных стимуляторов.

Впервые эндомитоз был описан Мейером в клетках тапетума шпината. Формы эндомитоза весьма разнообразны и недоста­точно изучены. Во время эндомитоза хромосомы проходят весь митотический цикл, но, поскольку веретено деления не образу­ется, все удвоенные (реплицированные) хромосомы остаются в ядре. При этом оболочка ядра и ядрышко сохраняются. Фазы эндомитоза соответственно фазам митоза называются: эндопрофаза; эндометафаза; эндоанафаза; эндотелофаза.

Основные характеристики эндомитоза:

--хромосомы удваиваются и спирализуются;

--ядерная оболочка не разрушается;

--веретено деления не образуется;

--разделение материнской клетки на две дочерние не происходит, поэтому в ней остается удвоенное число хромосом.

К-митоз — это искусственный тип митоза, сходный с эндомитозом (рис. 9), но остановка расхождения хромосом может быть вызвана препаратами: колхицином, аценафтеном, колцемидом. К-митоз характеризуется остановкой митоза в метафазе и рассеиванием по цитоплазме удвоенных хромосом. Хромосомы часто утолщены и укорочены: могут быть склеены в виде комковатой массы, иногда их расположение напомина­ет шар или звезду (в последнем случае центромерные участки всех хромосом сгруппированы в центре, а концы обращены к периферии).

Основные черты К-митоза:

--хромосомы удваиваются и спирализуются;

--ядерная оболочка исчезает;

--веретено деления разрушается под действием препаратов;

--разделение материнской клетки на две дочерние не происходит, поэтому в ней остается удвоенное число хромосом.

Рис. 9. Схема К-митоза

Амитозом называется деление клетки, находящейся в состо­янии интерфазы (рис. 10). К амитозу относят случаи немитотического деления клетки. При этом не происходит конденсации хромосом, распада ядерной оболочки и образования веретена деления, амитоз осуществляется при вытягивании ядра и его последующем делении на две части. Еще более неупорядоченное дробление ядра на два или более неидентичных комка получило название фрагментации, оно, безусловно, носит патологический характер. Однако между амитозом и фрагментацией резкой и принципиальной границы провести нельзя. Прямое деление впервые было описано Ремаком в 1841 г. у животных и Страсбургером в 1882 г. у растений. Вначале амитоз рассматривали как более примитивную форму деления ядра, в отличие от митоза. Часто амитоз наблюдают в дегенерирующих, не способных к дальнейшему воспроизведению клетках. Например, у растений амитоз обнаружен в клетках отмирающих или временных тка­ней стенок завязи, нуцеллуса, эндосперма, в паренхиме клубней картофеля.

Рис. 10. Схема амитоза

Амитотическое деление обычно начинается с изменений, происходящих с ядрышком, вокруг которого начинает обособ­ляться новое ядро. Как правило, амитотически делящееся ядро находится в состоянии глубокого покоя. Далее между ядрами возникает тонкая клеточная стенка, которая делит цитоплазму на две части. Амитоз не связан с прекращением функциониро­вания делящейся клетки.

Однако увеличение количества ДНК при амитозе обнаружи­вается не во всех делящихся ядрах и, кроме того, неравномерно, в отличие от митоза, при котором всегда происходит кратное увеличение ДНК, что очень важно для оценки функционального значения митоза и амитоза.

Основные черты амитоза:

--хромосомы не спирализуются;

--ядерная оболочка не распадается, веретено деления не образуется;

--увеличение количества ДНК обнаруживается не всегда;

--разделение клетки происходит неравномерно, поэтому дочерние клетки обладают неравноценным генетическим материалом и не идентичны материнской клетке;

--клетка остается жизнеспособной.

Патологии митоза

При различных повреждениях митотического аппарата клетки возможны следующие типы патологических изменений (рис. 11):

- многополюсный митоз;

- моноцентрическии митоз;

- асимметричный митоз;

- трехгрупповая метафаза;

- метафаза с полярными хромосомами;

- полая метафаза.

Многополюсный митоз связан с аномалией развития центриолей. Как следствие этого образуется несколько полюсов и веретен деления. С нарушениями центриолей связан и моноцентрический митоз. При этом образуется только один полюс с веерообраз­ным веретеном и все хромосомы отходят к одному полюсу.

При асимметричном митозе противоположные центры раз­виваются неравномерно.

В случае трехгрупповой метафазы в клетке наблюдается, кроме обычной экваториальной пластинки, две дополнительные группы хромосом у полюсов; либо у полюсов находятся оди­ночные («полярные») хромосомы. Возникает такая патология в результате отставания некоторых хромосом в метакинезе.

Полая метафаза — малоизученная форма патологии митоза. Представляет собой широкое кольцо хромосом, расположенное на периферии клетки.

Рис. 11. Патологии митоза: а - многополюсный; б - асимметричный; в - моноцентрический; г - трехгрупповая метафаза; д - полая метафаза

Эволюция митоза

Главным типом деления ядер простейших, как и ядер много­клеточных, является митоз. Это положение впервые было четко обосновано Белларом, остается в силе и поныне. Основная отличительная черта митоза - закономерное расхождение в дочерние ядра двух копий редуплицированных хромосом (двух ее хроматид). В результате дочерние ядра получают одинаковые полные набо­ры хромосом. В ходе эволюции было несколько типов митозов, которые имели свои отличительные особенности (рис. 12).

Рис. 12. Схемы различных эволюционных типов митоза: а — открытый; б — полузакрытый; в — закрытый внутриядерный; г — открытый внутриядерный

Открытый митоз — митоз с распадом ядерной оболочки, термин предложен Дженкинсом.

Ядерная оболочка разрушается.

Ядрышки исчезают.

Веретено деления биполярное.

Центрорганизующее веретено находится в цитоплазме.

Полузакрытый митоз — митоз с распадом ядерной оболоч­ки только на полюсах веретена, с образованием «полярных окон».

Ядерная оболочка вокруг веретена сохраняется, за исключением полярных зон, где в оболочке образуются крупные окна или бреши.

Ядрышко растворяется.

Закрытый внутриядерный митоз — митоз без распада ядер­ной оболочки.

Ядерная оболочка сохраняется.

Наблюдается слабая степень конденсации хромосом.

Отсутствует экваториальная пластинка.

Митотический аппарат внутриядерный.

Открытый внутриядерный митоз.

Ядерная оболочка сохраняется.

Веретено деления полностью внеядерное.

Экваториальная пластинка отсутствует.

«При расхождении хромосомы разбиваются в склеи­вшихся частях и дают начало новым хромосомам, т.к. один отрезок принадлежит одной хромосоме, другой отрезок приклеился от другой хромосомы, так что кроме двух родов гамет, которые получаются при абсолютном сцеплении, появляется еще определенный процент двух гамет, имеющих хромосомы с признаками, принадлежав­шими раньше одной хромосоме».

Т. X. Морган

Похожие статьи:

poznayka.org

Основные отличия митоза от мейоза

Митоз (наряду со стадией цитокинеза) — процесс, в результате которого эукариотическая соматическая клетка (или клетка тела) делится на две идентичные диплоидные клетки.

Мейоз — другой тип деления клеток, который начинается с одной клетки, имеющей правильное количество хромосом и заканчивается образованием четырех клеток с  уменьшенным в двое количеством хромосом (гаплоидные клетки).

У людей практически все клетки подвергаются митозу. Единственными клетками человека, которые делятся при помощи мейоза, являются гаметы или половые клетки (яйцеклетка у женщин и сперма у мужчин).

Гаметы имеют только половину хромосом относительно клеток тела, потому что когда половые клетки сливаются во время оплодотворения, результирующая клетка (называемая зиготой) имеет правильное количество хромосом. Вот почему потомство представляет собой смесь генетики матери и отца (гаметы отца содержат одну половину хромосом, а гаметы матери — другую).

Хотя митоз и мейоз дают очень разные результаты, эти процессы довольно схожи и протекают с небольшими различиями на основных этапах. Давайте разберем основные отличия митоза и мейоза, чтобы лучше понять, как они работают.

Оба процесса начинаются после того, как клетка проходит через интерфазу и синтезирует ДНК на стадии S-фазы (или фазы синтеза). В этот момент каждая хромосома состоит из сестринских хроматид, которые удерживаются вместе центромерами.

Сестринские хроматиды идентичны друг другу. Во время митоза клетка проходит М-фазу (или митотическую фазу) только один раз, образуя в общей сложности две идентичные диплоидные клетки. В мейозе происходит два раунда М-фазы, поэтому конечным результатом являются четыре гаплоидные клетки, которые не идентичны.

Этапы митоза и мейоза

Существует четыре (некоторые источники выделяют пять) фаз митоза и в общей сложности восемь фаз мейоза (или четыре, повторяющихся дважды). Поскольку мейоз проходит через два этапа, он делится на мейоз I и мейоз II. На каждой стадии митоза и мейоза происходит много изменений в клетке, но у них очень похожие, если не идентичные, важные события на каждой из фаз. Довольно легко осуществить сравнение митоза и мейоза, если учитывать эти наиболее важные изменения.

Профаза

Первый этап называется профазой в митозе и профазой I в мейозе I (или профаза II мейозе II). Во время профазы ядро ​​готовится к делению. Это означает, что ядерная оболочка разрушается и начинают конденсироваться хромосомы. Кроме того, веретено деления формируется в центриоле клетки, что помогает с разделением хромосом на более поздних стадиях. Это все, что происходит в митотической профазе, профазе I и обычно в профазе II. Как правило, в начале профазы II ядерная оболочка отсутствует, а хромосомы уже конденсированы из профазы I.

Существует несколько различий между митотической профазой и профазой I. Во время профазы I гомологичные хромосомы объединяются. Каждая хромосома имеет соответствующую хромосому, которая несет одни и те же гены, а также обычно имеет одинаковый размер и форму. Эти пары называются гомологичными парами хромосом. Во время профазы I, гомологичные хромосомы соединяются и иногда переплетаются.

Процесс, называемый пересечением, может происходить во время профазы I. Это происходит, когда гомологичные хромосомы перекрываются и обмениваются генетическим материалом. Фактические части одной из сестринских хроматид ломаются и снова присоединяются к другому гомологу. Цель пересечения заключается в дальнейшем увеличении генетического разнообразия, поскольку аллели для этих генов теперь находятся на разных хромосомах и могут быть помещены в разные гаметы в конце мейоза II.

Метафаза

В метафазе хромосомы собираются выстраиваться на экваторе или в середине клетки, а вновь сформированное веретено деление прикрепляется к этим хромосомам, чтобы подготовиться к их разделению. В митотической метафазе и метафазе II веретено крепится к каждой стороне центромеров, которые вместе держат сестринские хроматиды. Однако в метафазе I веретено присоединяется к различным гомологичным хромосомам в центромере. Поэтому в митотической метафазе и метафазе II волокна веретена деления с каждой стороны клетки связаны с одной и той же хромосомой.

Анафаза

Анафаза — это этап, на котором происходит физическое расщепление. В митотической анафазе и анафазе II сестринские хроматиды раздвигаются и перемещаются в противоположные стороны клетки путем укорачивания веретена деления. Поскольку микротрубочки веретена во время метафазы прикрепленны к кинетохорам в центромере по обе стороны от одной и той же хромосомы, они разрывает хромосому на две отдельные хроматиды.

Митотическая анафаза отделяет одинаковые сестринские хроматиды, поэтому идентичная генетика будет в каждой клетке. В анафазе I сестринские хроматиды, не идентичны, так как подверглись переходу во время профазы I. В анафазе I сестринские хроматиды остаются вместе, но гомологичные пары хромосом раздвигаются и переносятся на противоположные полюса клетки.

Телофаза

Заключительный этап клеточного цикла называется телофазой. В митотической телофазе и телофазе II большая часть того, что было сделано во время профазы, будет отменено. Веретено деление разрушается и исчезает, образовывается ядерная оболочка, хромосомы распутываться, а клетка готовится к разделению во время цитокинеза.

В этот момент митотическая телофаза переходит в цитокинез, результатом которого будут две идентичные диплоидные клетки. Телофаза II уже прошла одно деление в конце мейоза I, поэтому она войдет в цитокинез, чтобы сделать в общей сложности четыре гаплоидных клетки. В телофазе I подобные события наблюдаться в зависимости от типа клетки. Веретено разрушается, но новая ядерная оболочка не формируется,  а хромосомы могут оставаться плотно спутанными. Кроме того, некоторые клетки переходят сразу в профазу II вместо разделения на две клетки посредством цитокинеза.

Таблица основных различий между митозом и мейозом

Митоз и мейоз в эволюции

Обычно мутации в ДНК соматических клеток, которые подвергаются митозу, не передаются потомству и поэтому не применимы к естественному отбору и не способствуют эволюции вида. Однако ошибки в мейозе и случайное смешивание генов и хромосом в течение всего процесса, действительно способствуют генетическому разнообразию и приводит к эволюции. Пересечение создает новую комбинацию генов, которые могут кодировать благоприятную адаптацию.

Кроме того, независимый ассортимент хромосом во время метафазы I также приводит к генетическому разнообразию. Гомологичные пары хромосом выстраиваются в линию на этом этапе, поэтому смешивание и сопоставление признаков имеет много вариантов, что способствует разнообразию. Наконец, случайное оплодотворение также может увеличить генетическое разнообразие. Поскольку в конце мейоза II образовывается четыре генетически разных гамета, которые фактически используются во время оплодотворения. По мере того, как имеющиеся признаки смешиваются и передаются, естественный отбор воздействует на них и выбирает наиболее благоприятные адаптации в качестве предпочтительных фенотипов индивидуумов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

natworld.info

Митоз. Стадии митоза, их продолжительность и характеристика. Амитоз

mykonspekts.ru

• 
  Как меняется жизнь растений зимой
• 
  Как выглядит денежное дерево растение
• 
  Выпишите цифры соответствующие однодольным растениям
• 
  Взрослое растение представлено гаплоидным поколением
• 
  Подготовка к зиме декоративных растений
• 
  Энциклопедия растений средней полосы россии
• 
  Энциклопедия про растения для детей
• 
  Сочинение мое любимое растение фиалка
• 
  Растение от кротов на огороде
• 
  Книга лекарственные растения восточной сибири
• 
  Загадки про растения для взрослых