Деление клетки. Митоз

Вопрос 1. В чем биологическое значение ми­тоза?

Биологическое значение митоза состоит в том, что в результате этого способа деле­ния образуются клетки с наследственной информацией, которая идентична инфор­мации материнской клетки.

Митоз обеспечивает процессы роста и развития организма, восстановления ут­раченных клеток и тканей, а также лежит в основе бесполого размножения расте­ний, животных, грибов, бактерий.

Вопрос 2. Какие фазы включает в себя митоз?

Митоз включает четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Во время профазы основные процессы происходят в ядре клетки. Хромосомы утолщаются и укорачиваются за счет спирализации ДНК, становятся видимыми в микроскоп. Каждая хромосома состо­ит из двух хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры. Ядрышко постепенно исчезает. Образуется веретено деления. Ядерная оболочка разрушается.

Метафаза характеризуется тем, что хро­мосомы, состоящие из двух хроматид, располагаются в центре клетки, в плос­кости экватора. Нити веретена от разных полюсов прикрепляются к центромерам каждой из хромосом.

Анафаза начинается с того, что каждая хромосома расщепляется на две хромати- ды, которые расходятся по направлению к полюсам клетки.

В телофазу дочерние хромосомы, обра­зовавшиеся из хроматид, достигают полю­сов клетки. Составляющая их ДНК на­чинает деспирализовываться, появляется ядрышко. Вокруг каждой группы дочер­них хромосом образуется ядерная оболоч­ка. Телофаза завершается разделением цитоплазмы и образованием двух одина­ковых клеток.

Вопрос 3. Что такое редупликация ДНК?

Редупликацией называется удвоение молекулы ДНК в период интерфазы. Под воздействием фермента водородные связи между комплементарными азотис­тыми основаниями разрываются. Нити, составляющие двойную спираль ДНК, расходятся. Из свободных нуклеотидов согласно принципу комплементарности достраиваются вторые цепи образовав­шихся нитей ДНК. В результате из одной материнской молекулы возникают две идентичные дочерние молекулы ДНК.

Вопрос 4. Что происходит в интерфазу для подготовки деления клетки?

Во время интерфазы идет интенсивная подготовка клетки к делению, которая за­ключается в следующем:

• происходит редупликация ДНК;
• увеличивается число многих органо­идов, в том числе митохондрий, центриолей и других;
• синтезируется и запасается АТФ, ко­торая необходима для процессов после­дующего деления.

Вопрос 5. В какой фазе происходит деление цитоплазмы клетки?

Разделение цитоплазмы клетки осу­ществляется на последнем этапе ее деле­ния, в телофазу.

Вопрос 6. Что такое жизненный цикл клетки?

Жизненный цикл клетки — это период ее жизни от момента возникновения в процес­се деления до гибели или конца последующего деления. Длительность жизненного цикла сильно варьирует и зависит от типа клеток и условий внешней среды: температуры, нали­чия кислорода и питательных веществ. Жиз­ненный цикл амебы равен 36 часам, а у неко­торых бактерий он составляет 20 минут. Для нервных клеток или, например, клеток хрус­талика его продолжительность составляет го­ды и десятилетия.

Вопрос 7. Каким образом в митотическом цик­ле происходит удвоение ДНК? В чем смысл этого процесса?

Удвоение ДНК происходит во время интер­фазы. Сначала две цепи молекулы ДНК расхо­дятся, а потом на каждой из них по принци­пу комплементарности синтезируется новая полинуклеотидная последовательность. Этот процесс идет под управлением особых фермен­тов с затратой энергии АТФ. Новые молекулы ДНК являются абсолютно идентичными ко­пиями исходной (материнской). Не происхо­дит никаких изменений генов, что обеспечива­ет стабильность наследственной информации, предотвращая нарушение функционирования дочерних клеток и всего организма в целом. Удвоение ДНК также обеспечивает постоянст­во количества хромосом из поколения в поко­ление.

Вопрос 8. В чем заключается подготовка клетки к митозу?   

Подготовка клетки к митозу происходит в интерфазе. Во время интерфазы активно идут процессы биосинтеза, клетка растет, образует органоиды, накапливает энергию, а главное, происходит удвоение (редупликация) ДНК. В результате редупликации образуются две идентичные молекулы ДНК, соединенные в области центромеры. Такие молекулы называ­ют хроматидами. Две парные хроматиды обра­зуют хромосому.

Вопрос 9. Опишите последовательно фазы ми­тоза.

Митоз условно разделяют на четыре фазы.

Профаза. Хромосомы в ядре начинают ак­тивно спирализоваться, приобретая компакт­ную форму. В результате считывание инфор­мации с ДНК становится невозможным, и син­тез РНК прекращается. К концу профазы распадается ядерная оболочка; центриоли, расположившиеся на полюсах клетки, образу­ют нити веретена деления.

Метафаза. На этом этапе наблюдается максимальная спирализация (уплотнение) хромосом. Они располагаются в экваториаль­ной области клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам.

Анафаза. В хромосомах происходит раз­мыкание центромер и, как следствие, разделе­ние хроматид. Нити веретена деления оттяги­вают хроматиды (каждая из которых теперь становится отдельной хромосомой) к полюсам клетки.

Телофаза. Хромосомы, оказавшись у по­люсов клетки, раскручиваются; вокруг них на обоих полюсах клетки формируются ядерные оболочки. Образуются ядра, содержащие оди­наковые диплоидные наборы хромосом. Про­исходит окончательное разделение клетки на две части.

В результате митоза образуются две дочер­ние клетки, идентичные исходной материн­ской клетке.

Вопрос 10. Каково биологическое значение миюза?

Митоз — важнейший биологический про­цесс, поскольку:

• в результате митоза из одной материн­ской клетки образуются две дочерние, ей идентичные, что обеспечивает поддержание генетической стабильности клеток;
• митоз обеспечивает рост организмов;
• благодаря митозу осуществляется регене­рация и замена отмирающих клеток;
• митоз обеспечивает вегетативное размно­жение у растений и бесполое размножение у одноклеточных эукариот.