Видеоурок по биологии «Жизненный цикл клеток. Митоз »

Жизненный цикл клетки — это время существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

На втором этапе жизненного цикла клетки происходит её деление — митоз.

Митоз — это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл, при котором сначала разделяется ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. В результате образуются две одинаковые клетки с наборами хромосом, идентичными набору родительской клетки.

Развитие многоклеточного организма зависит от деления клеток. Благодаря делению клетки появляются, затем по прошествии какого-то времени они делятся, дают начало новым клеткам, а затем разрушаются. Последовательность всех этих процессов называется жизненным циклом клетки.

Жизненный цикл клетки — это время существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели.

В жизненном цикле клетки выделяют два этапа:

1. Интерфаза, в результате которой клетка готовится к делению (этап подразделяют на несколько стадий).
2. Митоз, при котором из исходной родительской клетки образуется две дочерние клетки с таким же набором хромосом.

Интерфаза в жизненном цикле занимает самый большой промежуток времени. Стадия - это стадия покоя.

Из стадии клетка может перейти в два состояния.

Дифференцированная клетка может уйти в апоптоз, то есть в клеточную смерть.

А недифференцированная клетка может начать делиться.

Если возникает необходимость деления, то клетка переходит в следующую стадию — (пресентетический период). В этом периоде идёт синтез РНК и белков, необходимых для удвоения ДНК, то есть для репликации.

После этого идёт S-фаза — синтетический период. В S-фазе происходит репликация ДНК, то есть удвоение.

После этого в периоде (постсинтетическом периоде) происходит синтез РНК и белков, которые необходимы для дальнейшего деления клетки.

Все стадии жизненного цикла клетки, за исключением деления, и называют интерфазой.

Рассмотрим эукариот — организмов, клетки которых содержат ядро, где находятся хромосомы. Каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК, связанной с белками. Понятно, что в одной клетке может быть несколько разных хромосом. Они могут отличаться по длине, по форме и содержать разную генетическую информацию.

Если в клетке присутствует по одной хромосоме каждого вида, то такая клетка называется гаплоидной. Если же в клетке содержится по две хромосомы каждого вида, такая клетка называется диплоидной. Плоидность — это количество одинаковых наборов хромосом.

В периоде у гаплоидной клетки будет один набор молекулы ДНК. У диплоидной клетки будет два набора молекулы ДНК, так как большинство эукариот являются диплоидными организмами.

Рассмотрим жизненный цикл эукариотической клетки.

В интерфазе клетка растёт. В ней синтезируются необходимые белки, увеличивается число многих органоидов, например митохондрий, центриолей, запасается энергия за счет синтеза молекул АТФ.

В этот период отчётливо видно ядро и ядрышко. Хромосомы не видны: они раскручены и равномерно распределены по всему ядру в виде рыхлой массы.

В S-периоде происходит репликация, то есть удвоение молекул ДНК.

Репликация — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.

Репликация может начинаться не с любого участка ДНК, а со строго определённого, называемого сайтом инициации репликации.

С сайта инициации при помощи ферментов двойная спираль ДНК начинает расплетаться.

При этом водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями аденином и тимином, гуанином и цитозином разрываются специальным ферментом.

Формируется репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК.

Теперь каждая из цепи ДНК становится матрицей, на которой при помощи фермента ДНК-полимеразы синтезируется новая комплементарная цепь.

То есть к каждому нуклеотиду обеих нитей последовательно подстраиваются комплементарные нуклеотиды. Так формируются нити ДНК, которые будут являться копиями.

Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500−5000 — у эукариот.

В результате репликации образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле. В процессе репликации участвуют многие ферменты.

В постсинтетическом периоде каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК.

На втором этапе жизненного цикла клетки происходит её деление ─ митоз.

Митоз — это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл, при котором сначала разделяется ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. В результате образуются две одинаковые клетки с наборами хромосом, идентичными набору родительской клетки.

Митоз — это непрерывный процесс, но для удобства его разделяют на четыре стадии.

Первая стадия митоза — профаза. Здесь ядро увеличивается в объёме.

Наибольшее значение в этот период имеет скручивание хромосом. В результате они преобразуются в компактные структуры. Одновременно происходит изменение и других клеточных структур. Исчезает ядерная оболочка и ядрышко.

К концу профазы центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки. Из микротрубочек — белковых структур, которые являются частью цитоскилета — начинает формироваться веретено деления.

Во вторую фазу митоза — метафазу — хромосомы максимально уплотняются, и если посмотреть на клетку в световой микроскоп, то именно в эту фазу мы можем их хорошо рассмотреть.

Здесь видно, что каждая хромосома имеет отличную от других форму и представляет собой вытянутое тельце, которое состоит из двух хроматид.

В начале этого периода хромосомы лежат непосредственно в цитоплазме.

Далее к центрамерам хромосом с двух сторон прикрепляются нити веретена деления. И хромосомы начинают двигаться, пока центриоль не окажется на одинаковом расстоянии от двух полюсов. В результате хромосомы выстраиваются на экваторе клетки.

После этого начинается третья стадия митоза ─ анафаза. Центромеры хромосом разделяются.

Сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

Нити веретена деления укорачиваются и тянут хроматиды к полюсам клетки.

Таким образом к каждому полюсу отходит равный набор хромосом.

В последнюю стадию митоза — телофазу — хроматиды на каждом полюсе раскручиваются и принимают вид тонких нитей. Вокруг них формируется ядерная оболочка, и появляется ядрышко.

Далее происходит распределение клеточных органоидов. Все завершается делением цитоплазмы — цитокинезом, в результате которого клетки разделаются на две дочерние, полностью идентичные материнской.

Различают два основных типа цитокинеза: деление поперечной перетяжкой клетки (наиболее характерно для клеток животных) и деление путём образования клеточной пластинки (свойственно растениям в связи с наличием жёсткой клеточной стенки).

Деление клетки поперечной перетяжкой:

Перед началом анафазного расхождения хромосом на экваторе клетки возникает сократительное кольцо из белковых актиновых и миозиновых филаментов. В дальнейшем, вследствие активности сократительного кольца, образуется борозда деления, которая постепенно углубляется вплоть до полного разделения клетки. По окончании цитокинеза сократительное кольцо полностью распадается, а плазматическая мембрана стягивается вокруг остаточного тельца.

Деление растительной клетки

Деление клетки путём образования клеточной пластинки начинается с перемещения мелких ограниченных мембраной пузырьков по направлению к экваториальной плоскости клетки. Здесь пузырьки сливаются, образуя дисковидную, окружённую мембраной структуру — раннюю клеточную пластинку. Мелкие пузырьки происходят в основном из аппарата Гольджи и перемещаются к экваториальной плоскости, где концентрируются короткие микротрубочки. За счёт этого продолжается рост клеточной пластинки вплоть до её окончательного слияния с мембраной материнской клетки. После окончательного разделения дочерних клеток в клеточной пластинке откладываются микрофибриллы целлюлозы, которые завершают образование жёсткой клеточной стенки.

У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки-нейроны, клетки поперечно-полосатой мускулатуры) не размножаются (не способны к делению). Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций и гибели.

Значение митоза. Митоз имеет универсальный характер. Он протекает сходным образом у всех видов клеток, которые имеют ядро.

Митоз обеспечивает равномерное распределение наследственного материала, благодаря чему поддерживается постоянное число хромосом.

Обеспечивается рост, развитие и восстановление организма, а также сходство потомства с родителями из поколения в поколение.