§ 17. Митоз. Амитоз

1. Какие способы деления характерны для клеток прокариот? Для эукариотических клеток?

Для клеток прокариот характерно простое деление надвое.

Характерные способы деления для эукариотических клеток: митоз, амитоз, мейоз.

2. Что такое митоз? Охарактеризуйте фазы митоза.

Митоз — основной способ деления клеток эукариот, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом, как и в материнской клетке.

Профаза. В ядре клетки начинается спирализация хроматина, что постепенно приводит к формированию хромосом. Каждая из них состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры. По мере формирования хромосом исчезают ядрышки. Оболочка ядра распадается на мелкие фрагменты. Частично спирализованные хромосомы оказываются в гиалоплазме, располагаясь в ней беспорядочно (хаотически). Набор хромосом и хроматид в клетке можно выразить записью 2n4c. Во время профазы два клеточных центра (удвоение этого органоида, как вы знаете, произошло в S-периоде интерфазы) инициируют образование микротрубочек. Из них начинает формироваться веретено деления. В процессе его образования центриоли попарно расходятся к противоположным полюсам клетки. Нити веретена деления (микротрубочки) прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках, не имеющих клеточного центра (что характерно, например, для большинства растений), веретено деления формируется без участия центриолей.

Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются в центральной части клетки, примерно на равном расстоянии от полюсов. При этом их центромеры находятся в экваториальной плоскости клетки. С помощью нитей веретена деления центромера каждой хромосомы связана с двумя противоположными полюсами клетки.

Анафаза. Центромера каждой хромосомы разделяется надвое, и сестринские хроматиды отделяются друг от друга. С этого момента их называют дочерними хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, укорачиваются, и дочерние хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. В конце анафазы у каждого полюса клетки оказывается идентичный набор дочерних хромосом (молекул ДНК) — 2n2c.

Телофаза. Нити веретена деления постепенно разрушаются. Вблизи каждого полюса клетки происходит деспирализация (раскручивание) дочерних хромосом с образованием хроматина. Одновременно с этим вокруг деспирализующихся хромосом формируются оболочки двух новых ядер. Далее в образовавшихся ядрах возникают ядрышки, и начинается разделение клетки на две дочерние. В экваториальной плоскости клеток животных компоненты цитоскелета формируют кольцевую перетяжку. Она углубляется, пока не произойдет полное разделение двух дочерних клеток. Клетки растений в связи с наличием жесткой клеточной стенки делятся иначе. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и отделяет дочерние клетки друг от друга.

3. В связи с чем дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию? В чем заключается биологическое значение митоза?

В ходе митоза молекулы ДНК, которые содержались в ядре материнской клетки, точно и равномерно распределяются между дочерними. Следовательно, дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, получают одинаковую наследственную информацию. Таким образом, митотическое деление обеспечивает точную передачу генетической информации в ряду поколений клеток и обусловливает поддержание постоянного числа хромосом.

Благодаря митозу в многоклеточном организме происходит увеличение количества клеток. Это лежит в основе роста и развития всех многоклеточных организмов, а также обеспечивает процессы регенерации — восстановления поврежденных тканей и органов. Бесполое размножение многих организмов (деление одноклеточных протистов, почкование кишечнополостных, вегетативное размножение растений и т. д.) также обусловлено митотическим делением клеток. 

4. Установите соответствие между соматическими клетками человека, находящимися в различных периодах интерфазы и митоза, и количеством хромосом и хроматид в этих клетках.

1) G1-период — В) 46 хромосом, 46 хроматид
2) G2-период — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
3) Профаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
4) Метафаза — Г) 46 хромосом, 92 хроматиды
5) У каждого полюса клетки в конце анафазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид
6) В каждой дочерней клетке в конце телофазы — В) 46 хромосом, 46 хроматид

5. В чем заключаются различия между митозом и амитозом? Как вы думаете, почему митоз называют непрямым делением клетки, а амитоз — прямым?

В отличие от митоза при амитозе:

1. Происходит деление ядра перетяжкой без спирализации хроматина и образования веретена деления, отсутствуют все 4 фазы, характерные для митоза.
2. Наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом.
3. Часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В таком случае возникают двуядерные и многоядерные клетки.
4. Дочерние клетки оказываются неспособными пройти нормальный клеточный цикл и в итоге поделиться путём митоза.
5. Затрачивается меньше энергии.

Митоз называют непрямым делением клетки, так как по сравнению с амитозом он представляет собой сложный и точный процесс, который состоит из четырёх фаз и требует предварительной подготовки (репликации, удвоения центриолей, запасания энергии, синтеза специальных белков и т.д.). При прямом делении (амитозе) ядро клетки без специальной подготовки быстро делится перетяжкой и наследственный материал случайным образом распределяется между дочерними ядрами.

6. В ядре неделящейся клетки наследственный материал (ДНК) находится в виде аморфного рассредоточенного вещества — хроматина. Перед делением хроматин спирализуется и образует компактные структуры — хромосомы, а после деления возвращается в исходное состояние. Для чего клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала?

ДНК в виде аморфного рассредоточенного вещества (хроматина) при делении было бы нельзя точно и равномерно распределить между дочерними клетками. С другой стороны, если бы клеточная ДНК всегда находилась в составе компактных структур (хромосом), с неё было бы невозможно считать необходимую информацию. Поэтому клетки совершают такие сложные видоизменения своего наследственного материала.