Деление клеток Деление клеток у

Деление клеток

Деление клеток у прокариот. У прокариотических клеток нет ядра и хромосом. Поэтому клетки размножаются простым делением. Ядерное вещество у бактерий представлено одной кольцевой молекулой ДНК, которую условно считают хромосомой.

Типы деления клеток Соматических Половых клеток митоз мейоз амитоз

Деление клеток Различают три типа деления клеток: Амитоз Митоз Мейоз Непрямое деление, Деление, в результате Прямое деление, которого дочерние при ядро делится при котором клетки получают перетяжкой, но дочерние клетки уменьшенный в два дочерние клетки генетически раза генетический получают идентичны материал. различный генетический материнской. материал.

Амитоз – прямое деление, фрагментация - не образуется веретено деления; - ядро делится перетяжкой; - часто образуются многоядерные клетки

К примеру, воспаление суставов Раковая клетка

Клеточный цикл - жизнь клетки от момента ее возникновения до деления на дочерние клетки или смерти. Известно, что клетки со временем стареют (в них накапливаются ненужные им продукты обмена) и отмирают. Подсчитано, что у взрослого человека общее количество клеток составляет более 1015. Из них ежедневно отмирает около 1– 2% клеток. Так, клетки печени живут не более 18 месяцев, эритроциты – 4 месяца, клетки эпителия тонкого кишечника – 1– 2 дня. Только нервные клетки живут на протяжении всей жизни человека и функционируют, не заменяясь. Все остальные клетки человека заменяются новыми приблизительно каждые 7 лет.

90% жизни клетки

Первый этап клеточного цикла – подготовка клетки к делению - интерфаза (от лат. inter – "между" и греч. phasis – "появление"). Интерфаза занимает самый большой (до 90%) промежуток времени. Отчетливо видны ядро и ядрышко. Идет активный рост молодой клетки, удвоение ДНК и всех частей клетки. Хромосом не видно (они находятся в виде хроматина - раскрученных хромосом, равномерно распределенных в виде рыхлой массы по всему ядру), но активно идет процесс их удвоения. К концу интерфазы хромосомы спирализуются (скручиваются) и становятся видимыми.

Хромосомы Хромосо мы (греч. χρώμα — цвет и греч. σώμα — тело) — хорошо окрашиваемые включения в ядре эукариотической клетки, которые становятся легко заметными в определённых фазах клеточного цикла (во время митоза или мейоза).

Репликация Удвоенная хромосома состоит из двух половинок, содержащих по одной двухцепочечной молекуле ДНК

Строение хромосомы n – хромосома с – молекула ДНК (хроматида) Одна хромосома ( ДНК+белок) Хроматида Одна молекула ДНК Две полинуклеотидные цепочки

Митоз Кариокинез Цитокинез Митоз (греч. Mitos – нить) – это непрямое деление соматических клеток эукариот, при котором образуется два дочерних ядра с набором хромосом, идентичных родительской клетки. Митоз = деление ядра (кариокинез) + деление цитоплазмы (цитокинез)

Фаза Процессы Профаза Метафаза Анафаза Телофаза

Фаза Рисунок Набор Процессы хромосом Профаза Метафаза Анафаза Телофаза

деления Ядерная хроматин оболочка распадается ядро ядрышко 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза

2 n 4 с Профаза. Ядерная мембрана распадается. Четко видны удвоенные хромосомы (они состоят из двух нитевидных копий – хроматид, соединенных перетяжкой – центромерой). В цитоплазме формируется веретено деления.

2 n 4 с Метафаза. Хромосомы располагаются по экватору клетки.

4 n 4 с Анафаза. Центромеры делятся. Хроматиды расходятся к противоположным полюсам клетки, образуя новые дочерние хромосомы.

2 n 2 с Телофаза. Формируются новые ядра. Одновременно с телофазой начинается разделение цитоплазмы (цитокинез). Образуется перегородка между дочерними клетками содержимое клетки оказывается разделенным.

Сравнение особенностей митоза в клетках животных и растений

ЦИТОКИНЕЗ (деление цитоплазмы) Образование двухмембранной перегородки по экватору клетки с последующим полным отделением дочерних клеток. У растений по экватору клетки формируется клеточная стенка.

Митоз Подготовка к делению • Различают несколько фаз митоза: • 0) интерфаза (2 п 4 с) • 1)профаза (2 п 4 с) • 2)метафаза (2 п 4 с) • 3)анафаза (4 п 4 с) • 4)телофаза (2 п 2 с)

Митоз в клетках кончика корешка лука: а — интерфаза; б — профаза; в — метафаза; г — анафаза; д, е — ранняя и поздняя телофазы

профаза метафаза анафаза телофаза

Значение митоза • Равномерное распределение наследственного материала между двумя ядрами возникающих дочерних клеток. • Поддерживается постоянное число хромосом • Обуславливает рост, развитие и восстановление организма • Обеспечивает сходство потомства с родителями при бесполом размножении

поддерживает лежит в основе генетическую лежит в основе роста вегетативного стабильность клетки. размножения. осуществляются процессы образуются две дочерние регенерации и замены клетки, идентичные отмирающих клеток. родительской обеспечивает жизнедеятельность организма: эмбрион человека в возрасте 6 недель

Нарушения митоза. При различных патологических процессах нормальное течение Митоза нарушается. Выделяют 3 основных вида патологии Митоза 1) Повреждения хромосом (набухание, склеивание, фрагментация, образование мостов, повреждения центромеров, отставание отдельных хромосом при движении) 2) Повреждения митотического аппарата 3) Нарушения цитотомии.

Кариотип — это совокупность признаков (их количество, размер, форма, особенности строения) полного набора хромосом соматических клеток организма. Исследование кариотипа — анализ числа, формы и размеров хромосом с использованием специального окрашивания. Нормальные кариотипы человека — 46, XX (женский) и 46, XY (мужской). Кариотип бывает: 1. Видовой, то есть характерный только для данного вида. 2. Индивидуальный – свойственный отдельной особи.

МЕЙОЗ – это процесс деления половых клеток. Мейоз состоит из 2 делений. Первое деление мейоза (I) называется редукционное (от др. -греч. μείωσις — уменьшение). Второе деление мейоза (II) называется эквационное (от латинского aequatio — уравнивание). Каждое деление мейоза состоит из 4 фаз: I деление: II деление: -Профаза I - Профаза II -Метафаза I - Метафаза II n – хромосома -Анафаза I - Анафаза II -Телофаза I - Телофаза II с - хроматида 2 n 4 c 1 n 2 c 1 n 1 c

1 n – гаплоидный (одинарный) набор хроматида хромосом 2 n – диплоидный (двойной) набор хромосом 1 с – хромосома, состоящая из 1 хроматиды (1 молекулы ДНК) 2 с – реплицировавшаяся (удвоенная) хромосома, состоящая из 2 хроматид 1 n 2 c 1 n 1 c (2 молекул ДНК)

2 n 4 c 1 n 2 c 2 n 2 c 1 n 1 c

Фаза Набор хромосом Процессы Первое деление Профаза 1 Метафаза 1 Анафаза 1 Телофаза 1 Второе деление Профаза 2 Метафаза 2 Анафаза 2 Телофаза 2

Первое деление. Профаза I. Ядро распадается. Формируется веретено деление. Гомологичные хромосомы конъюгируют и обмениваются своими участками. Происходит кроссинговер. Каждая хромосома удвоена и состоит из 2 – x хроматид. Метафаза I. Гомологичные хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Анафаза I. Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки. Происходит редукция числа хромосом (уменьшение вдвое). Телофаза I. Образуются две гаплоидные клетки с удвоенными хромосомами.

КОНЪЮГАЦИЯ - процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом.

КРОССИНГОВЕР – обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. Является причиной генетической рекомбинации. Электронная фотография

Второе деление. Между двумя делениями мейоза практически отсутствует интерфаза, удвоение молекул ДНК не происходит. Хромосомы не успевают раскрутиться за короткую интерфазу и поэтому профаза II непродолжительна, и сходна с митозом: ядрышко исчезает, образуются нити веретена деления, исчезает ядерная оболочка, формируются два полюса деления клетки. Процессы происходят параллельно в двух гаплоидных клетках. Метафаза II. Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора. Анафаза II. Центромера делится, и к каждому полюсу расходятся сестринские хроматиды – хромосомы. Телофаза II. Образуется четыре гаплоидные клетки, ядра которых содержат вдвое меньше хромосом, чем исходная материнская клетка.

Интерфаза I • (в начале — 2 n 2 c, в конце — 2 n 4 c) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.

Первое мейотическое деление (мейоз I) • называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2 n 4 c) образуются две гаплоидные (1 n 2 c).

Фазы мейоза I Профаза 1 (2 n 4 c) — ядерная оболочка растворяется, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом. Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.

Перекрёст хромосом и кроссинговер В профазе I хроматиды гомологичных хромосом могут перекрещиваться (образуются хиазмы). ). Перекрёст гомологичных хроматид В точках перекрёста гомологичные хромосомы обмениваются своими частями. В результате этого процесса, называемого кроссинговером, происходит перекомбинация участков хромосом. Обмен участками между гомологичными хроматидами – кроссинговер. Благодаря кроссинговеру в половых клетках оказываются хромосомы с иными наследственными свойствами в сравнении с хромосомами родительских гамет. Расхождение кроссоверных хромосом

Профаза 1 подразделяется на стадии: 1 - лептотена (завершение репликации ДНК), 2 - зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), 3 -пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), 4 - диплотена (выявление хиазм [лат. chiasma — перекрест] ), 5 - диакинез (смещение хиазм к центру).

Фазы мейоза I • Метафаза 1 (2 n 4 c) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Фазы мейоза I Анафаза 1 (2 n 4 c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.

Фазы мейоза I • Телофаза 1 (1 n 2 c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе мейотическое деление (мейоз II) Называется эквационным. Интерфаза II, или интеркинез (1 n 2 c), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК.

Фазы мейоза II • Профаза 2 (1 n 2 c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.

Фазы мейоза II • Метафаза 2 (1 n 2 c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.

Фазы мейоза II Анафаза 2 (2 n 2 с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.

Фазы мейоза II Телофаза 2 (1 n 1 c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

В результате мейоза из одной клетки- предшественницы появляются ЧЕТЫРЕ клетки с гаплоидным набором хромосом. В процессе сперматогенеза из одной исходной клетки образуются четыре сперматозоида, тогда как в результате овогенеза формируется только одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые погибают и рассасываются.

Биологическое значение мейоза 1. Обеспечение сохранения диплоидности. 2. Обеспечение непрерывной передачи наследственных признаков из поколения в поколение. 3. Обеспечение биологической изменчивости вследствие случайного расхождения хромосом, а также кроссинговера. 4. В случае ошибок в процессе мейоза в гамете могут либо отсутствовать одна из гомологичных хромосом, либо присутствовать лишняя хромосома, что приводит к тяжелым наследственным заболеваниям.

Митоз и мейоз Сравнительный анализ

Сходства • Имеют одинаковые фазы деления • Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение молекул ДНК в хромосомах (редупликация) и спирализация хромосом

Митоз Мейоз 1. Происходит в соматических 1. Происходит в созревающих половых клетках клетках 2. Лежит в основе бесполого 2. Лежит в основе полового размножения размножения 3. Одно деление 3. Два последовательных деления 4. Удвоение молекул ДНК происходит происходят в интерфазе перед только перед первым делением, перед делением вторым делением интерфазы нет 5. Нет конъюгации 5. Есть конъюгация 6. В метафазе удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору парами экватору отдельно (бивалентами) 7. Образуются две диплоидные 7. Образуются четыре гаплоидные клетки (соматические клетки) клетки (половые клетки)

Митоз Мейоз Фазы деления Профаза, метафаза, анафаза, телофаза Что происходит с ДНК в Синтез ДНК, т. е. удвоение интерфазе до начала деления? Коньюгация гомологичных Нет Есть и кроссинговер хромосом Сколько делений подряд 1 2 происходит? Хромосомы или хроматиды Хроматиды 1. гомологичные хромосомы расходятся при делении? 2. хроматиды Изменяется ли число хромосом в Нет (2 n) Да (1 n) дочерних клетках? Сколько дочерних клеток 2 4 образуется? В каких клетках происходит В соматических В половых процесс?

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ Половое размножение имеет преимущество по сравнению с бесполым, так как принимают участие два родителя. ♂ спермий (n) + ♀ яйцеклетка (n) = зигота (2 n) Зигота несет в себе наследственные признаки обоих родителей, что значительно увеличивает наследственную изменчивость потомков и повышает их возможность в приспособлении к условиям среды Половое размножение связано с образованием в половых органах (гонадах) специализированных клеток – гамет, которые образуются в результате особого типа деления клеток –мейоза.

Гаметы – половые клетки - женские половые клетки – 1 n - мужские половые клетки – 1 n Гаметогенез – процесс образования половых клеток овогенез сперматогенез

Отличия оогенеза от сперматогенеза: 1. Период размножения оогониев заканчивается к моменту рождения. 2. Период роста при оогенезе длиннее, чем при сперматогенезе и имеет период медленного роста, когда происходит увеличение размеров ядра и цитоплазмы, и период быстрого роста – накопление желточных включений. 3. При оогенезе из одного ооцита I образуется одна полноценная половая клетка, при сперматогенезе из сперматоцита I – четыре. 4. Фаза формирования характерна только для сперматогенеза. Формирование яйцеклетки происходит в период оплодотворения.

Оплодотворение - процесс слияния двух половых клеток 1 n 2 с + 1 n 2 с = 2 n 4 с гамета + гамета = зигота 2 n 4 с

Оплодотворение • Оплодотворение — необратимый процесс, то есть однажды оплодотворенное яйцо не может быть оплодотворено вновь. В зависимости от количества особей, принимающих участие в половом размножении, различают: oперекрестное оплодотворение - оплодотворение, в котором принимают участие гаметы, образованные разными организмами; oсамооплодотворение - оплодотворение, при котором сливаются гаметы, образованные одним и тем же организмом (ленточные черви).

Cперматогенез Сперматогенез осуществляется в семенниках и подразделяется на четыре фазы: 1) размножения, 2) роста, 3) созревания, 4) формирования.

Cперматогенез Фаза роста продолжается около 22 суток. Рост характеризуется небольшим увеличением объема сперматоцитов

Овогенез Осуществляется в яичниках, подразделяется на три фазы: 1) размножения, 2) роста, 3) созревания.