Общая характеристика и значение
Митоз представляет собой процесс, при котором хромосомы спирализуются, образуется митотическое веретено, а генетический материал удваивается и равномерно распределяется вместе с цитоплазмой.
Биологическая роль митоза:
- Сохранение постоянного набора хромосом в клеточных поколениях.
- Гарантия точной передачи наследственной информации.
- Увеличение числа клеток, что является основой роста и развития организма.
- Обеспечение процессов регенерации тканей.
- База для бесполого размножения организмов.
Фазы митоза
Процессу митоза предшествует интерфаза — период подготовки, во время которого отчетливо видно сформированное ядро. Сам митоз делится на четыре последовательные стадии:
- Профаза ($2n4C$)
Это самая долгая фаза. Происходит конденсация (спирализация) хроматина, хромосомы становятся видимыми. Ядерная оболочка и ядрышки распадаются. Начинает формироваться митотический аппарат: центриоли расходятся к полюсам клетки, между ними вытягиваются микротрубочки веретена деления.
- Метафаза ($2n4C$)
Завершается прикрепление хромосом к нитям веретена деления за счет кинетохоров (центромер). Двуххроматидные хромосомы выстраиваются строго по экватору клетки, образуя метафазную пластинку.
- Анафаза ($4n4C$)
Нити веретена деления сокращаются. Центромеры делятся, и сестринские хроматиды отделяются друг от друга, становясь самостоятельными однохроматидными хромосомами. Они расходятся к противоположным полюсам. В этот момент в клетке временно присутствуют два диплоидных набора.
- Телофаза ($4n4C \rightarrow 2n2C$ в каждой)
Хромосомы достигают полюсов. Митотический аппарат разрушается, хромосомы деспирализуются. Вокруг них формируются новые ядерные мембраны, восстанавливаются ядрышки.
Цитокинез
Цитокинез — это процесс разделения цитоплазмы, который начинается в телофазе после разрушения митотического аппарата. В результате образуются полноценные дочерние клетки.
Механизм цитокинеза зависит от типа клетки:
- У животных: разделение идет от периферии к центру. Плазматическая мембрана впячивается (происходит инвагинация), образуя борозду деления или перетяжку.
- У растений: разделение идет от центра к периферии. В экваториальной плоскости формируется клеточная перегородка.
Коротко: ответы на вопросы по теме
На какие периоды делится интерфаза клеточного цикла?
Интерфаза клеточного цикла делится на три последовательных периода.
- $G_1$-период (пресинтетический) — клетка содержит нормальное количество ДНК, хромосома состоит из одной хроматиды (набор $2n2C$).
- $S$-период (синтетический) — происходит репликация ДНК и образование сестринской хроматиды (набор к концу периода $2n4C$).
- $G_2$-период (постсинтетический или премитотический) — происходит активная подготовка клетки к делению (набор $2n4C$).
Из каких белков состоят микротрубочки веретена деления?
Микротрубочки веретена деления состоят из белка тубулина. Стенки микротрубочек образованы глобулярными субъединицами этого белка (гетеродимерами), которые располагаются по спирали. Во время $G_2$-периода происходит активный синтез белков тубулинов для последующего формирования митотического аппарата.
Что такое кинетохор и каковы его функции?
Кинетохор — это специальный белковый комплекс в области центромеры хромосомы. Его основные функции:
- Связывает между собой сестринские хроматиды.
- Служит местом прикрепления микротрубочек веретена деления.
В метафазе кинетохоры центромер прикрепляются к нитям митотического аппарата, после чего хромосомы выстраиваются по экватору клетки.
За счет каких механизмов (моторных белков) происходит расхождение хромосом в анафазе?
Расхождение хромосом в анафазе обеспечивается изменением длины микротрубочек и работой моторных белков (белков-транслокаторов). К белкам-моторам относятся динеины и кинезины, потребляющие энергию АТФ. Механизмы расхождения:
- Моторные белки перемещают хромосому вдоль микротрубочек.
- Кинетохорные микротрубочки укорачиваются, подтягивая хромосомы к полюсам.
- Полярные микротрубочки удлиняются.
- Моторные белки сдвигают разнополярные микротрубочки относительно друг друга, уменьшая зону перекрывания.
В какой период клеточного цикла происходит репликация ДНК?
Репликация ДНК происходит в синтетическом ($S$) периоде интерфазы клеточного цикла. Репликация ДНК происходит полуконсервативным способом. В начале S-периода хромосомы однохроматидные, набор генетического материала — $2n2c$; после репликации хромосомы становятся двухроматидными, набор — $2n4c$.
Для запоминания последовательности фаз (Профаза, Метафаза, Анафаза, Телофаза) часто используют фразу: «ПриМат» или «ПРАвильно МАма Аню Тащила».
Вопросы с занятий и экзамена
В какой фазе митоза хромосомы выстраиваются по экватору?
В метафазе. Образуется так называемая метафазная пластинка.
Какой хромосомный набор характерен для анафазы?
Для анафазы характерен набор $4n4C$, так как хроматиды разошлись к полюсам и считаются отдельными хромосомами, но находятся еще в одной клетке.
Чем отличается цитокинез животных и растительных клеток?
У животных клеток происходит впячивание мембраны от периферии к центру, а у растительных — формируется клеточная перегородка от центра к периферии.
Что ещё разобрать по теме
- Динамика изменения хромосомного набора по фазам ($2n4C \rightarrow 4n4C \rightarrow 2n2C$)
- Строение и функции кинетохоров
- Механизм формирования и сокращения нитей веретена деления
- Молекулярные механизмы инвагинации мембраны при цитокинезе
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Митоз» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Деление клетки»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.