Подготовка клетки: Интерфаза
Перед тем как вступить в активное деление, клетка проходит стадию подготовки — интерфазу (interphase). В этот период происходит ключевое событие: репликация, то есть удвоение генетического материала.
В исходном состоянии материнская клетка имеет диплоидный набор, где хромосомы состоят из одной хроматиды. Ее формула записывается как 2n2c, где n обозначает набор хромосом, а c — количество молекул ДНК. После того как репликация завершается, каждая хромосома становится двухроматидной. Набор хромосом остается прежним (диплоидным), но количество ДНК удваивается, поэтому формула меняется на 2n4c. В таком виде клетка готова к началу митоза. Важно отметить, что перед вторым делением мейоза подобной интерфазы с репликацией не происходит.
Начало деления: Профаза и Метафаза
Собственно деление начинается с профазы (prophase). В этой фазе нити ДНК плотно скручиваются — происходит спирализация хромосом. Параллельно разрушается ядерная оболочка, и начинает формироваться веретено деления. В митозе гомологичные хромосомы остаются обособленными друг от друга (в отличие от мейоза, где они сближаются и образуют биваленты). Генетическая формула на этом этапе сохраняется на уровне 2n4c.
Следующий этап — метафаза (metaphase). Хромосомы, состоящие из двух хроматид, направляются к центру клетки и выстраиваются строго по ее экватору. Образуется так называемая метафазная пластинка. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам каждой хромосомы. При митозе хромосомы располагаются в один ряд, тогда как в первом делении мейоза на экваторе выстраиваются пары гомологичных хромосом (биваленты). Формула клетки в метафазе митоза остается 2n4c.
Расхождение и завершение: Анафаза и Телофаза
Самая динамичная стадия — анафаза (anaphase). Нити веретена деления начинают сокращаться. Центромеры, скреплявшие хроматиды, делятся. Сестринские хроматиды отрываются друг от друга и расходятся к противоположным полюсам клетки. С этого момента каждая бывшая хроматида считается самостоятельной хромосомой. Из-за этого количество хромосом внутри клетки временно удваивается, и суммарная генетическая формула достигает значения 4n4c.
Заключительный этап называется телофазой (telophase). Хромосомы достигают полюсов и начинают деспирализоваться (раскручиваться). Вокруг них заново формируются ядерные оболочки. Завершается процесс цитокинезом — делением самой цитоплазмы материнской клетки. В результате митоза образуются две полноценные дочерние клетки, генетически идентичные исходной. Происходит переход от общей формулы 4n4c к формуле 2n2c в каждой из новых диплоидных клеток.
Коротко: ответы на вопросы по теме
В каком периоде интерфазы происходит удвоение молекул ДНК?
Удвоение молекул ДНК происходит в синтетическом (S) периоде интерфазы клеточного цикла. В эту фазу осуществляется репликация молекул ДНК клеточного ядра и образуются сестринские хроматиды. В результате генетический набор диплоидной клетки к концу этого периода меняется с исходного состояния 2n2c на 2n4c (диплоидный набор, двухроматидные хромосомы).
Из каких белков состоят нити веретена деления?
Нити веретена деления образованы микротрубочками, стенки которых состоят из белка тубулина.
- Тубулин — белок, глобулярные субъединицы которого располагаются по спирали, формируя микротрубочки диаметром 25 нм.
Микротрубочки участвуют в образовании нитей веретена деления и обеспечивают расхождение хромосом к полюсам клетки при делении ядра.
К каким структурам хромосомы прикрепляются нити веретена деления?
Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом, а именно к встроенным в них кинетохорам.
- Центромера — специфический участок ДНК в центральной части хромосомы, образующий первичную перетяжку.
- Кинетохоры — специальные белковые структуры в области центромеры, которые связывают сестринские хроматиды и служат непосредственным местом прикрепления микротрубочек митотического веретена деления.
Какие клеточные структуры исчезают в профазе митоза?
В профазе митоза исчезают ядерная оболочка и ядрышки. Происходит их фрагментация (распад), после чего начинает формироваться митотический аппарат.
Исчезновение ядрышек является прямым следствием компактизации ДНК и инактивации рибосомных генов, кодирующих рРНК. Это сопровождается полной остановкой генетической активности клеточного ядра и прекращением транскрипции из-за недоступности ДНК для ферментов.
В какой фазе митоза происходит удвоение центриолей клеточного центра?
Удвоение центриолей клеточного центра происходит не в фазах митоза, а в интерфазе, в синтетическом периоде (S-фазе) клеточного цикла.
В S-фазе также происходит репликация ДНК клеточного ядра. В профазе митоза центриоли расходятся к противоположным полюсам клетки, и между ними образуется веретено деления из микротрубочек.
Для быстрого запоминания порядка фаз (Профаза, Метафаза, Анафаза, Телофаза) используйте акроним «ПриМАТ» (Про-Мет-Ан-Тел).
Вопросы с занятий и экзамена
Что означают символы n и c в биологических формулах?
Символ n обозначает плоидность, то есть набор хромосом в клетке. Символ c указывает на количество хроматид или молекул ДНК.
В какой фазе митоза число хромосом временно удваивается?
Это происходит в анафазе. Центромеры делятся, сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и формула клетки становится 4n4c.
Чем метафаза митоза отличается от метафазы I мейоза?
В митозе на экваторе выстраиваются отдельные двухроматидные хромосомы в один ряд. В мейозе I на экваторе располагаются биваленты — пары гомологичных хромосом друг напротив друга.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы репликации ДНК в период интерфазы
- Строение центромер и прикрепление нитей веретена деления
- Процессы конъюгации и кроссинговера в профазе I мейоза
- Особенности цитокинеза у растительных и животных клеток
- Редукционное и эквационное деление: детальное сравнение митоза и мейоза
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Митоз и его фазы» 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 «Гаметогенез»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.