Значение митоза биологическое: особенности каждой фазы деления клеток, отличия процесса от мейоза

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Здесь и в дальнейшем мы будем пользоваться генетической формулой клетки, где «n» — число хромосом, а «c» — число ДНК (хроматид). Напомню, что в состав каждой хромосомы может входить как одна молекула ДНК (одна хроматида) (nc), либо две (n2c).

Клеточный цикл включает в себя несколько этапов: деление (митоз), постмитотический (пресинтетический), синтетический, постсинтетический (премитотический) период. Три последних периода составляют интерфазу — подготовку к делению клетки.

Разберем периоды интерфазы более подробно:

• Постмитотический период G1 — 2n2c

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, делятся митохондрии, клетка растет.

• Синтетический период S — 2n4c

Длится 6-10 часов. Важнейшее событие этого периода — удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид. Активно синтезируются структурные белки ДНК — гистоны.

• Премитотический период G2 — 2n4c

Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу — делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли.

Митоз (греч. μίτος — нить)

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

• Профаза — 2n4c
• Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры — хромосомы — происходит это за счет спирализации ДНК (вспомните мой пример ассоциации хромосомы с мотком ниток)
• Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки
• Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления



• Метафаза — 2n4c

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).



• Анафаза — 4n4c

Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (синоним — дочерние хромосомы) к полюсам клетки.



• Телофаза — 2n2c

В этой фазе хроматиды (дочерние хромосомы) достигают полюсов клетки.

• Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный моток ниток)
• Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
• Разрушаются нити веретена деления

В телофазе происходит деление цитоплазмы — цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений — формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи).

Образовавшиеся в телофазе дочерние клетки 2n2c вступают в постмитотический период. Затем в синтетический период, где происходит удвоение ДНК, после чего каждая хромосома состоит из двух хроматид — 2n4c. Клетка с набором 2n4c и попадает в профазу митоза. Так замыкается клеточный цикл.

Биологическое значение митоза очень существенно:

• В результате митоза образуются дочерние клетки — генетические копии (клоны) материнской.
• Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот (ядерных организмов).
• Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира.

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

Мейоз (от греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление клетки — способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Как уже было сказано, мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным (лат. reductio — уменьшение), так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление — эквационное (лат. aequatio — уравнивание) очень похоже на митоз.

Приступим к изучению первого деления мейоза. За основу возьмем клетку с двумя хромосомами и удвоенным (в синтетическом периоде интерфазы) количеством ДНК — 2n4c.

• Профаза мейоза I

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер. Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) — сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом — биваленты (лат. bi — двойной и valens — сильный). После конъюгации становится возможен следующий процесс — кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение), в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами. Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

• Метафаза мейоза I

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

• Анафаза мейоза I

Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки — n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением.

• Телофаза мейоза I

Происходит цитокинез — деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением — мейозом II.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

В результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку — nc. В этом и состоит сущность мейоза — образование гаплоидных (половых) клеток. Вспомнить набор хромосом и ДНК в различных фазах мейоза нам еще предстоит, когда будем изучать гаметогенез, в результате которого образуются сперматозоиды и яйцеклетки — половые клетки (гаметы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Итак, самое время обсудить биологическое значение мейоза:

• Поддерживает постоянное число хромосом во всех поколениях, предотвращает удвоение числа хромосом
• Благодаря кроссинговеру возникают новые комбинации генов, обеспечивается генетическое разнообразие состава гамет
• Потомство с новыми признаками — материал для эволюции, который проходит естественный отбор

Бинарное деление надвое

Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам — бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой.

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз (от греч. ἀ — частица отрицания и μίτος — нить)

Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется «как кому повезет» — случайным образом.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

Источник: https://studarium.ru/article/122

Мейоз и митоз: сходство и отличия :

Все организмы состоят из клеток, способных к росту, развитию и размножению. Мейоз и митоз – способы деления клеток. С их помощью происходит размножение клеток. Мейоз и митоз во многом похожи.

Оба процесса состоят из одинаковых фаз, перед которыми наблюдается спирализация хромосом и увеличение их числа вдвое. При помощи митоза размножаются соматические клетки, а при помощи мейоза – половые.

Митоз

Митоз – универсальный способ непрямого деления клеток-эукариотов. С его помощью делятся клетки животных, растений, грибов.

• Мейоз
• Мейоз также является процессом деления клеток, но он приводит к образованию гамет.
• Схожесть митоза и мейоза

Мейоз и митоз содержат одинаковые фазы, носящие названия профазы, метафазы, анафазы и телофазы. В интерфазе обеих процессов увеличивается вдвое число хромосом. Мейоз и митоз – процессы, обеспечивающие размножение клеток.

Сравнение процессов митоза и мейоза

Митоз	Мейоз
Интерфаза
Профаза	Хромосомы спирализуются, растворяется оболочка ядра, исчезает ядрышко. Наблюдается формирование веретена деления.
Профаза І	То же, что и при митозе. Отличается от митоза наличием конъюгации.
Профаза ІІ	То же, что при митозе, но хромосомы составляют гаплоидный набор.
Метафаза	Центромеры хромосом локализуются на экваторе.
Метафаза І	То же, что и при митозе.
Метафаза ІІ	То же, что и при митозе, но с половинным числом хромосом.
Анафаза	Хромосомы распадаются на хроматиды, которые становятся самостоятельными хромосомами и расходятся к разным полюсам.
Анафаза І	К полюсам двигаются хромосомы, в результате чего клетка из диплоидной превращается в гаплоидную.
Анафаза ІІ	То же, что и при митозе, но при гаплоидном наборе хромосом.
Телофаза	Цитоплазма разделяется и образуется две диплоидные клетки. Пропадает веретено деления. Возникают ядрышки.
Телофаза І	То же, что и при митозе, но образуются две гаплоидные клетки.
Телофаза ІІ	То же, что и при митозе, но клетки содержат половинный набор хромосом.

Чем отличается митоз от мейоза?

1. Митоз передает информацию от клетки к клетке, а мейоз – от поколения к поколению.
2. В результате митоза образуются 2 клетки. Мейоз приводит к образованию 4 клеток.
3. Митоз является способом размножения всех клеток тела. Мейоз – способ образования сперматозоидов и яйцеклеток.
4. При митозе образуются клетки, являющиеся копиями материнской, а при мейозе – клетки, которые отличаются от материнской.
5. В результате митоза количество хромосом не изменяется: клетки остаются диплоидными. Мейоз приводит к уменьшению числа хромосом: клетка получает гаплоидный набор.
6. Митоз состоит из одного деления, а мейоз – из двух.
7. При мейозе совершаются конъюгация и кроссинговер, приводящие к рекомбинации наследственной информации. При  митозе таких процессов не наблюдается.
8. В первой анафазе мейоза производится расхождение хромосом к полюсам, в отличие от митоза, при котором к полюсам отходят хроматиды.
9. Во второй анафазе мейоза осуществляется расхождение сестринских хроматид.

1. Биологическое значение
2. Митоз обеспечивает строго одинаковое разделение носителей наследственной информации между дочерними клетками.

Мейоз поддерживает постоянное количество хромосом и способствует появлению новых наследственных свойств за счет конъюгации.

Источник: https://www.syl.ru/article/106580/meyoz-i-mitoz-shodstvo-i-otlichiya

Митоз и мейоз: отличия и сходства

Содержание:

Что такое митоз

Фазы митоза

Что такой мейоз

Фазы мейоза

Биологическое значение митоза и мейоза

В многогранной науке биологии есть множество интересных и в то же время немного запутанных тем, и одной из них без сомнения являются способы деления клетки: митоз и мейоз.

На первый взгляд налицо сходства митоза и мейоза – и там и там происходит деление клеток, но в тоже время между ними есть и значительные отличия.

Но для начала разберем с вами, что такое митоз, что такое мейоз и каково их биологическое значение.

Что такое митоз

Митозом в биологии принято называть самый распространенный способ деления всех соматических клеток (клеток тела) любого живого существа.

При нем из исходной материнской клетки образуются две дочерние, которые являются абсолютно одинаковыми по свойствам, как друг с другом, так и с материнской клеткой.

Митоз наиболее распространен в природе, ведь именно он лежит в основе деления всех неполовых клеток (нервных, костных, мышечных и т. д.).

Фазы митоза

Деление клетки через митоз состоит из четырех фаз:

• интерфаза – период жизни клетки между двумя митозами, именно в это время происходит ряд важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются белки и молекулы АТФ, каждая хромосома удваивается, образуя по две сестринские хромосомы, которые скрепляются одной центромерой. По сути, интерфазу можно назвать подготовительным этапом к митозу, по времени она в десятки раз продолжительнее самого митоза.
• профаза – в ней происходит утолщение хромосом, состоящих из двух сестринских хроматид, которые скреплены вместе центромерой. Под конец этой фазы ядрышки и ядерная мембрана исчезают, хромосомы разбегаются по всей клетки.
• метафаза – при ней происходит дальнейшая спирилизация хромосом, которые в это время очень удобно наблюдать через микроскоп.
• анафаза – в этой фазе происходит деление центромер, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и отходят к противоположным концам клетки.
• телофаза – последняя фаза митоза, при которой происходит деление цитоплазмы. Хромосомы раскручиваются и снова образуют ядрышки и ядерные мембраны. И таким вот образом из одной клетки получается две.

Суть митоза на картинке.

Что такой мейоз

А что же мейоз? И в чем различия митоза и мейоза? Итак, мейозом принято называть тип репродуктивного деления клетки, приводящий к образованию из одной клетки аж целых четырех. Но новообразованные клетки обладают лишь половинным гаплоидным набором хромосом.

Что же это значит? А то, что, по мнению некоторых биологов, мейоз даже не является, строго говоря, размножением клетки, так как это способ образования гаплоидных клеток, то бишь спор (у растений) и гамет (у животных).

Сами гаметы только после оплодотворения, которое и будет в нашем случае половым размножение, послужат образованию нового организма.

Суть мейоза на картинке.

Фазы мейоза

И, разумеется, фазы мейоза отличаются от аналогичных, у митоза. Профаза в мейозе в разы длиннее, так как в ней происходит коньюгация – соединение гомологичных хромосом и обмен генетической информацией. В анафазе центромеры не делятся.

Интерфаза очень короткая и ДНК в ней не синтезируется. Клетки, образованные в результате двух мейотических делений содержат одинарный набор хромосом. И только при слиянии двух клеток: материнской и отцовской, восстанавливается диплоидность.

Также помимо всего прочего мейоз протекает в два этапа, известные как мейоз І и мейоз ІІ.

Опять-таки наглядное сравнение митоза и мейоза и их фаз вы можете увидеть на картинке.

Биологическое значение митоза и мейоза

Теперь же попробуем объяснить максимально просто не только в чем отличие митоза от мейоза но и каково их биологическое значение.

Посредством митоза размножаются все неполовые клетки организма, а мейоз – всего лишь способ образования именно половых клеток, но только у животных организмов, у растений же благодаря мейотическому делению размножаются споры, а затем из этих спор уже путем митоза образуются половые клетки растений – гаметы.

Эта статья доступна на английском языке – Mitosis vs Meiosis: Differences and Similarities.

Источник: https://www.poznavayka.org/biologiya/mitoz-i-meyoz-otlichiya-i-shodstva/

Мейоз — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)

Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуются четыре гаплоидные дочерние клетки.

Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

Мейоз включает два следующих друг за другом деления.

Первое деление мейоза (мейоз (I)) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы.

Профаза (I)

Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c.

Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т. е. происходит конъюгация хромосом.

• Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться.
• При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.  
• Растворяется ядерная оболочка.
• Разрушаются ядрышки.
• Формируется веретено деления.
• Метафаза (I)
• Спирилизация хромосом достигает максимума.
• Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки.
• Образуется метафазная пластинка.
• Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления.
• Хромосомный набор клетки — 2n4c.
• Анафаза (1)
• Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга.
• Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.
• Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна.
• Происходит редукция — уменьшение числа хромосом вдвое.
• У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид.
• Хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов —1n2c, в клетке — 2n4c.
• Телофаза (I)
• Происходит формирование ядер.
• Делится цитоплазма.
• Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.
• Каждая хромосома состоит из двух хроматид.
• Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток —1n2c.

Через короткий промежуток времени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.

1. Профаза (II) 
2. Ядерные оболочки разрушаются.
3. Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме.
4. Формируется веретено деления.
5. Хромосомный набор клетки — 1n2c.
6. Метафаза (II)
7. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.
8. Каждая хромосома состоит из двух хроматид.
9. К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления.
10. Хромосомный набор клетки — 1n2c.
11. Анафаза (II)
12. Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам.
13. Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.
14. Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.
15. Хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c (в клетке — 2n2c).
16. Телофаза (II)
17. Формируются ядра.
18. Делится цитоплазма.
19. Образуются четыре гаплоидные клетки — 1n1c.
20. Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны.
21. Значение мейоза
22. Образовавшиеся в результате мейоза клетки различаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов.

Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза, что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник Е. В. Биология 10–11класс М.: Дрофа.2005. с. 98.

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник Е. В. Биология 9 класс  М.: Дрофа. 

Источник: https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/razmnozhenie-i-razvitie-88881/delenie-kletok-mitoz-i-meioz-88882/re-ba6b4fd1-0473-4cc5-9a55-372b15358ee9

Деление клеток. Митоз и мейоз, фазы деления

Размножение клеток – один из важнейших биологических процессов, является необходимым условием существования всего живого. Репродукция осуществляется путем деления исходной клетки.

Клетка – это наименьшая морфологическая единица строения любого живого организма, способная к самопроизводству и саморегуляции. Время ее существования от деления до гибели или же последующей репродукции называется клеточным циклом.

Ткани и органы состоят из различных клеток, которые имеют свой период существования. Каждая из них растет и развивается, чтобы обеспечивать жизнедеятельность организма. Длительность митотического периода различна: клетки крови и кожи входят в процесс деления каждые 24 часа, а нейроны способны к репродукции только у новорожденных, а затем вовсе утрачивают способность к размножению.

Существует 2 вида деления — прямое и непрямое. Соматические клетки размножаются непрямым путем, гаметам или половым клеткам присущ мейоз (прямое деление).

Митоз — непрямое деление

Митотический цикл

Митотический цикл включает 2 последовательных этапа: интерфазу и митотическое деление.

Интерфаза (стадия покоя) – подготовка клетки к дальнейшему разделению, где совершается дублирование исходного материала, с последующим его равномерным распределением между новообразованными клетками. Она включает 3 периода:

• • Пресинтетический (G-1) G – от английского gar, то есть промежуток, идет подготовка к последующему синтезу ДНК, выработка ферментов. Экспериментально проводилось ингибирование первого периода, вследствие чего клетка не вступала в следующую фазу.
  • Синтетический (S) — основа клеточного цикла. Происходит репликация хромосом и центриолей клеточного центра. Только после этого клетка может перейти к митозу.
  • Постсинтетический (G-2) или премитотический период — происходит накопление иРНК, которая нужна для наступления собственно митотического этапа. В G-2 периоде синтезируются белки (тубулины) – основная составляющая митотического веретена.

После окончания премитотического периода начинается митотическое деление. Процесс включает 4 фазы:

1. Профаза – в этот период разрушается ядрышко, растворяется мембрана ядра (нуклеолема), центриоли располагаются на противоположных полюсах, формируя аппарат для деления. Имеет две подфазы:
   • ранняя — видны нитеобразные тела (хромосомы), они еще не четко отделены друг от друга;
   • поздняя — прослеживаются отдельные части хромосом.
2. Метафаза – начинается с момента разрушения нуклеолемы, когда хромосомы хаотично лежат в цитоплазме и только начинают двигаться к экваториальной плоскости. Между собой все пары хроматид связаны в месте центромеры.
3. Анафаза – в один момент разобщаются все хромосомы и движутся к противоположным точкам клетки. Это короткая и очень важная фаза, поскольку именно в ней происходит точный раздел генетического материала.
4. Телофаза – хромосомы останавливаются, снова образуется ядерная мембрана, ядрышка. Посередине образуется перетяжка, она делит тело материнской клетки на две дочерние, завершая митотический процесс. В новообразованных клетках снова начинается G-2 период.

Мейоз — прямое деление

Мейоз — прямое деление

Существует особый процесс репродукции, встречающийся только в половых клетках (гаметах) – это мейоз (прямое деление). Отличительной чертой для него является отсутствие интерфазы. Мейоз из одной исходной клетки дает четыре, с гаплоидным набором хромосом. Весь процесс прямого деления включает два последовательных этапа, которые состоят из профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Перед началом профазы у половых клетках происходит удвоение исходного материала, таким образом, она становится тетраплоидной.

Профаза 1:

1. Лептотена — хромосомы просматриваются в виде тоненьких ниток, происходит их укорочение.
2. Зиготена — стадия конъюгации гомологичных хромосом, как следствие образуются биваленты. Конъюгация важный момент мейоза, хромосомы максимально сближаются друг с другом, чтобы осуществить кроссинговер.
3. Пахитена — происходит утолщение хромосом, их все большее укорочение, идет кроссинговер (обмен генетической информацией между гомологичными хромосомами, это основа эволюции и наследственной изменчивости).
4. Диплотена – стадия удвоенных нитей, хромосомы каждого бивалента расходятся, сохраняя связь только в области перекреста (хиазмы).
5. Диакинез — ДНК начинает конденсироваться, хромосомы становятся совсем короткими и расходятся.

• Профаза заканчивается разрушением нуклеолемы и формированием веретена деления.
• Метафаза 1: биваленты расположены посередине клетки.
• Анафаза 1:к противоположным полюсам движутся удвоенные хромосомы.
• Телофаза 1:завершается процесс деления, клетки получают по 23 бивалента.
• Без последующего удвоения материала клетка вступает во второй этап деления.
• Профаза 2: снова повторяются все процессы, которые были в профазе 1,а именно конденсация хромосом, что хаотично располагаются между органеллами.
• Метафаза 2: две хроматиды, соединенные в месте перекреста (униваленты), располагаются в экваториальной плоскости, создавая пластинку, названную метафазной.
• Анафаза 2: — унивалент разделяется на отдельные хроматиды или монады, и они направляются к разным полюсам клетки.

Телофаза 2: процесс деления завершается, формируется ядерная оболочка, и каждая клетка получает по 23 хроматиды.

Мейоз – важный механизм в жизни всех организмов. В результате такого деления мы получаем 4 гаплоидные клетки, которые имеют половину нужного набора хроматид. Во время оплодотворения две гаметы образуют полноценную диплоидную клетку, сохраняя присущей ей кариотип.

Сложно представить наше существования без мейотического деления, иначе все организмы с каждым последующим поколение получали бы удвоенные наборы хромосом.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (6

Источник: https://animals-world.ru/delenie-kletok/

Значение митоза биологическое: особенности каждой фазы деления клеток, отличия процесса от мейоза

Главная > Наука > Биология > Стадии и биологическое значение митоза

Одним из наиболее важных процессов в каждом живом организме является постепенный рост тканей с помощью раздвоения их единиц. В науке его называют митозом. Большинство единиц в эукариотическом организме делятся именно таким способом.

В результате образуются новые ткани, продолжается жизнь организма. Биологическое значение митоза для человека и природы велико, поэтому процесс тщательно исследуется на протяжении многих лет.

Что такое митоз

Митоз представляет собой сложный биологический процесс, во время которого происходит непрямое деление клетки в живом организме. Подобное раздвоение считается наиболее распространенным, позволяет обеспечить рост тканей.

История исследования

Первая информация о митозе стала известна еще в 70-х годах XIX века. Определение процессу дал немецкий исследователь Вальтер Флемминг. В работах русского ученого Эдмунда Руссова, которые датированы 1872 годом, присутствует упоминание об анафазных и метафазных пластинках. Эти вещества состояли из отдельных хромосом, что послужило поводом для дальнейшего исследования.

В 1873 году изучением деления единиц эукариотических организмов занялся немецкий зоолог Антон Шнейдер. Он еще более подробно описал процесс. В следующем году ученый Чистяков выдвинул свою теорию. Однако ни одному из специалистов не удалось точно и последовательно описать деление.

Далее специалисты изучали клеточный цикл на примере различных живых организмов, исследовали особенности митоза, вещества, стимулирующие его. Во время лабораторных опытов стало известно, что катализатором митотического деления является белок циклин, обнаруженный во всех эукариотических организмах. На каждой стадии концентрация этого элемента может увеличиваться и уменьшаться.

Для каких клеток типично

Еще во время исследования смысла митоза, его стадий и особенностей специалисты отметили, что такой тип деления характерен не для всех единиц.

При детальном изучении было выявлено, что только эукариотические, или ядерные, клетки делятся таким способом. Клетки прокариот размножаются другим методом.

Стадии

Продолжительность митоза в разных организмах отличается. Обычно у растений она составляет 2—3 часа, у животных и человека — около 60 минут. Это время занимает всего 10 % от общей длительности жизненного цикла клетки.

Он представляет собой процесс, во время которого происходит формирование и деление единицы ткани в живом организме. Состоит из нескольких стадий: пресинтетической, синтетической, постсинтетической и собственно деления.

Первые три стадии относятся к интерфазе митоза.

Ученые выделяют несколько стадий, которые изучаются в рамках школьной программы биологии:

1. Профаза характеризуется растворением ядрышка и ядерной оболочки единицы. После этого происходит расхождение центриолей, формирование микротрубочек. Далее происходит концентрация хроматид в хромосомах, увеличение их количества, формирование основной части новой клетки.
2. Метафаза сопровождается формированием метафазной пластинки, выстраиванием хроматид в своеобразное веретено. Дополнительно на этом этапе нити центриолей растягиваются к полюсам клетки и прикрепляются к центромерам.
3. Анафаза считается наиболее короткой и сопровождается расхождением пары хроматид и хромосом по разным полюсам. В этот период начинается их самостоятельное существование.
4. Телофаза является контрольным этапом раздвоения. Хромосомы, образовавшиеся во время предыдущих стадий, приобретают обычный размер, обрастают новой ядерной оболочкой, внутри которой образуется ядрышко. Нити веретена постепенно исчезают. После этого начинается увеличение цитоплазмы.

Каждая фаза протекает в организме растений и животных по-разному.

Существуют также нетипичные формы. Наиболее распространенным считается амитоз. Процесс характеризуется быстрым и прямым раздвоением ядра с одновременным сохранением числа хромосом и ядрышка. В результате получается двухъядерная клетка.

Эндомитоз характеризуется интенсивным ростом числа хромосом, образованием полиплоидных единиц, способных провоцировать мутацию.

Отличия от мейоза

Мейоз представляет собой процесс деления гамет или половых клеток. В результате получается 4 гаметы. В организме человека все единицы делятся путем митоза и только половые клетки — с помощью мейоза.

Основными отличиями митоза от мейоза будут следующие:

• при митозе получается 2 клетки, при мейозе — 4;
• первый необходим для получения соматических клеток, второй — половых;
• при митозе образовавшиеся дочерние клетки идентичны предыдущим, при мейозе — разные;
• количество хромосом в первом случае сохраняется, при мейозе увеличивается в 2 раза;
• профаза мейоза существенно отличается от этого же этапа при другом делении;
• в интерфазе мейоза не происходит удвоение хромосом.

Роль мейоза в функционировании и развитии всех систем человека велика, но оба процесса кардинально отличаются.

Биологическое значение

Биологическое значение митотического деления и сегодня изучается специалистами по всему миру. Но ученые определили важность процесса для природы и человека.

Для человека

Без подобного размножения единиц человеческого организма невозможно нормальное существование.

Основная важность процесса заключается в следующем:

1. Благодаря митозу возможно развитие многоклеточного организма из одной зиготы, его рост и регенерация наружной оболочки при повреждении.
2. Возможность замещения погибших клеток новыми при повреждении слизистой оболочки органов пищеварительного тракта (кишечника, желудка).
3. Обновление красных кровяных телец, жизненный цикл которых длится не более 4 месяцев.
4. Возможность сохранения числа хромосом в клетках тела.
5. Специалисты с помощью деления могут изучать кариотип организма человека или животного, растения.

Именно благодаря процессу происходит развитие жизни на планете и сохранение определенного вида с его особенностями.

Для природы

Для многих животных подобное размножение единиц тканей позволяет восстанавливать некоторые части тела. Регенерация свойственна ящерицам, морским звездам и некоторым другим организмам.

У многих млекопитающих пищеварительная система устроена так же, как и у человека, поэтому замещение пострадавших единиц слизистой оболочки желудка и кишечника происходит аналогичным образом. Растения благодаря процессу способны размножаться с помощью почкования (бесполое размножение) и вегетативным способом. В результате появляются организмы с таким же набором хромосом.

Видео

Из видео можно узнать о росте единиц тканей более подробно.

Отзывы и комментарии

Источник: https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/znachenie-mitoza.html

Сходство и различие между митозом и мейозом

Митоз (наряду со стадией цитокинеза) — процесс, в результате которого эукариотическая соматическая клетка (или клетка тела) делится на две идентичные диплоидные клетки.

Мейоз — другой тип деления клеток, который начинается с одной клетки, имеющей правильное количество хромосом и заканчивается образованием четырех клеток с  уменьшенным в двое количеством хромосом (гаплоидные клетки).

У людей практически все клетки подвергаются митозу. Единственными клетками человека, которые делятся при помощи мейоза, являются гаметы или половые клетки (яйцеклетка у женщин и сперма у мужчин).

Гаметы имеют только половину хромосом относительно клеток тела, потому что когда половые клетки сливаются во время оплодотворения, результирующая клетка (называемая зиготой) имеет правильное количество хромосом. Вот почему потомство представляет собой смесь генетики матери и отца (гаметы отца содержат одну половину хромосом, а гаметы матери — другую).

Хотя митоз и мейоз дают очень разные результаты, эти процессы довольно схожи и протекают с небольшими различиями на основных этапах. Давайте разберем основные отличия митоза и мейоза, чтобы лучше понять, как они работают.

Оба процесса начинаются после того, как клетка проходит через интерфазу и синтезирует ДНК на стадии S-фазы (или фазы синтеза). В этот момент каждая хромосома состоит из сестринских хроматид, которые удерживаются вместе центромерами.

Сестринские хроматиды идентичны друг другу. Во время митоза клетка проходит М-фазу (или митотическую фазу) только один раз, образуя в общей сложности две идентичные диплоидные клетки. В мейозе происходит два раунда М-фазы, поэтому конечным результатом являются четыре гаплоидные клетки, которые не идентичны.

Этапы митоза и мейоза

Существует четыре (некоторые источники выделяют пять) фаз митоза и в общей сложности восемь фаз мейоза (или четыре, повторяющихся дважды). Поскольку мейоз проходит через два этапа, он делится на мейоз I и мейоз II.

На каждой стадии митоза и мейоза происходит много изменений в клетке, но у них очень похожие, если не идентичные, важные события на каждой из фаз.

Довольно легко осуществить сравнение митоза и мейоза, если учитывать эти наиболее важные изменения.

Профаза

Первый этап называется профазой в митозе и профазой I в мейозе I (или профаза II мейозе II). Во время профазы ядро ​​готовится к делению. Это означает, что ядерная оболочка разрушается и начинают конденсироваться хромосомы.

Кроме того, веретено деления формируется в центриоле клетки, что помогает с разделением хромосом на более поздних стадиях. Это все, что происходит в митотической профазе, профазе I и обычно в профазе II.

Как правило, в начале профазы II ядерная оболочка отсутствует, а хромосомы уже конденсированы из профазы I.

Процесс, называемый пересечением, может происходить во время профазы I. Это происходит, когда гомологичные хромосомы перекрываются и обмениваются генетическим материалом.

Фактические части одной из сестринских хроматид ломаются и снова присоединяются к другому гомологу.

Цель пересечения заключается в дальнейшем увеличении генетического разнообразия, поскольку аллели для этих генов теперь находятся на разных хромосомах и могут быть помещены в разные гаметы в конце мейоза II.

Метафаза

В метафазе хромосомы собираются выстраиваться на экваторе или в середине клетки, а вновь сформированное веретено деление прикрепляется к этим хромосомам, чтобы подготовиться к их разделению.

В митотической метафазе и метафазе II веретено крепится к каждой стороне центромеров, которые вместе держат сестринские хроматиды. Однако в метафазе I веретено присоединяется к различным гомологичным хромосомам в центромере.

Поэтому в митотической метафазе и метафазе II волокна веретена деления с каждой стороны клетки связаны с одной и той же хромосомой.

Анафаза

Анафаза — это этап, на котором происходит физическое расщепление.

В митотической анафазе и анафазе II сестринские хроматиды раздвигаются и перемещаются в противоположные стороны клетки путем укорачивания веретена деления.

Поскольку микротрубочки веретена во время метафазы прикрепленны к кинетохорам в центромере по обе стороны от одной и той же хромосомы, они разрывает хромосому на две отдельные хроматиды.

Митотическая анафаза отделяет одинаковые сестринские хроматиды, поэтому идентичная генетика будет в каждой клетке. В анафазе I сестринские хроматиды, не идентичны, так как подверглись переходу во время профазы I. В анафазе I сестринские хроматиды остаются вместе, но гомологичные пары хромосом раздвигаются и переносятся на противоположные полюса клетки.

Телофаза

Заключительный этап клеточного цикла называется телофазой. В митотической телофазе и телофазе II большая часть того, что было сделано во время профазы, будет отменено. Веретено деление разрушается и исчезает, образовывается ядерная оболочка, хромосомы распутываться, а клетка готовится к разделению во время цитокинеза.

В этот момент митотическая телофаза переходит в цитокинез, результатом которого будут две идентичные диплоидные клетки. Телофаза II уже прошла одно деление в конце мейоза I, поэтому она войдет в цитокинез, чтобы сделать в общей сложности четыре гаплоидных клетки.

В телофазе I подобные события наблюдаться в зависимости от типа клетки. Веретено разрушается, но новая ядерная оболочка не формируется,  а хромосомы могут оставаться плотно спутанными.

Кроме того, некоторые клетки переходят сразу в профазу II вместо разделения на две клетки посредством цитокинеза.

Таблица основных различий между митозом и мейозом

Сравниваемые характеристики	Митоз	Мейоз
Деление клеток	Соматическая клетка делится один раз. Цитокинез (разделение цитоплазмы) происходит в конце телофазы.	Половая клетка, как правило делится дважды. Цитокинез происходит в конце телофазы I и телофазы II.
Дочерние клетки	Производится две дочерние диплоидные клетки, содержащие полный набор хромосом.	Производится четыре дочерние клетки. Каждая клетка представляет собой гаплоид, содержащий половину числа хромосом от родительской клетки.
Генетическая композиция	Полученные в митозе дочерние клетки являются генетическими клонами (они генетически идентичны). Не происходит рекомбинации или перекрестка.	Полученные в мейозе дочерние клетки содержат различные комбинации генов. Генетическая рекомбинация происходит в результате случайной сегрегации гомологичных хромосом в разные клетки и путем перехода (переноса генов между гомологичными хромосомами).
Длительность профазы	Во время первой митотической стадии, известной как профаза, хроматин конденсируется в дискретные хромосомы, ядерная оболочка ломается, а волокна веретена деления формируются на противоположных полюсах клетки. Клетка проводит меньше времени в профазе митоза, чем клетка в профазе I мейоза.	Профаза I состоит из пяти этапов и длится дольше, чем профаза митоза. Этапы мейотической профазы I включают: лептотен, зиготен, пахитен, диплотен и диакинез. Эти пять стадий не происходят при митозе. Генетическая рекомбинация и скрещивание происходят во время профазы I.
Образование тетрада (бивалента)	Тетрада не образовывается.	В профазе I пары гомологичных хромосом выстраиваются близко друг к другу, образуя так называемую тетраду, которая состоит из четырех хроматид (два набора сестринских хроматид).
Согласование хромосом в метафазе	Сестринские хроматиды (дублированная хромосома, состоящая из двух идентичных хромосом, соединенных в области центромера) выровнены на метафазной пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов клетки).	Тетрада гомологичных хромосом выравнивается на метафазной пластинке в метафазе I.
Разделение хромосом	Во время анафазы сестринские хроматиды разделяются и начинают мигрировать к противоположным полюсам клетки. Отделяемая сестринская хроматида становится полной хромосомой дочерней клетки.	Гомологичные хромосомы мигрируют к противоположным полюсам клетки во время анафазы I. Сестринские хроматиды не разделяются в анафазе I.

Митоз и мейоз в эволюции

Обычно мутации в ДНК соматических клеток, которые подвергаются митозу, не передаются потомству и поэтому не применимы к естественному отбору и не способствуют эволюции вида.

Однако ошибки в мейозе и случайное смешивание генов и хромосом в течение всего процесса, действительно способствуют генетическому разнообразию и приводит к эволюции.

Пересечение создает новую комбинацию генов, которые могут кодировать благоприятную адаптацию.

Наконец, случайное оплодотворение также может увеличить генетическое разнообразие. Поскольку в конце мейоза II образовывается четыре генетически разных гамета, которые фактически используются во время оплодотворения.

По мере того, как имеющиеся признаки смешиваются и передаются, естественный отбор воздействует на них и выбирает наиболее благоприятные адаптации в качестве предпочтительных фенотипов индивидуумов.

Источник: https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/shodstvo-i-razlichie-mezhdu-mitozom-i-mejozom