Митоз
Митоз — деление ядра эукариотической клетки, при котором из одной материнской клетки образуются две генетически сходные дочерние клетки. В ходе митоза сохраняется число хромосом, а затем обычно происходит цитокинез — разделение цитоплазмы.
Митоз — непрямое деление клетки, включающее последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом в интерфазе происходит удвоение ДНК, поэтому каждая хромосома к началу деления состоит из двух сестринских хроматид.
Место митоза в клеточном цикле
Клеточный цикл состоит из интерфазы и периода деления. Интерфаза включает рост клетки, синтез веществ и удвоение ДНК. Митоз начинается после завершения подготовки. Важно не путать удвоение ДНК с увеличением числа хромосом: после репликации каждая хромосома становится двухроматидной, но число хромосом по центромерам остаётся прежним.
| Период | Главное событие | Состояние генетического материала |
|---|---|---|
| Интерфаза | Рост и удвоение ДНК | Хромосомы ещё не видны как отдельные плотные тельца |
| Профаза | Спирализация хромосом, формирование веретена деления | Каждая хромосома состоит из двух хроматид |
| Метафаза | Выстраивание хромосом в центре клетки | Двухроматидные хромосомы расположены по экватору |
| Анафаза | Разделение сестринских хроматид | Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами |
| Телофаза | Образование двух ядер | В каждом ядре одинаковый набор хромосом |
| Цитокинез | Разделение цитоплазмы | Формируются две дочерние клетки |
Реті фаз митоза: профаза → метафаза → анафаза → телофаза. Для запоминания можно использовать первые буквы: П–М–А–Т.
Фазы митоза
В профазе хроматин спирализуется, поэтому становятся заметны хромосомы. Ядрышко исчезает, ядерная оболочка постепенно разрушается, а формируется веретено деления. Его микротрубочки прикрепляются к участкам хромосом в области центромеры. У животных в организации веретена участвует клеточный центр.
В метафазе двухроматидные хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Это положение важно: нити веретена деления прикреплены к сестринским хроматидам с противоположных сторон и смогут развести их в разные полюса.
В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и движутся к противоположным полюсам. С этого момента каждая хроматида считается самостоятельной дочерней хромосомой. Анафаза — ключевая фаза равномерного распределения генетического материала.
В телофазе хромосомы достигают полюсов и деспирализуются. Вокруг каждого набора хромосом формируется ядерная оболочка, появляются ядрышки, веретено деления разрушается. Затем или одновременно с телофазой начинается цитокинез: у животных клетка перетягивается, а у растений формируется клеточная пластинка.
- П — Спирализация хромосом и формирование веретена деления
- М — Хромосомы выстраиваются по экватору клетки
- А — Сестринские хроматиды расходятся к полюсам
- Т — Формируются два ядра
В какой фазе сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами?
Распределение хромосом и наборы
Главный результат митоза — точное распределение копий генетического материала. Если материнская клетка имела диплоидный набор \(2n\), то после удвоения ДНК перед митозом число хромосом остаётся \(2n\), но количество хроматид удваивается. После анафазы каждая дочерняя клетка получает набор \(2n\).
| Момент | Число хромосом в одной клетке | Число хроматид в одной клетке |
|---|---|---|
| До удвоения ДНК | \(2n\) | \(2n\) |
| После удвоения ДНК | \(2n\) | \(4n\) |
| После анафазы, временно в одной клетке | \(4n\) | \(4n\) |
| В каждой дочерней клетке | \(2n\) | \(2n\) |
Число хромосом определяют по числу центромер, а не по числу хроматид и не по числу молекул ДНК. До разделения центромеры две хроматиды составляют одну хромосому; после разделения — две хромосомы.
В исходной клетке адам \(2n=46\). Сколько хромосом и хроматид будет в клетке перед митозом и в каждой дочерней клетке?
Неверно говорить: «после удвоения ДНК число хромосом удвоилось». Правильно: число хромосом сохраняется, а число хроматид и молекул ДНК увеличивается в два раза.
Биологическое значение митоза
Митоз обеспечивает рост многоклеточного организма: новые клетки образуются из исходных и сохраняют тот же набор хромосом. Он также необходим для восстановления повреждённых тканей и замены старых клеток. У некоторых организмов митоз лежит в основе бесполого размножения, например почкования или вегетативного размножения растений.
- Рост организма за счёт увеличения числа клеток.
- Регенерация и заживление повреждений.
- Обновление клеток кожи, эпителия кишечника и кроветворной ткани.
- Бесполое размножение у ряда организмов.
- Сохранение постоянства числа хромосом в ряду клеточных поколений.
Дочерние клетки обычно генетически идентичны материнской клетке и друг другу. Отличия могут возникать из-за мутаций, ошибок копирования ДНК или изменений условий среды, но сам механизм митоза направлен на точное копирование и распределение наследственного материала. В отличие от митоза, мейоз приводит к образованию клеток с уменьшенным набором хромосом и создаёт генетическое разнообразие.
Сначала определите, о какой фазе говорится. Затем выясните, разделились ли центромеры. Если нет — хромосома двухроматидная; если да — хроматиды стали самостоятельными хромосомами. Только после этого подсчитывайте наборы.
Quick-test
Проверь понимание темы
Главное
- Митоз включает профазу, метафазу, анафазу и телофазу; после него обычно происходит цитокинез.
- Перед митозом ДНК удваивается, но число хромосом не изменяется.
- В анафазе центромеры делятся, а сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.
- Каждая дочерняя клетка получает одинаковый набор хромосом и генетически сходна с материнской.
- Митоз обеспечивает рост, регенерацию, обновление тканей и бесполое размножение.