Деление растительной клетки
Деление растительной клетки обеспечивает рост организма, образование новых тканей и восстановление повреждённых участков. Основной способ деления соматических клеток — митоз, после которого из одной материнской клетки образуются две генетически почти одинаковые дочерние клетки; особенность растений состоит в образовании клеточной пластинки вместо перетяжки цитоплазмы.
Клеточный цикл и подготовка к митозу
Растительная клетка проходит клеточный цикл — промежуток от одного деления до следующего. Он включает интерфазу и митоз. Интерфаза не является периодом покоя: клетка растёт, синтезирует белки и органоиды, удваивает ДНК и подготавливается к разделению цитоплазмы.
| Период | Что происходит |
|---|---|
| G1, пресинтетический период | Рост клетки, образование белков и органоидов; каждая хромосома состоит из одной хроматиды. |
| S, синтетический период | Удвоение ДНК; каждая хромосома становится двухроматидной. |
| G2, постсинтетический период | Окончательная подготовка к митозу, накопление веществ и энергии. |
| Митоз и цитокинез | Распределение хромосом и разделение цитоплазмы между дочерними клетками. |
Митоз — это непрямое деление клетки, при котором сначала равномерно распределяется удвоенный наследственный материал, а затем разделяется цитоплазма. В результате образуются две дочерние клетки с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки перед удвоением ДНК.
Фазы митоза
Митоз состоит из профазы, метафазы, анафазы и телофазы. После телофазы обычно завершается цитокинез — разделение цитоплазмы. Ядро растительной клетки играет центральную роль: именно в нём находятся хромосомы, которые должны быть точно распределены между дочерними клетками.
- П — Хроматин спирализуется, становятся видимыми хромосомы; ядерная оболочка постепенно исчезает, формируется веретено деления.
- М — Двухроматидные хромосомы выстраиваются по экватору клетки.
- А — Сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам и становятся самостоятельными хромосомами.
- Т — У полюсов формируются два ядра, хромосомы деспирализуются; начинается или завершается цитокинез.
- В профазе хромосомы становятся компактными, поэтому их легче перемещать и распределять.
- В метафазе каждая хромосома прикрепляется к нитям веретена деления.
- В анафазе центромеры делятся, а сестринские хроматиды расходятся к разным полюсам.
- В телофазе наследственный материал оказывается в двух будущих ядрах.
При обычном митозе число хромосом в дочерних клетках сохраняется: если материнская клетка была диплоидной (\(2n\)), каждая дочерняя клетка также получает набор \(2n\). При этом ДНК перед делением удваивается, но после распределения возвращается к исходному количеству на клетку.
В какой фазе митоза сестринские хроматиды становятся самостоятельными хромосомами и расходятся к полюсам?
Цитокинез и клеточная пластинка
У животных цитоплазма разделяется перетяжкой клеточной мембраны. У растений этому мешает прочная клеточная стенка, поэтому используется другой механизм. В центре клетки между двумя дочерними ядрами формируется клеточная пластинка.
В область экватора клетки перемещаются пузырьки, главным образом образованные цитоплазмой с участием аппарата Гольджи. Пузырьки сливаются друг с другом и образуют пластинку. Она разрастается от центра к боковым стенкам, то есть центробежно. Постепенно пластинка соединяется с материнской клеточной стенкой и разделяет цитоплазму на две части.
| Этап | Результат |
|---|---|
| Формирование фрагмопласта | Микротрубочки и другие элементы направляют пузырьки к экватору клетки. |
| Слияние пузырьков | Возникает первичная клеточная пластинка. |
| Рост пластинки | Пластинка расширяется от центра к периферии. |
| Созревание перегородки | Формируются срединная пластинка, новые клеточные стенки и участки межклеточных контактов. |
Сначала в пластинке накапливаются вещества, из которых формируется срединная пластинка. Затем по обе стороны от неё откладываются компоненты новых клеточных стенок. Между дочерними клетками сохраняются плазмодесмы — тонкие цитоплазматические каналы, обеспечивающие связь соседних клеток.
Клеточная пластинка у растений возникает в центре клетки и растёт к периферии. Она становится основой перегородки между дочерними клетками. Это главное отличие цитокинеза растительных клеток от цитокинеза животных.
Разобранный пример: подсчёт хромосом и ДНК
В клетке растения диплоидный набор составляет \(2n=14\). Сколько хромосом и молекул ДНК находится в одной клетке в метафазе митоза и в каждом дочернем ядре после завершения митоза?
Показать краткий ответ Ответ
В метафазе: 14 хромосом и 28 молекул ДНК. После митоза в каждом дочернем ядре: 14 хромосом и 14 молекул ДНК.
Не путайте число хромосом с числом хроматид или молекул ДНК. После удвоения ДНК число хромосом не увеличивается: увеличивается число хроматид. Также нельзя говорить, что клеточная пластинка образуется снаружи внутрь: у растений она формируется в центре и растёт к периферии.
Значение деления растительных клеток
Митоз необходим для роста растения: новые клетки образуются в образовательных тканях, или меристемах. За счёт деления и последующего роста клеток увеличиваются размеры корня, побега и боковых органов. Ксилема и флоэма также формируются из клеток-предшественников, которые делятся и специализируются.
- Рост организма и отдельных органов за счёт увеличения числа клеток.
- Замена погибших или повреждённых клеток.
- Формирование новых тканей и органов.
- Вегетативное размножение, при котором потомство обычно генетически сходно с материнским растением.
- Сохранение постоянства наследственного материала в соматических клетках.
После митоза дочерние клетки могут продолжить делиться, увеличиться в размерах или дифференцироваться. Например, клетки образовательной ткани дают начало клеткам проводящих, покровных и основных тканей. Поэтому митоз не только увеличивает число клеток, но и создаёт основу для развития всего растения.
Итоговая проверка
Главное
- Митоз включает профазу, метафазу, анафазу и телофазу; перед ним ДНК удваивается в S-периоде интерфазы.
- В анафазе сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам, а дочерние клетки получают одинаковый набор хромосом.
- При цитокинезе растений образуется клеточная пластинка: она возникает в центре клетки и растёт к периферии.
- Клеточная пластинка становится основой перегородки, новых клеточных стенок и срединной пластинки между дочерними клетками.
- Деление необходимо для роста, развития, восстановления тканей и вегетативного размножения растений.