Митоз –mitos (греч. - нити) – непрямое деление клетки, универсальный способ деления эукариотических клеток.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом - ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукариотической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации; б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации; в) регуляцию считывания наследственной информации; г) удвоение генетического материала; д) передачу его от материнской клетки дочерним.

Митоз – непрерывный процесс, который делится на фазы.

В митозе можно выделить четыре фазы . Главные события по отдельным фазам представлены ниже.

Фаза митоза	Содержание изменений
Профаза (0,60 времени от всего митоза, 2n4c)	Увеличивается объем ядра. Хромосомы спирализуются, становятся видимыми, укорачиваются, утолщаются, приобретают вид нитей. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой сети. Резко сокращается число полисом. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления. Ядрышко разрушается. Ядерная оболочка растворяется, хромосомы оказываются в цитоплазме
Метафаза (0,05 времени)	Спирализация достигает максимума. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Митотическое веретено полностью сформировано и состоит из нетей, соединяющих полюса с центромерами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы), соединенные в области кинетохора.
Анафаза (0,05 времени)	Центромеры разъединяются, связь между хроматидами нарушается, и они в качестве самостоятельных хромосом перемещаются к полюсам клетки со скоростью 0,2-5 мкм/мин. Движение хромосом обеспечивается взаимодействием центромерных участков хромосом с микротрубочками веретена деления. По завершении движения на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом.
Телофаза (0,3 времени)	Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы, состоящие из одной хроматиды, находятся у полюсов клетки. Они деспирализуются и становятся невидимы. Образуется ядерная оболочка, нити ахроматинового веретена распадаются. В ядре формируется ядрышко. Происходит деление цитоплазмы (цитотомия и цитокинез) и образование двух дочерних клеток. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки, впячиванием цитоплазматической мембраны от краев к центру. В клетках растений - в центре образуется мембранная перегородка, которая растет по направлению к стенкам клетки. После образования поперечной цитоплазматической мембраны у растений образуется целлюлярная стенка.

Биологическое значение митоза: образование клеток с наследственной информацией, которая качественно и количественно идентична информации материнской клетки. Обеспечение постоянства кариотипа в ряду поколений клеток. Митоз служит клеточным механизмом процессов роста и развития организма, его регенерации и бесполого размножения. Таким образом, митоз является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Патология митоза

Нарушения той или иной фазы митоза приводят к патологическим изменениям клеток. Отклонение от нормального течения процесса спирализации может привести к набуханию и слипанию хромосом. Иногда наблюдается отрыв участка хромосомы, который, если он лишен центромеры, не участвует в анафазном перемещении к полюсам и теряется. Отставать при движении могут отдельные хроматиды, что приводит к образованию дочерних ядер с несбалансированными хромосомными наборами. Повреждения со стороны веретена деления приводят к задержке митоза в метафазе, рассеиванию хромосом. При изменении количества центриолей возникают многополюсные или асимметричные митозы. Нарушение цитотомии приводит к появлению дву- и многоядерных клеток.

На основе митотического цикла возник ряд механизмов, с помощью которых в том или ином органе количество генетического материала и, следовательно, интенсивность обмена могут быть увеличены при сохранении постоянства числа клеток.

Эндомитоз. Удвоение ДНК клетки не всегда сопровождается ее разделением на две. Поскольку механизм такого удвоения совпадает с предмитотической редупликацией ДНК и оно сопровождается кратным увеличением количества хромосом, это явление получило название эндомитоза. При воздействии на клетки веществами разрушающими микротрубочки веретена, деление прекращается, а хромосомы будут продолжать цикл своих превращений: реплицироваться, что приведет к поэтапному образованию полиплоидных клеток – 4n, 8n и т.д. Такой процесс преобразований иначе называется эндорепродукцией. С генетической точки зрения, эндомитоз - геномная соматическая мутация. Способность клеток к эндомитозу используют в селекции растений для получения клеток с кратным набором хромосом. Для этого применяют колхицин, винбластин, разрушающие нити ахроматинового веретена. Полиплоидные клетки (а затем и взрослые растения) отличаются большими размерами, вегетативные органы из таких клеток крупные, с большим запасом питательных веществ. У человека эндорепродукция имеет место в некоторых гепатоцитах и кардиомиоцитах.

Политения. При политении в S-периоде в результате репликации и нерасхождения хромосомных нитей образуется многонитчатая, политенная структура. От митотических хромосом они отличаются большими размерами (длиннее в – 200 раз). Встречаются такие клетки в слюнных железах двукрылых насекомых, в макронуклеусах инфузорий. На политенных хромосомах видны вздутия, пуфы (места транскрипции) – выражение генной активности. Эти хромосомы – важнейший объект генетических исследований. Эндомитоз и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственного материала. В таких клетках в отличие от диплоидных гены повторены более чем два раза. Пропорционально увеличению числа генов растет масса клетки, что повышает ее функциональные возможности. В организме млекопитающих полиплоидизация с возрастом свойственна печеночным клеткам.

Аномалии митотического цикла . Митотический ритм, обычно адекватный потребности восстановления стареющих, погибших клеток, в условиях патологии может быть изменен. Замедление ритма наблюдается в стареющих или маловаскуляризированных тканях, увеличение ритма - в тканях при разных видах воспаления, гормональных воздействиях, в опухолях и др.

Аномалии развития митозов . Некоторые агрессивные агенты, действуя на фазу S, замедляют синтез и дупликацию ДНК. К ним относятся ионизирующая радиация, различные антиметаболиты (метатрексат, меркапто-6-пурин, флюоро-5-урацил, прокарбозин и др.). Их используют для противоопухолевой химиотерапии. Другие агрессивные агенты действуют на фазы митоза и препятствуют образованию ахроматического веретена. Они изменяют вязкость плазмы, не расщепляя нити хромосом. Такое цитофизиологическое изменение может повлечь за собой блокаду митоза в метафазу, а затем - острую смерть клетки, или митонекроз. Митонекрозы часто наблюдаются, в частности, в опухолевой ткани, в очагах некоторых воспалений с некрозом. Их можно вызвать при помощи подофиллина, который применяется при лечении злокачественных новообразований.

Аномалии морфологии митозов . При воспалении, действии ионизирующей радиации, химических агентов и особенно в злокачественных опухолях обнаруживаются морфологические аномалии митозов. Они связаны с тяжелыми метаболическими изменениями клеток и могут быть обозначены как «абортивные митозы». Примером такой аномалии служит митоз с анормальным числом и формой хромосом; трех-, четырех- и мультиполярные митозы.

Многоядерные клетки . Клетки, содержащие множество ядер, встречаются и в нормальном состоянии, например: остеокласты, мегакариоциты, синцитиотрофобласты. Но они поручаются часто и в условиях патологии - например: клетки Ланганса при туберкулезе, гигантские клетки инородных тел, множество опухолевых клеток. Цитоплазма таких клеток содержит гранулы или вакуоли, число ядер может колебаться от нескольких единиц до нескольких сотен, а объем отражён в названии - гигантские клетки. Происхождение их вариабельно: эпителиальные, мезенхимальные, гистиоцитарные. Механизм формирования гигантских многоядерных клеток различен. В одних случаях их образование обусловлено слиянием мононуклеарных клеток, в других оно осуществляется благодаря делению ядер без деления цитоплазмы. Считают также, что их образование может быть следствием некоторых аномалий митоза после облучения или введения цитостатиков, а также при злокачественном росте.

Амитоз

Прямое деление или амитоз – это деление клетки, у которой ядро находится в интерфазном состоянии. При этом не происходит конденсации хромосом и образования веретена деления. Формально амитоз должен приводить к появлению двух клеток, однако чаще всего он приводит к разделению ядра и появлению двух- или многоядерных клеток.

Начинается амитотическое деление с фрагментации ядрышек, вслед за этим делится перетяжкой ядро (или инвагинацией). Может быть множественное деление ядра, как правило, неравной величины (при патологических процессах). Многочисленные наблюдения показали, что амитоз встречается почти всегда в клетках отживающих, дегенерирующих и не способных дать в дальнейшем полноценные элементы. В норме амитотическое деление встречается в зародышевых оболочках животных, в фолликулярных клетках яичника, в гигантских клетках трофобластов. Положительное значение амитоз имеет в процессе регенерации тканей или органа (регенеративный амитоз). Амитоз в стареющих клетках сопровождается нарушениями биосинтетических процессов, включая репликацию, репарацию ДНК, а также транскрипцию и трансляцию. Изменяются физико-химические свойства белков хроматина ядер клеток, состав цитоплазмы, структура и функции органоидов, что влечет за собой функциональные нарушения на всех последующих уровнях – клеточном, тканевом, органном и организменном. По мере нарастания деструкции и угасания восстановления наступает естественная смерть клетки. Нередко амитоз встречается при воспалительных процессах и злокачественных новообразованиях (индуцированный амитоз).

Средняя образовательная школа № 33 имени Кайрата Рыскулбекова

Открытый урок по биологии

Тема: « Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза.»

9 «В» класс

Учитель: Калиева А.А.

Семей -2013 -2014 учебный год.

Урок № 16, 9 «В» класс по биологии.

Дата: 24.10.2013г

Тема: Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза.

Цель :

Образовательная : сформировать на уроке представление о митозе, как непрямом способе деления клетки; изучить фазы митоза и его биологическую роль; на примере деления клетки показать отражение закона диалектики отрицание отрицания.

Развивающая : способствовать развития аналитического мышления и познавательного интереса учащихся, развивать память, внимание, наблюдательность; способствовать формированию у учащихся интеллектуальных умений.

Воспитательная : воспитывать гуманное отношение к природе; уважение к чужому труду; ответственность за результат учебного труда, чувство аккуратности и добросовестности.

Задачи:

Образовательные : сформировать умение отличать митоз от других способов деления клеток; различать фазы митоза по происходящим в них процессам; уметь воспроизводить их на бумаге; уметь применять полученные знания о митозе для объяснения значения этого процесса в жизни организмов.

Развивающие : развивать умение анализировать явления,делать сравнительный анализ разных фаз митоза делать логические выводы; развивать навык работы с текстовыми таблицами; развитие внимательности при поиске ошибок.

Воспитательные : стремиться формировать материалистическое мировоззрение; воспитывать умение общаться друг с другом;,; воспитывать познавательную самостоятельность и поддерживать интерес к предмету.

Оборудование : компьютер, интерактивное пособие по теме «Митоз» таблица « Митоз» , схематическое изображение разных фаз митоза, картинки смайликов.

Ход урока:

I . Организация начала занятия. (1-2 мин).

Подготовка учащихся к работе на занятии: приветствие; проверка готовности учащихся к занятию, быстрое включение их в деловой ритм.

II . Проверка выполнения домашнего задания (10- 15 мин).

Для начала немного повторим, вспомним,что мы уже знаем

Беседа по вопросам, которые необходимо вспомнить для изучения нового материала

Что вы знаете о делении клетки? (деление–это жизненное свойство клетки);

Что такое клеточный центр? (органоид, содержащий две центриоли, состоящих из микротрубочек);

Что такое ДНК? (хранитель наследственной информации);

Что такое редупликация ДНК? (удвоение молекул ДНК);

Что такое хромосомы? (органоиды – носители наследственной информации);

Что такое диплоидный набор хромосом? (двойной набор, характерный для соматических клеток);

Что такое гаплоидный набор хромосом? (одинарный, характерный для половых клеток).

В ходе беседы проводится работа по коррекции знаний.

Итак, вы успешно справились с вопросами, и мы переходим к изучению нового материала.

Сегодня мы с вами познакомимся с процессом деления клетки – митозом, узнаем, что такое жизненный цикл клетки.

Ребята, как вы думаете, какие качества должны быть присущи современному человеку, чтобы он мог добиться успеха? (трудолюбие, ответственность, целеустремлённость, профессионализм). Вы правы, все эти качества потребуются нам на сегодняшнем уроке.

Эпиграфом к нашему уроку мне хотелось бы взять слова немецкого поэта Г.Э.Лессинга

« Спорьте, заблуждайтесь, ошибайтесь, но, ради Бога, размышляйте, и хотя и криво, да сами » . (Слайд № 1)

Тема нашего урока : Митоз как основа бесполого размножения, его фазы. Биологическая сущность митоза. ( Слайд №2). (20 мин)

Цели урока:

Познакомиться с особенностями митоза и его биологической ролью в природе.

Раскрыть особенности протекания каждой фазы митоза.

Рассмотреть механизмы, обеспечивающие генетическую идентичность дочерних клеток. (слайд № 3)

III . Объяснение нового материала . (Слайд №4)

Один из способов бесполого размножения, изученных нами это, деление. В биологии процессы подчиняются законам философии. Мы с вами уже встречались с законом борьбы и единства противоположности, когда изучали катаболизм и анаболизм. А есть ещё другой закон - закон отрицание отрицания. Проросток отрицает семя, а новая клетка – старую. Деление – это увеличение числа клеток. (Открываю слайд с делящимися клетками), основа размножения и развития. Из одной старой большой дряхлой клетки в результате деления получается две молодые юные клетки, которые начинают расти, увеличиваться в размерах, выполнять свойственные им функции и, наконец, приступают к делению – заканчивается их жизненный цикл. Следовательно, жизненный цикл клетки или по-другому клеточный цикл это-

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ – ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОБЫТИЙ ПРОИСХОДЯЩИХ МЕЖДУ ОБРАЗОВАНИЕМ КЛЕТКИ И ЕЁ СЛЕДУЮШИМ ДЕЛЕНИЕМ ИЛИ СМЕРТЬЮ . (Слайд № 5)

Существуют 3 стадии клеточного цикла: Слайд №6)

1.ИНТЕРФАЗА

2.МИТОЗ (КАРИОКИНЕЗ)

3.ЦИТОКИНЕЗ (ДЕЛЕНИЕ ЦИТОПЛАЗМЫ)

Начинается клеточный цикл с интерфазы. Это самая большая фаза. В ней происходят 3 важных этапа.

1.ИНТЕРФАЗА - это непосредственно жизнь клетки, во время которой клетка выполняет свойственные ей функции, ради чего появилась на свет, осуществляет клеточный метаболизм, биосинтез,проводит процессы транскрипции и трансляции, образует митохондрии, хлоропласты и др. клеточные органоиды. (прикрепляю схематическое изображение).

2. В конце интерфазы клетка начинает готовиться к делению. При этом происходит удвоение (репликация) ДНК, укорачивание нитей ДНК за счёт их спирализации. Ведь нить ДНК длиной ок. 2-х метров и она так компактно укладывается, что хромосомы уже становятся хорошо видимыми в световой микроскоп. (прикрепляю схематическое изображение)

А теперь давайте вспомним, сколько хромосом содержит человеческая клетка? 46. Следовательно, одна клетка содержит 46 хромосом, и разделившись, сколько хромосом будут содержать дочерние клетки?

23 23

Логично, но если каждая клетка разделится ещё пополам, то будет дробное число и т.д.

Значит, на макушке у на одно число хромосом, а на пятках другое? Вы согласны? Нет? А как же тогда выйти из положения? Как получить во всем организме одинаковое число хромосом не нарушая законов математики? (ребята высказывают свои предположения)

Остаётся только признать такую схему деления - не очень логичную, но зато правильную.

46 46

Тогда возникает вопрос?. А как же так может получиться? (Ученики высказывают свои предположения)

Это получается так потому, что митоз особенное - непрямое деление клетки.

МИТОЗ - это такое деление клеточного ядра, при котором образовавшиеся дочерние клетки имеют идентичные материнскому наборы хромосом. Митоз - это деление соматических клеток (клеток тела). (Слайд № 7)

Впервые митоз, как способ деления соматических клеток открыли в 1879г. Бовери и Флеминг.

Процесс включает 4 фазы.

Предлагаю вам в тетради написать такую таблицу.

Давайте схематично изобразим суть процесса. Я рисую на доске, а вы внимательно смотрите, и в тетрадях рисуете вместе со мной. Вы в таблицу записываете название фазы в первый столбик и особенности данной во второй.

(Слайд № 8)

1. Профаза. В первую фазу митоза ядерная оболочка разрушается, исчезает ядрышко, центриоли расходятся по полюсам клетки. Между ними натягиваются нити веретена деления. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединённых перетяжкой –центромерой. Закончилась профаза. (Слайд № 9).

2.Метафаза . Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления своими перетяжками и выстраиваются по экватору клетки. (Слайд № 10).

3.Анафаза. Самая короткая. Нити веретена деления растягивают хроматиды в разные стороны. (Слайд № 11).

4.Телофаза. Фаза обратная профазе. Разошедшиеся хроматиды становятся хромосомами и начинают раскручиваться. Образуется ядерная оболочка, ядрышко. (Слайд № 12).

Процесс митоза заканчивается. Начинается цитокинез- деление цитоплазмы и органоидов.Продолжительность митоза 1.5 – 2 часа. У животных образуется перетяжка между клетками, а у растений срединная перегородка. Получаются 2 дочерние клетки.

А теперь сравните картинку телофазы и интерфазы: сравните количество хромосом и ответьте на вопрос. Какой процесс к этому привёл? (Удвоение хромосом в интерфазе). (Слайд № 13).

Показываю общую схему митоза на мониторе.

Биологический смысл митоза заключается в том, что все клетки одного организма имеют одинаковый набор хромосом.

Образовавшаяся в результате оплодотворения зигота начинает делиться митозом на равноценные клетки, давая начало новому организму, все клетки которого, несмотря на их разнообразие, имеют одинаковый, равноценный набор хромосом. Благодаря митозу осуществляется рост организма, регенерация органов, а также обуславливает сходство потомства с родителями из поколения в поколение.

(2 мин).

(Видео: Процесс деление клетки печени человека)

(Слайд № 14).

В процессе митоза происходит строго

одинаковое распределение точно

скопированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически идентично-одинаковых клеток. (Слайд № 15).

Ребята, урок заканчивается, давайте повторим с вами изученное и сделаем вывод:

(Слайд № 16).

Значение митоза:

В результате митоза возникают две дочерние клетки, содержащие столько же хромосом, сколько их было в ядре материнской клетки.

Благодаря митозу осуществляются процессы регенерации и замены отмирающих клеток. (Слайд № 17). (2 мин)

IV .Закрепление. (тест) (5 мин).

1. Отметьте неверный ответ.

Прививки используют для размножения растений, так как:

а) это более быстрый способ, чем выращивание из семян;
б) при этом сохраняется желаемый набор признаков;
в) образующиеся растения сочетают в себе признаки обоих родителей.

2. Что такое клеточный, или жизненный, цикл клетки?

а) жизнь клетки в период ее деления;
б) жизнь клетки от деления до следующего деления или до смерти;
в) жизнь клетки в период интерфазы.

3. Митоз – это основной способ деления:

а) половых клеток;
б) соматических клеток;
в) а + б.

4. В профазе митоза происходит:

а) удвоение содержания ДНК;
б) синтез ферментов, необходимых для деления клетки;
в) спирализация хромосом.

5. В анафазе митоза происходит расхождение:

а) дочерних хромосом;
б) гомологичных хромосом;
в) негомологичных хромосом;
г) органоидов клетки.

6. В какой из фаз митоза происходит утолщение (спирализация) хромосом, исчезает ядрышко, распадается ядерная оболочка, расходятся к полюсам центриоли и образуется веретено деления?

а) анафазе;
б) телофазе;
в) профазе;
г) метафазе.

7. Хромосомы расположены в одной плоскости в центре клетки (на экваторе). К каждой из них в области центромеры присоединены с двух сторон нити веретена. Это характерно для фазы митоза:

а) профазы;
б) метафазы;
в) анафазы;
г) телофазы.

8. Репликация происходит в

а) профазе;
б) метафазе;
в) интерфазе;
г) телофазе.

9. Деление центромер и расхождение хроматид к полюсам клетки происходит в:а) профазе;
б) метафазе;
в) анафазе;
г) телофазе.

10. Биологическое значение митоза заключается в:а) строго одинаковом распределении между дочерними клетками материала цитоплазмы и ядра
б) увеличении числа клеток
в) а + б

Ответы к тесту: 1– в; 2– б; 3– б; 4– в; 5– а; 6– в; 7– б; 8–в; 9–в; 10–в.

Критерии оценки : 100%–85% – 5, 84–75% – 4, 74–50% – 3, 49% –2.

Выставление оценок учащимся за урок

Теперь запишите домашнюю работу: п. 1 6 , заполнить таблицу в тетради до конца, соотнеся процессы фаз с их рисунками (Слайд № 18) (1 -2 мин).

Контрольная работа

по дисциплине

«Ветеринарная генетика»

Выполнил студент 711 группы Базенков В.В.

очно-заочной формы обучения

по направлению подготовки

«Ветеринария»

Проверила: доцент, канд. с-х. наук Хабарова Г.В.

Вологда – Молочное

6.Митоз и его генетическая сущность.

25.Проблема возможности искусственного регулирования пола у млекопитающих.

45. Какими параметрами характеризуется генетическая структура популяции? Закон Харди-Вайнберга для панмиктической популяции. Его использование в популяциях с.х. животных.

77(г). У разводимых в неволе лисиц ген (А ) вызывает появление платиновой окраски и в гомозиготном состоянии обладает летальным действием (детеныши погибают в эмбриональном состоянии). Рецессивный аллель (a ) обуславливает развитие серебристо-черной окраски. При скрещивании платиновых лисиц с серебристо-черными было получено 144 щенка.

Г. При спаривании платиновых лисиц между собой было получено 15 живых щенят. Сколько погибло?

138(г).Какова концентрация доминантного гена «R », если гомозиготы по рецессивному гену «r » составляют такой процент от всей популяции: г) 4? Определите генетическую структуру этих популяций.

143(в).Энцефалит лошадей вызывается РНК-содержащим вирусом. Вирусная РНК зрелой частицы обозначается как (+) цепь. Внедрившись в клетки животного (+) цепь достраивает комплементарную (-) цепь РНК, которая служит как для образования белков капсулы, так и для новых вирионных (+) цепей. Составьте схему образования новых вирионных цепей и капсидных белков следующих (+) цепей вируса энцефалита лошадей:

В. ГАГ УГГ ГУА УУА ЦАЦ ГЦА.

Митоз и его генетическая сущность.

Митоз является важным средством поддержания постоянства хромосомного набора. В результате митоза осуществляется идентичное воспроизведение клетки. Следовательно, ключевая роль митоза - копирование генетической информации.

Митоз происходит в следующих случаях:

· Рост и развитие. Количество клеток в организме в процессе роста увеличивается благодаря митозу. Это лежит в развитии многоклеточного организма из единственной клетки - зиготы, а также роста многоклеточного организма.

· Перемещение клеток. В некоторых органах организма, например, коже и пищеварительном тракте, клетки постоянно отшелушиваются и заменяются новыми. Новые клетки образуются путём митоза, а потому являются точными копиями своих предшественников. Схожим путём поисходит замена красных кровяных клеток - эритроцитов, имеющих короткую продолжительность жизни - 4 месяца, а новые эритроциты формируются путём митоза.

· Регенерация. Некоторые организмы способны восстанавливать утраченные части тела. В этих случаях образование новых клеток часто идёт путём митоза. Например, благодаря митозу морская звезда восстанавливает утраченные лучи.

· Бесполое размножение. Некоторые организмы образуют генетически идентичное потомство путём бесполого размножения. Например, гидраразмножается бесполым способом при помощи почкования. Поверхностные клетки гидры подвергаются митозу и образуют скопления клеток, называемые почками. Митоз продолжается и в клетках почки, и она вырастает во взрослую особь. Сходное клеточное деление происходит привегетативном размножении растений.

25 . Проблема регуляции пола у с-х. животных

Проблема регуляции пола вытекает из необходимости увели­чения продукции животноводства за счет преимущественного получения особей одного вида, дающих более высокий выход молока, мяса, шерсти, яиц и т. д. Так, в молочном скотоводстве более желательно рождение телочек, а в мясном - бычков, так как они быстрее растут. От высокоценных племенных быков и коров целесообразно получать мужских потомков для более бы­строго размножения их генотипов. В яичном птицеводстве эко­номически более выгодно получение курочек. В связи с этими практическими потребностями исследователи не только стремят­ся познать механизмы определения пола, но и изучают возмож­ности искусственного регулирования пола. Необходимо отметить, что в отношении крупных животных с внутриутробным развитием плодов эта проблема еще не решена. Регуляция соотношения полов у млекопитающих может быть достигнута путем разделения спермы на две фракции: первую - содержащую в спермиях Х-хромосому и вторую - содержащую Y-хромосому. Оплодотворение самок одной из этих фракций будет давать приплод одного пола. Проводились эксперименты по разделению спермы на указанные фракции центрифугирова­нием, электрофорезом и седиментацией (осаждением) с помо­щью аминокислого гистидина. Осеменение самок крольчих, на­пример, более легкой и более подвижной фракцией приводило к сдвигу в сторону мужского пола. Однако полного сдвига в соот­ношении полов сделано не было. Разрабатывается метод количе­ственного определения ДНК в спермиях путем измерения интен­сивности флуоресценции ядер. Полученные результаты, как счи­тают авторы этого метода, могут стать предпосылкой для успешного разделения спермиев у млекопитающих на несущие X-или Y-хромосому.

Партеногенез. Это развитие организма без оплодотворения. Получение особей одного пола может быть достигнуто при раз­витии эмбрионов из отцовских (андрогенез) или материнских (гиногенез) гамет. Так, под руководством Б. Л. Астаурова были проведены эксперименты по андрогенезу у тутового шелкопряда. Неоплодотворенные яйца шелкопряда подвергали тепловому шоку и облучали рентгеном, тем самым разрушали их ядра, не повредив цитоплазму. Затем эти яйца осеменяли. Зигота форми­ровалась путем слияния ядер двух проникших в яйцо спермиев, развившиеся из нее особи имели признаки только отцовского вида.

В другом варианте экспериментов неоплодотворенные и еще не прошедшие редукционного деления яйца нагревали, останав­ливая тем самым мейоз и сохраняя диплоидность набора хромо­сом. Из таких яиц без оплодотворения (партеногенетически) раз­вивались только самки, унаследовавшие признаки матери. Девст­венное развитие (партеногенез) в естественных или спонтанных условиях встречается у птиц. И. В. Кудрявцев, 3. А. Ощепкова, А. К. Голубев и др. на основании экспериментов, проведенных на курах разных пород, пришли к выводу, что существуют гене­тические предпосылки селекции на получение жизнеспособных особей - партеногенов и создание линий с высокой предраспо­ложенностью к партеногенезу. При этом все вылупляющиеся цыплята оказываются петушками. Отбор на повышение частоты партеногенеза, проведенный в двух линиях индеек, дал следую­щие результаты. Способность яиц к партеногенезу возросла с 1,1 до 18,6 % в первой линии и с4до21,1%во второй. Значение партеногенеза не только в том, что он позволяет получить потом­ство одного пола, но и в том, что использование этого явления дает возможность получить особей, идентичных генотипу одной из родительских форм.

В биологии довольно много интересных и загадочных тем, и одна из них - это строение клетки и процессы ее жизнедеятельности. В знаниях о клетке самым интригующим событием по праву считается ее деление. Что такое митоз (деление), какова его сущность и значение? Об этом речь в данной статье.

Виды репродукции клеток

Размножение - неотъемлемая часть всего живого на нашей планете. Эта особенность присуща всем живым организмам и клеткам как наименьшей структурной единице организма. Выделяют следующие виды деления клеток :

Клеточный цикл

Для размножения клеток необходима репликация (удвоение) ДНК, ведь только так возможно простое деление клетки на две идентичные дочерние. Вот что такое митоз (mitosis, с греч. mitos - нить) - это способ деления клеток с точным разделением генетического материала между дочерними клетками. При этом процесс репликации генетического материала и его распределение между дочерними клетками разделены во времени.

Период, предшествующий митозу клетки, называется интерфазой. Именно в этот период происходит репликация ДНК.

Периоды между делением (митозом) или гибелью клетки называется клеточным циклом.

Период интерфазы - самый длинный в клеточном цикле. Он предусматривает накопление энергетических и структурных компонентов, которые потребуются для деления, и синтез нуклеотидов, необходимых для репликации дезоксирибонуклеиновых кислот.

Цитология процесса

Образование двух идентичных материнской клеток - вот что такое митоз. Такой тип деления свойственен всем соматическим клеткам многоклеточного организма и стал одним из способов неполового размножения одноклеточных. Процесс митоза разделен на четыре фазы, которые следуют одна за другой. Фазы разделяются в соответствии с физико-химическим состоянием цитоплазмы и местом нахождения и внешним видом хромосом. Длительность и особенности этих фаз различны для разных типов клеток, но последовательность и главные особенности остаются неизменными для любого митоза. Что такое стадии данного типа деления и каковы их отличия, рассмотрим дальше.

Первая фаза - профаза

На этой стадии происходит спирализация хромосом (конденсация и уплотнение), которые были удвоены в интерфазе. Именно на этой стадии хромосомы становятся видны в световой микроскоп. Цитоплазма клетки становится вязкой, разрушаются оболочки ядра, а центриоли формируют веретено деления - это система из микротрубочек из белка тубулина, тянущаяся от полюсов клетки к ее экватору. Именно веретено деления будет отвечать за четкое расхождение хромосом.

Метафаза и анафаза - следующие стадии митоза

Что такое происходит дальше? Именно эти две фазы считают самыми главными при делении клеток. В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки и образуют экваториальную пластинку, которую называют материнской звездой. Каждая хромосома прикрепляется к микротрубочкам веретена деления своими центромерами. В анафазе нитки миофибрилл, которые фиксируют веретено деления, начинают сокращаться и растягивают хроматиды к полюсам клетки. Анафазу называют стадией дочерних звезд. До окончания анафазы у каждого полюса собирается диплоидный набор хромосом.

Заключительная стадия митоза

Она называется телофазой. На этой стадии начинается процесс цитокинеза - физического деления клетки. Хромосомы у полюсов деспирализуются (раскручиваются и связываются с белками), формируется ядерная оболочка и перетяжка, которая разделит клетку на две. У растительной клетки эта перетяжка образуется из внутриклеточной пластины, а в животных клетках разделение происходит за счет формирования борозды деления.

Длительность фаз и регуляция процесса

Продолжительность такого деления различна у разного типа клеток. В животных клетках он длится 30-60 минут, в растительных - 2-3 часа. Длительность стадий митоза также различна и зависит от множества факторов (размер клетки, плоидность, условия внешней среды). Однако более длительны фазы деления, связанные с синтезом веществ - про- и телофаза. Например, в клетках млекопитающих профаза митоза длится 25-30 минут, метафаза и анафаза - около 15 минут каждая, а телофаза может продлиться до 40 минут. В организме многоклеточных митотическая активность клеток контролируется нейрогуморально. В ней принимают участие нервная система и гормоны органов внутренней секреции (например, гормоны надпочечников, гипофиза, щитовидки и половые гормоны). При нарушении нейрогуморальной регуляции происходит изменение митотической активности, что мы наблюдаем в клетках различных опухолей.

Критические точки

Клеточный цикл - это сложный процесс, который требует строгого контроля со стороны клетки. Стадии должны проходить строго одна за другой, при этом важно полное завершение предыдущей. Контрольные точки - это точки, которые гарантируют переход к последующим фазам и обеспечивают точность передачи информации. Выделяют три такие точки в клеточном цикле.

Первая - начало процесса репликации ДНК и подготовка к делению. Если произойдут нарушения в этой точке, это приведет к разрывам ДНК и нарушению целостности хромосом.

Вторая - проверка качества и полноты репликации наследственного материала. В случае нарушений в этой точке происходит нарушение кариотипа клеток.

Третья - это начало анафазы митоза, когда должно произойти расхождение хромосом к полюсам.

Изучение процессов, происходящих в этих точках, поможет усовершенствовать методы регенерации тканей и органов, найти пути предотвращения нарушений клеточного цикла и предотвратить неконтролируемое деление клеток. Нарушения клеточного цикла и патологический митоз может быть вызван также воздействием ядов или токсинов, экстремальными факторами (перегрев, кислородное голодание, ионизирующее излучение). К патологическому митозу могут приводить и вирусные инфекции.

Биологическое значение митоза

Такой тип деления клеток обеспечивает точную передачу наследственной информации в ряду последовательных клеточных циклов. Эта передача сохраняет кариотип (набор хромосом) организмов каждого вида и стабильность видов в процессе эволюции (исторического развития).

Все соматические клетки многоклеточного организма делятся митотически, что обеспечивает рост организма. Кроме того, значение митоза - в обеспечении регенерации тканей и органов и в замещении клеток. Например, костный мозг постоянно обновляет состав форменных элементов крови.

Множество животных и растений выбрали именно такой способ неполового размножения (одноклеточные, кишечнополостные, и не только). Природным доказательством полной идентичности клеток, образованных путем митоза, служат однояйцевые близнецы, которые происходят от одной зиготы, поделившейся путем митоза на ранних стадиях эмбрионального развития.

Биологическое значение митоза очень высоко. Непосвещенному даже представить трудно, какую роль играет в жизнедеятельности процесс простого деления клеток в организме. Способность клеток делиться - это самая важная их функция, основополагающая. Без этого невозможно продолжение жизни на Земле, увеличение популяций одноклеточных организмов, невозможно развитие и продолжение существования большого многоклеточного организма, невозможно также путем и развитие новой жизни из оплодотворенной яйцеклетки.

Биологическое значение митоза было бы намного меньше, если бы не было сущностью большинства происходящих на нашей планете биологических процессов. Данный процесс происходит в несколько этапов. Каждый из них включает в себя несколько действий внутри клетки. Итогом этого является обязательное умножение генетического базиса одной клетки надвое путем дублирования ДНК, чтобы впоследствии материнская клетка дала жизнь двум дочерним.

Всю жизнь клетки можно заключить в период от образования дочерней до ее последующего деления надвое. Этот период носит в биологии название «клеточный цикл».

Самая первая фаза митоза - это собственно подготовка к Период, в котором клетки, наделенные ядрами, выполняют непосредственную подготовку к делению, называется интерфазой. В ней происходит все самое важное, а именно - удвоение цепочки ДНК и прочих структур, а также синтез большого количества белка. Таким образом, хромосомы клетки становятся удвоенными, и каждая половинка такой двойной хромосомы носит название «хроматида».

После интерфазы начинается непосредственно сам процесс деления - митоз. Он тоже проходит в несколько ступеней. В итоге все удвоенные части растягиваются симметрично по клетке, чтобы после образования центральной перегородки в каждой новой клетке осталось одинаковое количество образовавшихся компонентов.

И мейоза схожи, но в последнем (при делении имеется два деления, и в итоге получается не две, а четыре клетки-«дочери». Также перед вторым делением отсутствует удвоение хромосом, поэтому их набор в дочерних клетках остается половинным.

1. Профаза. В этой фазе центриоли клетки очень хорошо видны. Они присутствуют только в клетке животных и человека. У растений нет центриолей.
2. Прометафаза. В этот момент завершается профаза и начинается метафаза.
3. Метафаза. В этот момент хромосомы лежат на «экваторе» клетки.
4. Анафаза. Хромосомы отходят к разным полюсам.
5. Телофаза. Одна клетка-«мать» делится путем образования центральной перегородки на две клетки-«дочери». Так и завершается деление клетки или митоз.

Самое главное биологическое значение митоза - это абсолютно одинаковое разделение удвоенных хромосом на 2 одинаковые части и помещение их в две клетки-«дочери». Разные виды клеток и клетки разных организмов имеют варьирующееся время продолжительности деления - митоза, но в среднем он протекает примерно около полутора часов. Существует очень много факторов, влияющих на этот весьма хрупкий процесс. Любые изменяющиеся условия внешней среды, например, температура окружающего воздуха, режим световых фаз, давление в окружении и внутри организма и клетки, а также множество других факторов, могут значительно повлиять и на продолжительность, и на качество процесса деления клеток. Также длительность всего митоза и его отдельных ступеней напрямую может быть зависима от типа ткани, в клетках которой он и протекает.

Биологическое значение митоза с каждым новым открытием в области цитологии становится более ценным, потому что без этого процесса невозможна жизнь на планете.

Похожие статьи