С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
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.
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).
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
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).
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.
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.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
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).
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.
Бинарное деление надвое
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 встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Деление клетки — одна из важнейших тем ЕГЭ по биологии, ведь она может принести целых пять первичных баллов! Выделяют два основных типа деления клеток: митоз (образование соматических клеток) и мейоз (образование половых клеток). В этой статьи обсудим митоз в ЕГЭ по биологии: разберем теорию и порешаем задания.
Соматические и половые клетки
Для начала разберемся, чем различаются половые клетки. Напомню, что количество хромосом в клетке принято обозначать «n», а количество молекул ДНК — «с». Причем n и с — это не просто количество в единицах, а количество наборов. Например, если в клетке печени человека 23 пары хромосом (2*23 = 46), то набор в ней 2n. В каждой хромосоме находится по одной молекуле ДНК (тоже 23 пары), значит в буквенном обозначении — с.
Соматические или неполовые клетки — это клетки тела. Например, клетка глаза, клетка печени, нейрон или эритроцит. Набор хромосом в таких клетках двойной или диплоидный (2n). Для человека набор в соматических клетках – 46, но эти хромосомы не одинаковые. Среди них есть неполовые хромосомы (аутосомы) и половые. Из 46 хромосом у человека 44 аутосомы и 2 половые, для женщин – ХХ, а для мужчин ХУ. Из 8 хромосом у дрозофил 6 аутосом и тоже 2 половые.
Половые клетки или гаметы — это яйцеклетки и сперматозоиды. Набор в таких клетках одинарный или гаплоидный (n). Для человека это 23 хромосомы, а для дрозофил, например, 4 хромосомы. Но и среди этих хромосом выделяют половые и аутосомы. Гаметы несут по одной половой хромосоме. Допустим, в яйцеклетке это Х хромосома, а вот в сперматозоиде может быть Х или У (поэтому пол потомства зависит от сперматозоида). Из 23 хромосом в гаплоидном наборе у человека 22 аутосомы и только одна половая.
Если хотите лучше понять клеточную теорию, необходимую для ЕГЭ, приходите учиться в MAXIMUM! Записывайтесь на консультацию — вы сможете пройти диагностику по выбранным предметам ЕГЭ, поставить цели и составить стратегию подготовки, чтобы получить на экзамене высокие баллы. Все это абсолютно бесплатно!
Процесс митоза
Деление клетки — это важный, сложный и энергозатратный процесс. Представьте себе, что вы планируете пойти в поход — что вам нужно сделать перед этим? Для начала нужно подготовиться — скорее всего, сборы займут у вас даже больше сил, чем путешествие. Вот и клетке необходимо подготовиться! Для этого перед делением проходит интерфаза.
Интерфаза деления
Обращаю ваше внимание на то, что интерфаза не является фазой деления. Ее правильнее будет назвать подготовительной стадией. Если бы вы были клеткой, что бы вам хотелось сделать, чтобы деление прошло без осложнений, а чтобы новые клетки ни в чем не нуждались первое время? В этой ситуации пригодилась бы энергия, строительные и наследственные материалы. Для получения всех этих веществ и проходит интерфаза.
Процессы, проходящие в интерфазу:
После такой серьезной подготовки можно перейти к делению. Благодаря репликации ДНК в интерфазе, клетка вступает в митоз с набором 2n4c. Например, для человека это 46 хромосом и 92 молекулы ДНК (по две молекулы в каждой хромосоме).
Для ЕГЭ важно помнить, что митоз проходит в 4 фазы. Чтобы закрепить правильную последовательность стадий, предлагаю маленький лайфхак — просто запомните слово ПРИМАТ. Мы с вами относимся к приматам, а буквы в этом слове расположены так же, как фазы митоза, начинающиеся с этих букв. Профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Профаза
Метафаза
Пожалуй, самая красивая фаза митоза — метафаза. Ее частенько упоминают в фильмах и сериалах про школу, например в «Сумерках», потому что она лучше остальных фаз просматривается в микроскоп.
Анафаза
Активная и интересная фаза.
Телофаза
После того, как клетка разделила генетический материал по полюсам, она может приступить непосредственно к делению.
Зачем нужен митоз?
Как видите, фазы митоза для ЕГЭ достаточно просто запомнить, если понять, какие процессы происходят в каждой из них. Теперь давайте обсудим, зачем вообще нужен митоз.
У вас прямо сейчас растут волосы и ногти? Обновляется кожный покров или клетки крови? Если вы живы, смело отвечайте «да». Значит прямо сейчас клетки каждого из нас делятся митозом — он необходим для процессов роста, развития и регенерации.
Представьте себе: вы приходите в гости и видите потрясающей красоты фиалку, вам очень хочется иметь такую же у себя дома. Как вы поступите? Можно оторвать листик, принести его домой и поставить в воду. Через некоторое время клетки начинают делиться митозом, у листа появляются придаточные корни, а еще через пару месяцев у вас будет своя красивая фиалка. Фактически вы клонировали растение! Половые клетки в этом не играли никакой роли, а вот соматические активно делились. Одно из значений митоза — бесполое размножение.
Так как в результате митоза образуются одинаковые диплоидные клетки, благодаря такому делению поддерживается единый набор хромосом в организме. Все соматические клетки одного организма содержат одинаковое количество хромосом. Например, и в клетке волоса, и в клетке глаза человека 46 хромосом.
Задания на митоз в ЕГЭ по биологии
Задания на митоз в ЕГЭ по биологии встречаются и в первой, и во второй части. Каждое из таких заданий может принести вам от одного до трех баллов. Кстати, обязательно почитайте наш гайд для ЕГЭ по биологии 2021! Там мы рассказываем, какие задания и по каким темам вам могут встретиться.
Пример 1. В ядрах клеток слизистой оболочки кишечника позвоночного животного 36 хромосом. Какое число хромосом будет иметь ядро зиготы этого животного? В ответ запишите только соответствующее число.
Решение. Клетки слизистой оболочки кишечника — соматические, набор в них 2n. А что такое зигота? Это оплодотворенная яйцеклетка. В ней сливается гаплоидный набор сперматозоида и гаплоидный набор яйцеклетки, в результате набор становится диплоидным (2n). Соответственно, число хромосом в зиготе будет совпадать с набором в любой из соматических клеток. Ответ: 36.
Пример 2. Установите соответствие между процессами, происходящими на разных стадиях жизненного цикла клетки: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
СТАДИИ
А) ускоренный метаболизм Б) спирализация хромосом В) удвоение количества органоидов Г) образование веретена деления Д) формирование экваториальной пластинки Е) репликация ДНК
1) интерфаза 2) митоз
Решение. Вспомним, что интерфаза — это подготовительная стадия, которая проходит перед делением клетки, а митоз – непосредственно деление. В интерфазу происходит ускорение обмена веществ, удвоение ДНК и органоидов. Хромосомы спирализуются в профазу, тогда же образуется веретено деления. Хромосомы выстраиваются по экватору и формируют метафазную пластинку в метафазе.
Ответ: 121221
Пример 3. У крупного рогатого скота в соматических клетках 60 хромосом. Определите число хромосом и молекул ДНК в клетках печени перед началом деления и а анафазе митоза. Объясните полученные результаты на каждом этапе.
Решение. Набор хромосом и ДНК в соматической клетке 2n2c – 60 хромосом, 60 молекул ДНК.
Перед началом деления (в интерфазе) происходит репликация ДНК, набор 2n4c — 60 хромосом, 120 молекул ДНК. В анафазе набор 4n4с – 120 хромосом и 120 молекул ДНК, так как однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам.
Как видите, задания на митоз в ЕГЭ по биологии вполне реально решить! Немного практики — и заветные баллы у вас в кармане. Если хотите разобраться в остальных темах, обязательно обратите внимание на курсы MAXIMUM. Приходите к нам на бесплатную консультацию по подготовке к ЕГЭ — чем раньше приступите к подготовке, тем больше будет времени, чтобы найти все слабые места и проработать их. Записывайтесь и начните путь к высоким баллам ЕГЭ уже сейчас!
Жизненный цикл клетки = клеточный цикл – промежуток времени от деления материнской клетки до непосредственного деления клетки или ее гибели.
За это время клетка успевает пройти стадию дифференцировки. Клетки при «рождении» обладают свойством тотипотентности, то есть у них есть разные пути развития и перспектива выполнять разные функции, иначе это называется дифференцировкой. Клетка растет, выполняет свою работу в зависимости от типа, а затем либо делится, либо погибает.
Клеточная смерть
Существует два пути конца существования клетки:
Интерфаза
1.G1 – период (постмитотический или пресинтетический период)
Начинается сразу после образования клетки в результате митоза материнской клетки. В клетке увеличивается содержание цитоплазматических белков, следовательно, размеры клетки увеличиваются до размеров материнской клетки.
2.S – период (синтетический период)
В цитоплазме удваиваются центриоли.
К концу S – фазы клетка тетраплоидна (4n) по ДНК.
3.G2 – период (постсинтетический или премитотический период)
Все деление клетки, включая митоз, занимает примерно один сутки, притом на пресинтетическую фазу (G1) около 9 часов, а синтетическую (S) — 10 часов, постсинтетическую (G2) – 4,5 часа, а непосредственно на митотическое деление – всего полчаса.
Митоз
Митоз – непрямое деление клетки, в результате которого образуются 2 дочерние клетки, полностью идентичные материнской клетке.
В ядре конденсируются хромосомы, каждая из них содержит по 2 хроматиды, что является результатом репликации в S – периоде.
Связь между сестринскими хроматидами начинает разрушаться.
Завершается формирование веретена деления.
Хроматиды сохраняют максимальную степень конденсации, но теряют связь друг с другом. Они начинают расходиться к полюсам клетки.
Хроматиды каждой хромосомы расходятся к противоположным полюсам.
Веретено деления распадается.
Начинается цитокинез: по центру клетки образуется перетяжка, клетка разделяется на две, так между дочерними клетками распределяется цитоплазма.
После цитокинеза в клетках восстанавливается аппарат Гольджи и ЭПС.
Мейоз
Мейоз – редукционное деление, при котором число хромосом в дочерних становится гаплоидным. Так сохраняется постоянство числа хромосом при половом размножении.
Мейоз напоминает два митоза, но с некоторыми правками:
Задание EB0518D Установите соответствие между процессами и стадиями клеточного деления: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца
ПРОЦЕССЫ
СТАДИИ ДЕЛЕНИЯ
А) разрушение ядерной оболочки
Б) спирализация хромосом
В) расхождение хроматид к полюсам клетки
Г) образование однохроматидных хромосом
Д) расхождение центриолей к полюсам клетки
Для начала, определим фазы деления. На первом изображении хроматиды расходятся к полюсам деления, это
Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом – 28 (2n2c).
Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение ДНК: 28 хромосом, 56 ДНК (2n4c).
В анафазе мейоза 2– к полюсам клетки расходятся хроматиды. После расхождения хроматид число хромосом увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной клетке) – (2n2с= nc+nc) – 28 хромосом,28 ДНК
В митозе, если формула 2n4c, то это значит, что ДНК уже удвоилась, но еще не разошлась в разные клетки. Это профаза. 1)
Из вариантов способов деления у нас есть только амитоз и мейоз I, это мейоз. 6)
В анафазе мейоза II формула 2n2c, потому что к этому моменту клетка уже один раз пережила одну анафазу и телофазу. Легко запомнить, что в результате мейоза получаются клетки с наборами nc,, значит, в анафазе II, до деления материала пополам, формула 2n2c. 3)
В) выстраивание хромосом в центральной части клетки
Г) начало движения хромосом к центру
Д) расхождение хроматид к полюсам клетки
Е) формирование новых ядерных оболочек
Процессы, происходящие в митозе и мейозе необходимо знать наизусть, это не так сложно. Если понимать, что происходит, то не придется заучивать количество хромосом и хроматид на каждом этапе.
Пробежимся по всем вариантам.
Зная, что происходит в профазе, сразу запишем, что вначале, хромосомы утолщаются и укорачиваются
Затем происходит разрушение ядерной оболочки
Новые ядерные оболочки образуются в конце. Это тоже достаточно логично.
А
Б
В
Г
Д
Е
2
1
6
Допустим, мы пойдем с конца. Перед тем, как образуются две новые ядерные оболочки, в разных полюсах клетки должен находиться генетический материал, который и обособится от цитоплазмы.
А
Б
В
Г
Д
Е
2
1
5
6
К разным полюсам хромосомы должны откуда-то прийти. Естественно, из центра материнской клетки.
А
Б
В
Г
Д
Е
2
1
4
5
6
Для того, чтобы оказаться в центе, хромосомы должны начать двигаться к этому самому центру. И останется последний вариант про утолщение и укорочение хромосом.
Задание EB22419 Установите соответствие между процессами и фазами митоза, изображёнными на рисунках: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
ФАЗЫ МИТОЗА
А) расхождение центриолей к полюсам клетки
Б) укорачивание нитей веретена деления
В) присоединение нитей веретена деления к хромосомам
Г) выстраивание хромосом в одной плоскости
Д) спирализация хромосом
Е) движение хромосом к полюсам клетки
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Бывает так, что по рисунку сложно понять, какая фаза изображена. Ничего страшного, ведь вариантов у нас ограниченное количество, и можно вначале перечитать процессы, происходящие в фазу, потом понять, к каким фазам они относятся, а уже потом соотносить их с рисунком. Если попался суперудачный рисунок, то можно сразу соотносить.
Пожалуй, пойдем с конца:
Укорачивание нитей веретена деления. Когда они могут укорачиваться? Тогда, когда хромосомы стягиваются к полюсам. Значит, это анафаза.
Расхождение центриолей к полюсам. В метафазе и анафазе, как мы уже заметили, нити веретена деления уже прикреплены. От центриолей достраиваются нити веретена деления. Следовательно, это может быть только профаза.
Теперь, когда мы определили фазы, которые у нас спрашиваются, вернемся к рисункам. Самое очевидное — метафаза. Хромосомы на экваторе клетки.
Расхождение хроматид — анафаза, она изображена на третьем рисунке.
Ну и последнее — профаза. Мы еще видим ядерную оболочку, так что, видимо, это ранняя стадия, это не должно смущать.
Задание EB21683 Установите соответствие между процессами, происходящими на разных стадиях жизненного цикла клетки: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРОЦЕССЫ
СТАДИИ
А) интенсивный обмен веществ
Б) спирализация хромосом
В) удвоение количества органоидов
Г) образование веретена деления
Д) расположение хромосом по экватору клетки
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами
А
Б
В
Г
Д
Е
Итак, для начала, даже не вдаваясь в подробности вспомним о том, что из себя представляет интерфаза. Базовым знанием будет являться то, что интерфаза предшествует клеточному делению. Что же касается длительности — времени она занимает больше, чем само клеточное деление. Теперь, опираясь на эти факты будем рассуждать:
Во-первых, в эту фазу ничего не делится, ведь она является фазой-предшественником.
Во-вторых, для деления явно нужна энергия. Вообще, в подготовку входит всякого рода синтезы.
Интенсивный обмен веществ — исходя из наших рассуждений о том, что для деления нужна энергия, а интерфаза — это подготовка, то отнесем этот вариант к интерфазе.
Кроме синтезов, сюда же отнесем все удвоения или же репликации. К интерфазу так же допишем варианты В) и Е).
Остальное относится к митозу, а именно:
Спирализация хромосом — профаза.
Образование веретена деления — конец профазы — начало метафазы.
Задание EB19831 Установите соответствие между событиями, происходящими с ядрами клеток в митозе и мейозе.
СОБЫТИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ДЕЛЕНИИ
СПОСОБЫ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК
А) образование бивалентов
Б) образование диплоидных клеток
В) в анафазе у полюсов клетки образуются однохроматидные дочерние хромосомы
Г) происходит кроссинговер
Д) содержание генетического материала не изменяется
Е) в анафазе происходит расхождение двухроматидных хромосом к полюсам клетки
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Прочитаем все варианты и попробуем начать с очевидного.
Мы знаем, что при митозе появляются 2 идентичные материнской клетки, значит, генетический материал не изменяется, поэтому вариант Д соответствует митозу.
Клетки, получающиеся в результате митоза, так как они идентичны материнской — диплоидны, Б — митоз.
Теперь факт для кого-то старый, для кого-то новый: митоз происходит в 1 этап, а мейоз — в 2, кроме того, митоз — простое деление, при нем не происходит никаких интересных процессов.
Соответственно, Г — мейоз.
Для того, чтобы быстро разобраться с вариантами В) и Е) лучше посмотреть на схему митоза и мейоза:
В анафазе митоза к полюсам расходятся однохроматидные хромосомы, а при мейозе I – двухроматидные, однохроматидными они станут на втором этапе деления. В) митоз, Е) мейоз.
Задание EB12272 Установите соответствие между особенностями клеточного деления и его видом.
ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ
ВИД ДЕЛЕНИЯ
A) в результате деления появляются 4 гаплоидные клетки
Б) обеспечивает рост органов
B) происходит при образовании спор растений и гамет животных
Г) происходит в соматических клетках
Д) обеспечивает бесполое размножение и регенерацию органов
Е) поддерживает постоянство числа хромосом в поколениях
Это задание можно выполнить, даже не зная толком, ни митоза, ни мейоза. Во-первых, нужно понимать, что в результате мейоза появляются половые клетки, а митоза — соматические. Во-вторых, в результате митоза, как простого деления, появляется 2 генетически идентичные клетки, а в результате мейоза — 4 с различным генетическим материалом, который достается в случайном порядке в наследство от материнской и отцовской особей.
Вернемся от наших рассуждений про митоз и мейоз к самому заданию.
А) 4 гаплоидных клетки. Мы даже в данном случае можем не вспоминать, гаплоидны наши клетки или диплоидны, обратим внимание на самое явное — количество. 4 клетки, это может быть только мейоз.
Б) Рост органов. Его обеспечивают соматические клетки. Значит, за это отвечает деление — митоз.
В) Споры растений или гаметы животных. Нам, как животным, естественно, ближе животные. Гаметы — половые клетки, которые сливаются, из них получается зигота, из нее развивается зародыш. Раз гаметы, значит, мейоз.
Г) Соматические клетки. Митоз.
Д) Бесполое размножение и регенерация органов. На начальном этапе подготовки мы можем ничего не знать о бесполом размножении, но нам наверняка знакомо понятие «регенерация». Очень ярким примером является краб. Он настолько крут, что может регенерировать не на каком-нибудь клеточном уровне, а на уровне ткани, ведь может отрастить в случае потери себе новую клешню! А в клешне у него соматические клетки. Снова приходим к митозу.
Е) Постоянство числа хромосом в поколениях. Как появляются поколения? Естественно, в результате размножения. К размножению причастен однозначно мейоз.
Запишем результат наших умозаключений в таблицу. Внимательно посмотрите, какая цифра обозначает какое деление.
Следует понимать, что соматические клетки делятся путем митоза, а половые — мейоза. Опираясь на это, возможно, будет легче запомнить. После митоза получится 2 клетки, идентичные материнской, они будут диплоидны. После мейоза — 4 клетки с гаплоидным набором, отличающимся от материнской.
Для того, чтобы дочерние клетки не были идентичны материнской, должны произойти конъюгация, то есть сближение хромосом, и кроссинговер — обмен гомологичными участками. Такие процессы характерны только для мейоза.
Митоз происходит за одно деление, а мейоз — в два этапа.
Таким образом, ответом на вопрос являются варианты 1,3,6.
