Митоз — это наиболее распространенный способ деления эукариотических клеток. При митозе геномы каждой из двух образовавшихся клеток идентичны между собой и совпадают с геномом исходной клетки.

Митоз является последним и обычно самым коротким по времени этапом клеточного цикла. С его окончанием жизненный цикл клетки заканчивается и начинаются циклы двух новообразовавшихся.

Фазы клеточного цикла

Диаграмма иллюстрирует длительность этапов клеточного цикла. Буквой M — обозначен митоз. Наибольшая скорость митоза наблюдается в зародышевых клетках, наименьшая — в тканях с высокой степенью дифференциации, если их клетки вообще делятся.

Хотя митоз рассматривают независимо от интерфазы, состоящей из периодов G1, S и G2, подготовка к нему происходит именно в ней. Самым важным моментом является репликация ДНК, происходящая в синтетическом (S) периоде. После репликации каждая хромосома состоит уже из двух идентичных хроматид. Они сближены по всей своей длине и соединены в области центромеры хромосомы.


В интерфазе хромосомы находятся в ядре и представляют собой клубок тонких очень длинных хроматиновых нитей, которые видны лишь под электронным микроскопом.

В митозе выделяют ряд последовательных фаз, которые также могут называться стадиями или периодами. При классическом упрощенном варианте рассмотрения выделяют четыре фазы. Это профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Часто выделяют больше фаз: прометафазу (между профазой и метафазой), препрофазу (характерна для растительных клеток, предшествует профазе).

С митозом связан другой процесс – цитокинез, который протекает в основном в период телофазы. Можно сказать, что цитокинез является как бы составной частью телофазы, или оба процесса идут параллельно. Под цитокинезом понимают разделение цитоплазмы (но не ядра!) родительской клетки. Деление ядра называют кариокинезом, и оно предшествует цитокинезу. Однако при митозе как такового деления ядра не происходит, т. к. сначала распадается одно – родительское, потом образуются два новых – дочерних.

Бывают случаи, когда кариокинез происходит, а цитокинез — нет. В таких случаях образуются многоядерные клетки.

Длительность самого митоза и его фаз индивидуальна, зависит от типа клеток. Обычно профаза и метафаза является самыми длительными периодами.


Длительность фаз митоза

Средняя продолжительность митоза около двух часов. Животные клетки обычно делятся быстрее, чем клетки растений.

При делении клеток эукариот обязательно образуется двухполюсное веретено деления, состоящее из микротрубочек и связанных с ними белков. Благодаря ему происходит равное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

Ниже будет дано описание процессов, которые происходят в клетке в различные фазы митоза. Переход в каждую следующую фазу контролируется в клетке специальными биохимическими контрольными точками, в которых «проверяется», все ли необходимые процессы были правильно завершены. В случае наличия ошибок деление может остановиться, а может — и нет. В последнем случае возникают аномальные клетки.

Фазы митоза

Профаза

В профазе происходят следующие процессы (в основном параллельно):

  • Хромосомы конденсируются

  • Ядрышки исчезают

  • Ядерная оболочка распадается

  • Формируются два полюса веретена деления

Митоз начинается с укорочения хромосом. Составляющие их пары хроматид спирализуются, в результате чего хромосомы сильно укорачиваются и утолщаются. К концу профазы их можно увидеть в световой микроскоп.


Ядрышки исчезают, т. к. образующие их части хромосом (ядрышковые организаторы) находятся уже в спирализованном виде, следовательно, неактивны и не взаимодействуют между собой. Кроме того распадаются ядрышковые белки.

В клетках животных и низших растений центриоли клеточного центра расходятся по полюсам клетки и выступают центрами организации микротрубочек. Хотя у высших растений центриолей нет, микротрубочки также образуются.

От каждого центра организации начинают расходиться короткие (астральные) микротрубочки. Формируется структура похожая на звезду. У растений она не образуется. Их полюса деления более широкие, микротрубочки выходят не из малой, а из относительно широкой области.

Распад ядерной оболочки на мелкие вакуоли знаменует конец профазы.

Профаза

Справа на микрофотографии зеленым цветом подсвечены микротрубочки, синим — хромосомы, красным – центромеры хромосом.

Также следует отметить, что в период профазы митоза происходи фрагментация ЭПС, она распадается на мелкие вакуоли; аппарат Гольджи распадается на отдельные диктиосомы.

Прометафаза

Ключевые процессы прометафазы идут большей часть последовательно:

  1. Хаотичное расположение и движение хромосом в цитоплазме.

  2. Соединение их с микротрубочками.

  3. Движение хромосом в экваториальную плоскость клетки.


Хромосомы оказываются в цитоплазме, они беспорядочно двигаются. Оказавшись на полюсах, у них больше шансов скрепиться с плюс-концом микротрубочки. В конце концов нить прикрепляется к кинетохоре.

Прометафаза

Такая кинетохорная микротрубочка начинает нарастать, чем отдаляют хромосому от полюса. В какой-то момент к кинетохоре сестринской хроматиды крепится другая микротрубочка, нарастающая с другого полюса деления. Она тоже начинает толкать хромосому, но уже в противоположном направлении. В результате хромосома становится на экваторе.

Кинетохоры представляют собой белковые образования на центромерах хромосом. Каждая сестринская хроматида имеет свой кинетохор, который «созревает» в профазе.

Кроме астральных и кинетохорных микротрубочек есть те, которые идут от одного полюса к другому, как бы распирают клетку в перпендикулярном экватору направлении.

Метафаза

Признаком начала метафазы является расположение хромосом по экватору, образуется так называемая метафазная, или экваториальная, пластинка. В метафазу хорошо видны количество хромосом, их отличия и то, что они состоят из двух сестринских хроматид, соединенных в районе центромеры.

Хромосомы удерживаются за счет сбалансированных сил натяжения микротрубочек разных полюсов.

Метафаза

Анафаза


  • Сестринские хроматиды разделяются, каждая двигается к своему полюсу.

  • Полюса удаляются друг от друга.

Анафаза

Анафаза самая короткая фаза митоза. Она начинается, когда центромеры хромосом разделяются на две части. В результате каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой и оказывается прикреплена к микротрубочке одного полюса. Нити «тянут» хроматиды к противоположным полюсам. На самом деле микротрубочки разбираются (деполимеризуются), т. е. укорачиваются.

В анафазе животных клеток двигаются не только дочерние хромосомы, но и сами полюса. За счет других микротрубочек они расталкиваются, астральные микротрубочки прикрепляются к мембранам и тоже «тянут».

Телофаза

  • Движение хромосом останавливается

  • Хромосомы деконденсируются

  • Появляются ядрышки

  • Восстанавливается ядерная оболочка

  • Большая часть микротрубочек исчезает


Телофаза

Телофаза начинается, когда хромосомы перестают двигаться, остановившись у полюсов. Они деспирализуются, становятся длинными и нитевидными.

Микротрубочки веретена деления разрушаются от полюсов к экватору, т. е. со стороны своих минус-концов.

Вокруг хромосом образуется ядерная оболочка путем слияния мембранных пузырьков, на которые в профазе распалось материнское ядро и ЭПС. На каждом полюсе формируется свое дочернее ядро.

Поскольку хромосомы деспирализуются, ядрышковые организаторы становятся активными и появляются ядрышки.

Возобновляется синтез РНК.

Если на полюсах центриоли еще не парные, то около каждой достраивается парная ей. Таким образом на каждом полюсе воссоздается свой клеточный центр, который отойдет в дочернюю клетку.

Обычно телофаза заканчивается разделением цитоплазмы, т. е. цитокинезом.

Цитокинез

Цитокинез может начаться еще в анафазе. К началу цитокинеза клеточные органеллы распределяются относительно равномерно по полюсам.

Разделение цитоплазмы растительных и животных клеток происходит по-разному.

У животных клеток благодаря эластичности цитоплазматическая мембрана в экваториальной части клетки начинает впячиваться во внутрь. Образуется борозда, которая в конце концов смыкается. Другими словами, материнская клетка делится перешнуровкой.


Цитокинез

В растительных клетках в телофазе нити веретена не исчезают в области экватора. Они сдвигаются ближе к цитоплазматической мембране, их количество увеличивается, и они образуют фрагмопласт. Он состоит из коротких микротрубочек, микрофиламентов, частей ЭПС. Сюда перемещаются рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи. Пузырьки Гольджи и их содержимое на экваторе образуют срединную клеточную пластинку, клеточные стенки и мембрану дочерних клеток.

Значение и функции митоза

Благодаря митозу обеспечивается генетическая стабильность: точное воспроизводство генетического материала в ряду поколений. Ядра новых клеток содержат столько же хромосом, сколько их содержала родительская клетка, и эти хромосомы являются точными копиями родительских (если, конечно, не возникли мутации). Другими словами, дочерние клетки генетически идентичны материнской.

Однако митоз выполняет и ряд других немаловажных функций:

  • рост многоклеточного организма,

  • бесполое размножение,

  • замещение клеток различных тканей у многоклеточных организмов,

  • у некоторых видов может происходить регенерация частей тела.


Источник: biology.su

Цели:

  • напомнить о роли размножения как важнейшего свойства, поддерживающего и сохраняющего жизнь на Земле;
  • познакомить учащихся с сущностью жизненного цикла клетки, раскрыть особенности отдельных стадий интерфазы;
  • охарактеризовать основной способ деления эукариотических клеток – митоз;
  • раскрыть особенности протекания каждой фазы митоза.

Ход урока

Актуализация знаний:

Заполните схемы, занесите в рабочую карту урока. (Приложение 1)

Митозу предшествует

Способы бесполого размножения:

1. ____________

2. ____________

3. ____________

4. ____________

5. ____________

Известно, что каждый организм в природе рано или поздно погибает — от других организмов, от болезней или просто от старости. Но, тем не менее, численность организмов многих видов не уменьшается, а виды существуют на Земле сотни тысяч и миллионы лет.

Большинство многоклеточных животных и растений начинают свой жизненный цикл с одной клетки – зиготы.

Проанализируйте эти факты и ответьте на вопросы:

1. Какое свойство, присущее всему живому, обеспечивает сохранение видов в ряду поколений?

2. Какой процесс лежит в основе этого свойства живых организмов

Ответы занесите в рабочую карту урока

Изучение нового материала.

Просмотр видеофрагмента митоз.


  1. Какой способ размножения запечатлен?
  2. Кто сформулирует тему урока?
  3. Занесите тему урока в рабочую карту урока.

Важным признаком клетки является деление. Согласно клеточной теории, возникновение новых клеток, происходит путем деления предыдущей, материнской клетки.

Жизнь клетки от момента ее появления и до ее собственного деления или гибели называют клеточным циклом.

Обязательным компонентом каждого клеточного цикла является митотический цикл, который включает в себя подготовку клетки к процессу деления и само деление.

Интерфаза – подготовка клетки к делению.

Состоит из трех периодов:

Пресинтетический период (G1), период до удвоения хромосом. Продолжительность от 2-3 ч. до нескольких суток. Клетка интенсивно растет, в ней синтезируется РНК и различные белки, увеличивается число рибосом и митохондрий. Клетка готовится к удвоению хромосом.

Синтетический период (S), период удвоения хромосом. Продолжительность от 6 до 10 часов. Происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс удвоения (репликации) ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид


Постсинтетический период (G2), период после удвоения хромосом. Самый короткий период интерфазы: от 2 до 5 часов.Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия за счет синтеза АТФ.

Самостоятельная работа с учебником (авторы Каменский, Криксунов, Пасечник 10-11 класс).

Прочитайте статью учебника стр.110 (третий абзац).

Ответьте на вопросы:

  1. Что такое редупликация?
  2. Какой принцип лежит в основе редупликации?
  3. Как происходит процесс редупликации?

Прочитайте статью учебника стр. 109 (второй абзац).

Ответьте на вопрос:

Апоптоз это –

Митоз – процесс непрямого деления соматических клеток эукариот. Это основной способ деления эукариотических клеток. Продолжительность митоза у животных клеток составляет 30-60 мин., у растений 2-3 часа. Митоз включает в себя два процесса – деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез).

Фазы митоза

Профаза

1. Увеличивается объем ядра.

2. Спирализация хромосом.

3. Центриоли попарно расходятся к полюсам клетки.

4. Прекращается синтез РНК.

5. Образуются нити веретена деления.

6. Распадается ядерная оболочка.

Метафаза

1. Максимальная спирализация хромосом.

2. Хромосомы (их центромеры) располагаются строго по экватору клетки.

3. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных в области центромеры.

4. Веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом.

Анафаза

1. Центромеры хромосом разделяются.

2. Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.

3. Дочерние хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

Телофаза

1. Хромосомы деспирализуются.

2. Строятся новые ядерные оболочки.

3. Образуется поперечная перегородка внутри клетки – цитокинез.

4. Растворяются веретена деления клетки.

5. Образуются 2 дочерние клетки генетечески идентичные материнской.

Биологическое значение митоза.

Биологическое значение митоза огромно. Постоянство строения, а также правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма невозможно без сохранения идентичного набора генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях.

Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности как:

  • эмбриональное развитие;
  • рост;
  • восстановление органов и тканей.

В случае нарушения нормального хода митоза, а также при неравномерном распределении хромосом, происходит гибель клетки или возникают мутации.

Самостоятельная работа с учебником.

Прочитайте статью учебника стр.113.

Ответьте на вопросы: Чем митоз отличается от амитоза?

Закрепление.

Выберите один правильный ответ. Занесите в рабочую карту урока.

Клеточным циклом называется

а) Период жизни клетки в течение интерфазы.
б) Период от профазы до телофазы.
в) Период от деления до деления.
г) Период от появления клетки до ее смерти.

Какой из процессов предшествует митозу?

а) Исчезновение ядерной оболочки.
б) Удвоение хромосом.
в) Образование веретена деления.
г) Расхождение хромосом к полюсам клетки.

Сколько хроматид содержи каждая х хромосома в метафазе митоза?

а) Четыре.
б) Две.
г) Восемь.

Наиболее продолжительна –

а) Метафаза.
б) Профаза.
г) Интерфаза.
д) Телофаза.

У каких из названных организмов преобладает бесполое размножение?

а) Горох.
б) Акула.
в) Майский жук.
г) Амеба.

Установите последовательность стадии митоза.

Митозу предшествует

Ответ:_________________________________

Соотнесите:

Рефлексия.

Закончить предложение:

“Знания, полученные на уроке мне необходимы…”.

“Я получил полезную информацию о том, что…”.

Источник: urok.1sept.ru

В модели показан процесс митоза. Управление анимацией производится при помощи кнопок Старт/Стоп и Сброс.

Митоз – это наиболее распространённый способ деления клеток, который лежит в основе бесполого размножения, обеспечивает рост многоклеточного организма, обновление и восстановление его тканей. Он обеспечивает тождественное распределение генетического материала по дочерним клеткам.

Митозу предшествует интерфаза – промежуток между делениями, – когда клетка образует органеллы и увеличивается в размерах. Непосредственно перед делением происходит репликация ДНК и удвоение числа хромосом. Каждая хромосома представлена парой хроматид, соединённых между собой центромерой. Дублируются и центриоли. Собственно митоз начинается с профазы.

Хромосомы спирализуются, укорачиваются и утолщаются, становятся хорошо различимыми. Центриоли удваиваются и расходятся к разным концам клетки. Специальные микротрубочки выстраиваются от одной центриоли к другой, образуя веретено деления. Ядерная мембрана разрушается. Хромосомы при помощи нитей веретена выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, после чего, на стадии анафазы, полностью разъединяются и перемещаются к полюсам клетки. Там они деспирализуются, удлиняются, и их уже трудно различить. На последней стадии – телофазе – клетка делится надвое в экваториальной плоскости, нити веретена разрушаются, вокруг хромосом формируются ядерные мембраны. Каждая дочерняя клетка получает собственный набор хромосом и возвращается в стадию интерфазы. Весь процесс занимает около часа.

В растительной клетке отсутствуют центриоли, хотя веретено образуется. В грибных клетках митоз происходит внутри ядра, ядерная мембрана не распадается.

Наличие хромосом не является необходимым условием деления клетки (например, у прокариот хромосом нет). С другой стороны один или несколько митозов могут останавливаться на промежуточной стадии, в результате чего возникают многоядерные клетки (например, у некоторых водорослей).

Источник: files.school-collection.edu.ru