Что такое деление клетки в биологии

Деление клетки

Что такое деление клетки

Деление клетки – важнейший биологический процесс, без него невозможно существование живых организмов. Доказано, что клетки всех живых организмов сходны по строению и химическому составу. Путем деления исходной клетки увеличивается число вновь образовавшихся клеток. Клетка – это наименьшая единица строения любого живого организма. Из нее состоят ткани и органы.

Клетка растет, развивается, она способна к самостоятельному воспроизведению. Для клетки свойственно протекание таких процессов, как метаболизм, раздражение, саморегуляция.

Клетка существует с момента ее появления в результате деления и до ее окончательной гибели или последующего деления. Это время называется клеточным циклом. На длительность цикла влияет тип клетки и условия внешней среды. Промежуток между делениями клеток называют интерфазой.

Для прокариотов, или простейших организмов, характерно отсутствие ядра. Им присуще бинарное деление клеток, то есть деление клетки пополам с копированием ДНК, находящегося в цитоплазме. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, это сложная уникальная молекула, хранящая в себе наследственную информацию об организме в виде генетического кода.

Для эукариотических организмов характерно наличие клеток с одним или несколькими ядрами. Ядро – важнейший компонент клетки, состоящий из ядерной оболочки, ядрышка, хроматина и кариоплазмы. Ядрышко синтезирует рибосомы. В нем сосредоточено наибольшее количество белка в клетке.

Особенности деления клеток

Эукариотические клетки с образованием хромосом способны делиться только двумя способами: митозом и мейозом. Хромосомами называют совокупность органоидов клеточного ядра, определяющих наследственные свойства клеток и живых организмов.

Все клетки можно разделить на 2 группы в зависимости от хромосомного набора, содержащегося в ядре:

Совокупность хромосом, которые содержатся в ядре, это хромосомный набор. Число хромосом в клетке одинаково для каждого вида живых организмов. Так, у клеток человека этот показатель составляет 46.

Первый способ деления — митоз

Митоз («нить») – наиболее распространенный (непрямой) способ деления клеток по сравнению с мейозом. Его также называют кариокинезом, или непрямым делением. Митоз – способ деления ядер эукариотических клеток, при котором сохраняется постоянным число хромосом.

С помощью митоза делятся соматические клетки многоклеточных животных, кроме половых клеток.

При делении этим способом материнская клетка делится на дочерние клетки, которые не отличаются от нее генетически, то есть наследственной информацией.

Процесс деления клетки с помощью митоза называют митотическим. Клеточный цикл состоит из митотического цикла и периода покоя. Митотический цикл состоит из интерфазы и митотического деления.

The study made the unexpected finding that in certain forms of replication stress, an active checkpoint actually allows cells to divide, causing worse damage than if it were missing entirely, said USC expert Susan Forsberg. (Illustration/iStock)

Интрефаза длится по времени намного дольше по сравнению с митотическим делением. Во время этой стадии происходит рост клетки, синтез белка и органических веществ, а также накопление веществ, необходимых для деления клетки. Интерфаза может длиться от нескольких минут до нескольких дней. Она состоит из 3 фаз:

В целом процесс митотического деления длится от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от вида живого организма. Правильное протекание митоза возможно без внешнего вредного воздействия, например, излучения рентгена, попадания этилового спирта. Неблагоприятные факторы могут привести к нарушениям в процессе распределения хромосом или даже полной гибели клетки.

Фазы митоза

Хроматин перед началом деления преобразуется в хромосомы в форме нитей. Всего выделяют несколько фаз митоза в зависимости от внешнего вида и состояния хромосомы. Их называют профазой, метафазой, анафазой, телофазой.

Второй способ деления клетки — мейоз

Мейоз («уменьшение»), или прямое деление. Он еще носит название редукционного деления. Оно представляет собой деление ядра клетки эукариотического организма, при котором общая численность хромосом сокращается вдвое. Дочерние клетки, получившиеся при этом делении, названы гаметами. Они наследуют половину наследственной информации от родительской клетки, и численность хромосом соответственно снижается в два раза.

Необходимо понимать, в чем заключается различие диплоидной и гаплоидной клеток. Как известно, плоидность – количество одинаковых наборов хромосом, находящихся в ядрах клеток организма. В диплоидной клетке имеется основной набор хромосом – от каждой материнской клетки присутствует один набор. При слиянии клеток хромосомы не накапливаются. После деления диплоидных клеток в ядре новых клеток оказывается уже один набор хромосом. Для гаплоидной клетки характерно содержание всего одного набора хромосом. Она образуется из диплоидной путем митотического деления.

Фазы мейоза

Этот способ состоит из двух следующих друг за другом делений с короткой интерфазой между ними. Это приводит к тому, что из одной диплоидной клетки формируются четыре клетки гаплоидные. Восстановление плоидности происходит в результате оплодотворения.

Непосредственно мейоз состоит из мейоза I и мейоза II. В очень короткой интерфазе между этими стадиями деления происходит удвоение ДНК. Далее происходит образование четырех дочерних клеток. Фазы мейоза I схожи с фазами, протекающими при митозе.

Мейоз II, иди эквационное деление, имеет те же самые фазы:

Отличие мейоза от митоза

Биологическая роль деления клетки

Деление клетки – очень важный и значимый процесс, лежащий в основе роста, развития и размножения организмов. Главной особенностью живых организмов является их способность к росту.

Отдельно стоит отметить биологическое значение процессов митоза и мейоза.

Биологическая роль митоза:

Биологическое значение мейоза:

Источник

Жизненный цикл клетки. Хромосомный набор клетки. Деление клеток.

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных

Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом — 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными. Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом — n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Деление клеток

Хромосомный набор

Хромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.

Соматические и половые клетки

Клеточный цикл

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды. Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя.
В период покоя (G₀) клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу — погибает либо возвращается в митотический цикл. В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом, а период покоя отсутствует.
Митотический цикл состоит из четырёх периодов: пресинтетического (постмитотического) — G₁, синтетического — S, постсинтетического (премитотического) — G₂, митоза — М. Первые три периода — это подготовка клетки к делению (интерфаза), четвёртый период — само деление (митоз).

Интерфаза — подготовка клетки к делению — состоит из трёх периодов.

Периоды интерфазы

Деление эукариотических клеток

Основой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки.
Эукариотические клетки имеют три способа деления:

Амитоз — редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление.

Митоз

Митоз — тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской.

Митоз состоит из четырёх фаз.

Фазы митоза

Биологическое значение митоза:

Мейоз

Мейоз — тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением.

Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз.

Фазы мейоза

Биологическое значение мейоза:

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация. При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток. Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

Источник

Деление клетки

История клеточной теории — концепции, согласно которой живые организмы состоят из клеток, — во многом история о том, как ученые XIX века либо воруют друг у друга идеи, либо игнорируют друг друга. Первооткрывателями клетки часто называют немцев Теодора Шванна и Матиаса Шлейдена, но на это звание могли бы претендовать многие. Польский исследователь Роберт Ремак, например, наблюдал деление животных клеток и опроверг теорию Шлейдена и Шванна об их спонтанном формировании.

До изобретения фотографии биологам приходилось быть еще и художниками. Изучение деления под микроскопом стало значительно проще с использованием красителей, например индиго, окрашивавших отдельные элементы внутри ядра, как выяснил исследовавший саламандр немецкий биолог Вальтер Флемминг. В 1878 году он назвал эти элементы ядра «хроматином» — сегодня их называют хромосомами (в переводе с латыни — «цветные тела»). Все эти открытия были сделаны за десятилетия до того, как развитие микроскопии позволило биологам наблюдать деление воочию, так что Флеммингу пришлось зарисовывать хромосомы на разных этапах деления и пытаться восстановить последовательность событий. Заметив, что ядро не подвергается двойному делению, он назвал процесс «непрямым воспроизводством ядра».

Иллюстрации, сделанные Флеммингом, были собраны в его книге 1882 года «Клеточная субстанция, ядро и деление клетки». Он заметил, что хромосомы выглядят либо как бесформенное «облако», либо как аккуратные плотные нити — по-немецки mitosen. Сегодня мы знаем, что эти два состояния соответствуют двум стадиям в жизнедеятельности клетки: интерфазе, когда материнская клетка растет, и митозу, когда хромосомы разделяются между дочерними клетками. В самом митозе биологи выделяют пять стадий.

Митоз

В конце интерфазы ДНК дуплицируется, и начинается первая стадия митоза — профаза. Из «облаков» генетического материала формируются хромосомы; хроматиды, половинки хромосом, соединяются центросомами, образуя Х-образную форму. В процессе конденсации участвуют специальные белки-катализаторы, в том числе конденсин, формирующий кольца вокруг хромосом, так что они «сжимаются», занимая в тысячи раз меньший объем.

Мейоз

При половом размножении потомок получает по половине своих хромосом от каждого из родителей. Бельгийский зоолог Эдуард ван Бенеден первым понял, что это значит для деления клетки. Изучая оплодотворенные яйца нематод Ascaris megalocephala в 1883 году, ван Бенеден утверждал: «Каждое протоядро соответствует половине целого ядра, однополое по своей природе». Сегодня мы говорим, что клетки с двойным набором хромосом — диплоидные, а гаметы — сперматозоиды и яйцеклетка — гаплоидные, потому что у них набор хромосом только один. Значит, производство гамет требует особой формы деления. В 1902 году американский ученый Уолтер Саттон понял, что в гаметах содержится лишь половина хромосом. Изучив сперматозоиды кузнечика, он пришел к выводу, что они формируются в результате «сокращающего» деления. В 1905-м британские биологи Джон Фармер и Джон Мур назвали этот процесс мейозом.

«Вплоть до настоящего времени не обнаружено другого способа размножения клетки, кроме деления с непрямым воспроизводством ядра» Вальтер Флемминг

Мейоз отличается от митоза двумя главными особенностями: деление состоит из двух этапов, и хромосомы разделяются иначе: в результате митоза получаются две диплоидные клетки, а в результате мейоза — четыре гаплоидные гаметы. На первом этапе мейоза пары родительских хромосом выстраиваются бок о бок, а не в линию, как при митозе, и в каждой клетке оказывается по одному набору (при митозе же каждая хромосома разделяется на две хроматиды). Разделение на хроматиды происходит на втором этапе, когда родительская клетка уже разделилась. Исследуя мейоз, Саттон предположил, что хромосомы переносят гены. Он отметил также, что у клеток нет мужской и женской линий — пары хромосом объединяются случайным образом и наследуются, соответственно, случайно. Для трех пар хромосом в метафазе может быть 23 разные комбинации. У человека, даже если не учитывать половые хромосомы, таких комбинаций 222, то есть больше четырех миллионов.

Деление прокариот

У прокариот нет ни ядра, ни многочисленных хромосом, поэтому их деление происходит гораздо проще и быстрей. Клетка увеличивается в размере вдвое и разделяется на две. У бактерий всего одна кольцевая хромосома, крепящаяся к мембране клетки примерно посередине. Репликация начинается у каждой из цепочек в двойной спирали, в обоих направлениях, образуя два кольца ДНК. В 1991 году микробиологи Эрфей Би и Джозеф Люткенхаус доказали, что молекула FtsZ образует так называемое Z-кольцо, чем-то напоминающее застежку-молнию, — оно и отвечает за разделение материнской клетки на две дочерние, как при цитокинезе у эукариот.

Митоз и мейоз

Анеуплоидия

Источник

Делим на два

Митоз, мейоз и другие клеточные красоты

Фотография: ZEISS Microscopy / Flickr.com

Вчера биологи отмечали день рождения основателя цитогенетики Вальтера Флемминга. Он впервые обнаружил в клетке интенсивно окрашивающиеся структуры и назвал их хроматином. Позднее он обнаружил связь хроматина с хромосомами, которые получили свое современное название благодаря немецкому анатому и гистологу Генриху Вильгельму Вальдейеру. Особую известность Флеммингу принесли его исследования строения и деления клетки. Флемминг впервые ввел термин «митоз», обозначающий непрямое деление клетки.

Мы подготовили иллюстрированный обзор главных объектов исследования Флемминга.

Электронная микроскопия клетки

Фотография: Itayba / Wikimedia Commons

У эукариотических клеток существет два способа деления: митоз и мейоз. Первый из них встречается гораздо чаще второго, но второй имеет ключевое значение для полового размножения.

Митоз — он же кариокинез или непрямое деление — это деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. У многоклеточных животных это единственный способ деления любых клеток за исключением половых. Для удобства изучения биологи делят митотический процесс на четыре стадии в за­висимости от того, как выглядят в это время хромосомы в све­товом микроскопе. В митозе выделяют профазу, метафазу, ана­фазу и телофазу.

Источник

Деление клеток

Деление клетки — характерный именно для живых организмов процесс появления из родительской клетки двух и более новых клеток.

Содержание

Деление прокариотических клеток

Прокариотические клетки делятся надвое. Сначала клетка удлиняется. В ней образуется попе­речная перегородка. Затем дочерние клетки расходятся.

Деление эукариотических клеток

Существует три способа деления эукариотических клеток: митоз, мейоз и амитоз.

Митоз (реже: кариокинез или непрямое деление) — деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. В отличие от мейоза, митотическое деление протекает без осложнений в клетках любой плоидности, поскольку не включает как необходимый этап конъюгацию гомологичных хромосом в профазе.

Мейоз (или редукционное деление клетки) — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с гаметогенезом — образованием специализированных половых клеток, или гамет, из недифференцированных стволовых.

Амитоз (или прямое деление клетки) — деление клетки без образования веретена деления. Долгое время наряду с митозом и мейозом считался одним из основных способов деления клеток.

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Деление клеток» в других словарях:

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК — ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК, процесс воспроизводства живых клеток, который обуславливает рост организма. У ЭУКАРИОТОВ отдельная клетка делится надвое, причем сперва делится ЯДРО (путем МИТОЗА или МЕЙОЗА), а затем расщепляется ЦИТОПЛАЗМА. В процессах роста и… … Научно-технический энциклопедический словарь

деление клеток — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN cell division … Справочник технического переводчика

бинарное деление клеток — dvinaris ląstelių dalijimasis statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Tiesioginis ląstelių dalijimasis į dvi dukterines beveik vienodo dydžio ląsteles. atitikmenys: angl. binary cell fission rus. бинарное деление клеток … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Деление клетки — Деление клетки процесс образования из родительской клетки двух и более дочерних клеток. Содержание 1 Деление прокариотических клеток 2 Деление эукариотических клеток … Википедия

ДЕЛЕНИЕ — способ размножения одноклеточных организмов, а также клеток, составляющих тела многоклеточных. У бактерий деление осуществляется образованием поперечной перегородки. У одноклеточных водорослей и животных деление вместе с тем и бесполое… … Большой Энциклопедический словарь

ДЕЛЕНИЕ (в биологии) — ДЕЛЕНИЕ, способ размножения одноклеточных организмов, а также клеток, составляющих тела многоклеточных. У бактерий деление осуществляется образованием поперечной перегородки. У одноклеточных водорослей и животных деление вместе с тем и бесполое… … Энциклопедический словарь

ДЕЛЕНИЕ — (биологическое), способ размножения одноклеточных организмов, а также клеток, составляющих тела многоклеточных. У бактерий деление осуществляется образованием поперечной перегородки. У многоклеточных деление клеток лежит в основе роста тканей и… … Современная энциклопедия

Деление (биологическое) — ДЕЛЕНИЕ (биологическое), способ размножения одноклеточных организмов, а также клеток, составляющих тела многоклеточных. У бактерий деление осуществляется образованием поперечной перегородки. У многоклеточных деление клеток лежит в основе роста… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

деление — я; ср. 1. к Делить (1 зн.) и Делиться (1 зн.). Д. общества на классы. // Биол. Способ размножения у простейших организмов и клеток. Д. клетки. 2. Обратное умножению математическое действие нахождение одного из сомножителей по произведению и… … Энциклопедический словарь

деление созревания — meiosis, maturation (reduction) division мейоз, деление созревания. Двухступенчатое деление клеток, приводящее к образованию из диплоидных клеток гаплоидных, что является основным этапом гаметогенеза; выделяют 3 типа М.: зиготный, или начальный… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Источник