9 класс. Биология. Деление клетки. Митоз

Комментарии преподавателя

 1. Введение

Тема урока: «Де­ле­ние клет­ки. Митоз».

Аме­ри­кан­ский био­лог, ла­у­ре­ат но­бе­лев­ской пре­мии Г. Дж. Мил­лер писал: «Каж­дую се­кун­ду в нашем теле сотни мил­ли­о­нов неоду­шев­лен­ных, но очень дис­ци­пли­ни­ро­ван­ных ма­лень­ких ба­ле­рин схо­дят­ся, рас­хо­дят­ся, вы­стра­и­ва­ют­ся в ряд и раз­бе­га­ют­ся в раз­ные сто­ро­ны, слов­но тан­цо­ры на балу, ис­пол­ня­ю­щие слож­ные па ста­рин­но­го танца. Этот древ­ней­ший на Земле танец — Танец Жизни. В таких тан­цах клет­ки тела по­пол­ня­ют свои ряды, и мы рас­тем и су­ще­ству­ем».

 2. Клеточный цикл

Один из ос­нов­ных при­зна­ков жи­во­го — са­мо­вос­про­из­ве­де­ние – опре­де­ля­ет­ся на кле­точ­ном уровне. Во время ми­то­ти­че­ско­го де­ле­ния из одной ро­ди­тель­ской клет­ки об­ра­зу­ют­ся две до­чер­ние, что обес­пе­чи­ва­ет непре­рыв­ность жизни и пе­ре­да­чи на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции.

Жизнь клет­ки от на­ча­ла од­но­го де­ле­ния до сле­ду­ю­ще­го де­ле­ния на­зы­ва­ет­ся кле­точ­ным цик­лом (рис. 1).

Про­ме­жу­ток между де­ле­ни­я­ми кле­ток на­зы­ва­ет­ся ин­тер­фа­за.

Рис. 1. Кле­точ­ный цикл (про­тив ча­со­вой стрел­ки – свер­ху вниз) (Ис­точ­ник)

 3. Этапы деления клетки

Де­ле­ние клет­ки эу­ка­ри­от можно раз­де­лить на два этапа. Сна­ча­ла про­ис­хо­дит де­ле­ние ядра (ка­рио­ге­нез), а затем де­ле­ние ци­то­плаз­мы (ци­то­ге­нез).

Рис. 2. Со­от­но­ше­ние ин­тер­фа­зы и ми­то­за в жизни клет­ки (Ис­точ­ник)

Ин­тер­фа­за

Ин­тер­фа­за была от­кры­та в 19 веке, когда уче­ные изу­ча­ли мор­фо­ло­гию кле­ток. При­бо­ром для изу­че­ния клет­ки был све­то­вой мик­ро­скоп, а наи­бо­лее явные из­ме­не­ния в стро­е­нии кле­ток про­ис­хо­ди­ли во время де­ле­ния. Со­сто­я­ние клет­ки между двумя де­ле­ни­я­ми по­лу­чи­ло на­зва­ние «ин­тер­фа­за» – про­ме­жу­точ­ная фаза.

Самые важ­ные про­цес­сы в жизни клет­ки (такие как тран­скрип­ция, транс­ля­ция и ре­пли­ка­ция) про­ис­хо­дят имен­но во время ин­тер­фа­зы.

Клет­ка за­тра­чи­ва­ет на де­ле­ние от 1 до 3 часов, а ин­тер­фа­за может про­дол­жать­ся от 20 минут до несколь­ких дней.

Ин­тер­фа­за (на рис. 3 - I) со­сто­ит из несколь­ких про­ме­жу­точ­ных фаз:

Рис. 3. Фазы кле­точ­но­го цикла (Ис­точ­ник)

G1-фа­за (фаза на­чаль­но­го роста – пре­син­те­ти­че­ская): про­ис­хо­дит тран­скрип­ция, транс­ля­ция и син­тез бел­ков;

S-фа­за (син­те­ти­че­ская фаза): про­ис­хо­дит ре­пли­ка­ция ДНК;

G2-фа­за (пост­син­те­ти­че­ская фаза): про­ис­хо­дит под­го­тов­ка клет­ки к ми­то­ти­че­ско­му де­ле­нию.

У диф­фе­рен­ци­ро­ван­ных кле­ток, ко­то­рые более не де­лят­ся, от­сут­ству­ет фаза G2, и они могут на­хо­дить­ся в со­сто­я­нии покоя в фазе G0.

Перед на­ча­лом де­ле­ния ядра хро­ма­тин (ко­то­рый, соб­ствен­но, и со­дер­жит на­след­ствен­ную ин­фор­ма­цию) кон­ден­си­ру­ет­ся и пре­об­ра­зу­ет­ся в хро­мо­со­мы, ко­то­рые видны в виде нитей. От­сю­да и на­зва­ние кле­точ­но­го де­ле­ния: «митоз», что в пе­ре­во­де озна­ча­ет «нить».

 4. Митоз. Фазы митоза

Митоз — непря­мое де­ле­ние клет­ки, при ко­то­ром из одной ис­ход­ной клет­ки об­ра­зу­ют­ся две до­чер­ние клет­ки с таким же на­бо­ром хро­мо­сом, как и у ма­те­рин­ской.

Этот про­цесс обес­пе­чи­ва­ет уве­ли­че­ние кле­ток, рост и ре­ге­не­ра­цию ор­га­низ­мов.

У од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов митоз обес­пе­чи­ва­ет бес­по­лое раз­мно­же­ние.

Про­цесс де­ле­ния путем ми­то­за про­хо­дит в 4 фазы, в ходе ко­то­рых копии на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции (сест­рин­ские хро­мо­со­мы) рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ют­ся между клет­ка­ми (рис. 2).

	Про­фа­за. Хро­мо­со­мы спи­ра­ли­зи­ру­ют­ся. Каж­дая хро­мо­со­ма со­сто­ит из двух хро­ма­тид. Рас­тво­ря­ет­ся ядер­ная обо­лоч­ка, де­лят­ся и рас­хо­дят­ся к по­лю­сам цен­три­о­ли. На­чи­на­ет фор­ми­ро­вать­ся ве­ре­те­но де­ле­ния - си­сте­ма бел­ко­вых нитей, со­сто­я­щих из мик­ро­тру­бо­чек, часть из ко­то­рых при­креп­ля­ет­ся к хро­мо­со­мам, часть тя­нет­ся от цен­три­о­ли к дру­гой.
	Ме­та­фа­за. Хро­мо­со­мы рас­по­ла­га­ют­ся в плос­ко­сти эк­ва­то­ра клет­ки.
	Ана­фа­за. Хро­ма­ти­ды, из ко­то­рых со­сто­ят хро­мо­со­мы, рас­хо­дят­ся к по­лю­сам клет­ки, ста­но­вят­ся но­вы­ми хро­мо­со­ма­ми.
	Те­ло­фа­за. На­чи­на­ет­ся дес­пи­ра­ли­за­ция хро­мо­сом. Фор­ми­ро­ва­ние ядер­ной обо­лоч­ки, кле­точ­ной пе­ре­го­род­ки, об­ра­зо­ва­ние двух до­чер­них кле­ток.

Рис. 4. Фазы ми­то­за: про­фа­за, ме­та­фа­за, ана­фа­за, те­ло­фа­за (Ис­точ­ник)

 5. Профаза

Пер­вая фаза ми­то­за — про­фа­за. Перед на­ча­лом де­ле­ния во время син­те­ти­че­ско­го пе­ри­о­да ин­тер­фа­зы про­ис­хо­дит удво­е­ние ко­ли­че­ства но­си­те­лей на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции – тран­скрип­ция ДНК.

Затем ДНК со­еди­ня­ет­ся с бел­ка­ми-ги­сто­на­ми и мак­си­маль­но спи­ра­ли­зу­ет­ся, об­ра­зуя хро­мо­со­мы. Каж­дая хро­мо­со­ма со­сто­ит из двух сест­рин­ских хро­ма­тид, объ­еди­нен­ных цен­тро­ме­рой (см. видео). Хро­ма­ти­ды яв­ля­ют­ся до­ста­точ­но точ­ны­ми ко­пи­я­ми друг друга – ге­не­ти­че­ский ма­те­ри­ал (ДНК) хро­ма­тид ко­пи­ру­ет­ся во время син­те­ти­че­ско­го пе­ри­о­да ин­тер­фа­зы.

Ко­ли­че­ство ДНК в клет­ки обо­зна­ча­ют 4с: после ре­пли­ка­ции в син­те­ти­че­ском пе­ри­о­де ин­тер­фа­зы оно ста­но­вит­ся в два раза боль­ше, чем ко­ли­че­ство хро­мо­сом, ко­то­рое обо­зна­ча­ет­ся 2n.

В про­фа­зе раз­ру­ша­ет­ся ядер­ная обо­лоч­ка и яд­рыш­ки. Цен­три­о­ли рас­хо­дят­ся к по­лю­сам клет­ки и на­чи­на­ют при по­мо­щи мик­ро­тру­бо­чек фор­ми­ро­вать ве­ре­те­но де­ле­ния. В конце про­фа­зы ядер­ная обо­лоч­ка пол­но­стью ис­че­за­ет.

 6. Метафаза

Вто­рая фаза ми­то­за – ме­та­фа­за. В ме­та­фа­зе хро­мо­со­мы при­со­еди­ня­ют­ся цен­тро­ме­ра­ми к нитям ве­ре­те­на де­ле­ния, от­хо­дя­щим от цен­три­о­лей (см. видео). Мик­ро­тру­боч­ки на­чи­на­ют вы­рав­ни­вать­ся по длине, в ре­зуль­та­те чего хро­мо­со­мы вы­стра­и­ва­ют­ся в цен­траль­ной части клет­ки – на её эк­ва­то­ре. Когда цен­тро­ме­ры рас­по­ла­га­ют­ся на рав­ном рас­сто­я­нии от по­лю­сов, их дви­же­ние пре­кра­ща­ет­ся.

В све­то­вой мик­ро­скоп можно уви­деть ме­та­фаз­ную пла­стин­ку, ко­то­рая об­ра­зо­ва­на хро­мо­со­ма­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми на эк­ва­то­ре клет­ки. Ме­та­фа­за и сле­ду­ю­щая за ней ана­фа­за обес­пе­чи­ва­ют рав­но­мер­ное рас­пре­де­ле­ние на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции сест­рин­ских хро­ма­тид между клет­ка­ми.

 7. Анафаза

Сле­ду­ю­щая фаза ми­то­за — ана­фа­за. Она самая ко­рот­кая. Цен­тро­ме­ры хро­мо­сом де­лят­ся, и каж­дая из осво­бо­див­ших­ся сест­рин­ских хро­ма­тид ста­но­вит­ся са­мо­сто­я­тель­ной хро­мо­со­мой.

Нити ве­ре­те­на де­ле­ния раз­во­дят сест­рин­ские хро­ма­ти­ды к по­лю­сам клет­ки.

В ре­зуль­та­те ана­фа­зы у по­лю­сов со­би­ра­ет­ся такое же ко­ли­че­ство хро­мо­сом, как и было в ис­ход­ной клет­ке. Ко­ли­че­ство ДНК у по­лю­сов клет­ки ста­но­вит­ся равно 2C, а ко­ли­че­ство хро­мо­сом (сест­рин­ских хро­ма­тид) – 2n.

 8. Телофаза

За­клю­чи­тель­ная ста­дия ми­то­за — те­ло­фа­за. Во­круг хро­мо­сом (сест­рин­ских хро­ма­тид), со­бран­ных у по­лю­сов клет­ки, на­чи­на­ет фор­ми­ро­вать­ся ядер­ная обо­лоч­ка. В клет­ке  у по­лю­сов воз­ни­ка­ет два ядра.

Про­ис­хо­дят про­цес­сы, об­рат­ные про­фа­зе: ДНК и белки хро­мо­сом на­чи­на­ют де­кон­ден­си­ро­вать­ся, и хро­мо­со­мы пе­ре­ста­ют быть видны в све­то­вой мик­ро­скоп, об­ра­зу­ют­ся ядер­ные обо­лоч­ки, фор­ми­ру­ют­ся яд­рыш­ки, в ко­то­рых на­чи­на­ет­ся тран­скрип­ция, ис­че­за­ют нити ве­ре­те­на де­ле­ния.

Окон­ча­ние те­ло­фа­зы пре­иму­ще­ствен­но сов­па­да­ет с раз­де­ле­ни­ем тела ма­те­рин­ской клет­ки — ци­то­ки­не­зом.

 9. Цитокинез

Далее про­ис­хо­дит раз­де­ле­ние клет­ки: между но­вы­ми яд­ра­ми, рас­по­ло­жен­ны­ми у по­лю­сов клет­ки, рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ют­ся ор­га­но­и­ды, фор­ми­ру­ет­ся пе­ре­го­род­ка кле­точ­ной мем­бра­ны (плаз­ма­лем­мы).

Ци­то­ки­нез

Рас­пре­де­ле­ние ци­то­плаз­мы в рас­ти­тель­ных и жи­вот­ных клет­ках про­ис­хо­дит по-раз­но­му. В рас­ти­тель­ных клет­ках на месте ме­та­фаз­ной пла­стин­ки об­ра­зу­ет­ся кле­точ­ная стен­ка, ко­то­рая делит клет­ку на две до­чер­ние. В этом участ­ву­ет ве­ре­те­но де­ле­ния с об­ра­зо­ва­ни­ем спе­ци­аль­ной струк­ту­ры — фраг­мо­пла­ста. Жи­вот­ные клет­ки де­лят­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем пе­ре­тяж­ки.

В ре­зуль­та­те ми­то­за об­ра­зу­ют­ся две клет­ки, ко­то­рые ге­не­ти­че­ски иден­тич­ны ис­ход­ной, хотя каж­дая из них со­дер­жит толь­ко одну копию на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции ма­те­рин­ской клет­ки. Ко­пи­ро­ва­ние на­след­ствен­ной ин­фор­ма­ции про­ис­хо­дит во время син­те­ти­че­ско­го пе­ри­о­да ин­тер­фа­зы.

Ино­гда де­ле­ние ци­то­плаз­мы не про­ис­хо­дит, об­ра­зу­ют­ся двух- или мно­го­ядер­ные клет­ки.

Весь про­цесс ми­то­ти­че­ско­го де­ле­ния за­ни­ма­ет от несколь­ких минут до несколь­ких часов, в за­ви­си­мо­сти от ви­до­вых осо­бен­но­стей живых ор­га­низ­мов.

 10. Биологическое значение митоза

Био­ло­ги­че­ское зна­че­ние ми­то­за за­клю­ча­ет­ся в со­хра­не­нии по­сто­ян­но­го числа хро­мо­сом и ге­не­ти­че­ской ста­биль­но­сти ор­га­низ­мов.

Кроме ми­то­за, су­ще­ству­ют и дру­гие типы де­ле­ния.

Прак­ти­че­ски у всех эу­ка­ри­о­ти­че­ских кле­ток встре­ча­ет­ся так на­зы­ва­е­мое пря­мое де­ле­ние — ами­тоз.

Во время ами­то­за не про­ис­хо­дит об­ра­зо­ва­ние ве­ре­те­на де­ле­ния и хро­мо­сом. Рас­пре­де­ле­ние ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла про­ис­хо­дит слу­чай­ным об­ра­зом.

Путем ами­то­за, как пра­ви­ло, де­лят­ся клет­ки, ко­то­рые за­вер­ша­ют свой жиз­нен­ный цикл. На­при­мер, эпи­те­ли­аль­ные клет­ки кожи или фол­ли­ку­ляр­ные клет­ки яич­ни­ков. Также ами­тоз встре­ча­ет­ся в па­то­ло­ги­че­ских про­цес­сах, на­при­мер, вос­па­ле­ни­ях или зло­ка­че­ствен­ных опу­хо­лях.

На­ру­ше­ние ми­то­за

Пра­виль­ное про­те­ка­ние ми­то­за может на­ру­шать­ся под дей­стви­ем внеш­них фак­то­ров. На­при­мер, под дей­стви­ем рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния хро­мо­со­мы могут раз­ры­вать­ся. Затем они вос­ста­нав­ли­ва­ют­ся с по­мо­щью спе­ци­аль­ных фер­мен­тов. Од­на­ко, могут про­ис­хо­дить ошиб­ки. Такие ве­ще­ства как спир­ты и эфиры, могут на­ру­шать дви­же­ние хро­мо­сом к по­лю­сам клет­ки, что вле­чет к нерав­но­мер­но­му рас­пре­де­ле­нию хро­мо­сом. В этих слу­ча­ях клет­ка обыч­но по­ги­ба­ет.

Есть ве­ще­ства, ко­то­рые вли­я­ют на ве­ре­те­но де­ле­ния, но не вли­я­ют на рас­пре­де­ле­ние хро­мо­сом. В ре­зуль­та­те ядро не де­лит­ся, а ядер­ная обо­лоч­ка объ­еди­нит вме­сте все хро­мо­со­мы, ко­то­рые долж­ны были рас­пре­де­лить­ся между но­вы­ми клет­ка­ми. Об­ра­зу­ют­ся клет­ки с удво­ен­ным на­бо­ром хро­мо­сом. Такие ор­га­низ­мы с удво­ен­ным или утро­ен­ным на­бо­ром хро­мо­сом на­зы­ва­ют­ся по­лип­ло­и­да­ми. Метод по­лу­че­ния по­лип­ло­и­дов ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в се­лек­ции для со­зда­ния устой­чи­вых сор­тов рас­те­ний.

 11. Итог урока

На уроке речь шла о де­ле­нии клет­ки путем ми­то­за. В ре­зуль­та­те ми­то­за об­ра­зу­ют­ся, как пра­ви­ло, две клет­ки, иден­тич­ные по ко­ли­че­ству и ка­че­ству ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла ма­те­рин­ской клет­ке.

источник конспекта - http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/tema/delenie-kletki-mitoz

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=_133V5Ugyqw

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=S_q7prRYHFE

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=kHSU3MxRuYc

источник видео - http://www.youtube.com/watch?v=CcbcD7G1WqQ

источник презентации - http://prezentacii.com/biologiya/2665-delenie-kletki-mitoz.html

Файлы