Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- профаза
- Metaphase
- анафаза
- телофаза
- цитокинез
- интерфаза
- Типы клеток
- Митоз против Мейоза
- Почему клетки делятся
- Стадии Митоза
Все живое состоит из клеток. Каждый человек начинает жизнь как оплодотворенный человеческий эмбрион с одной клеткой, и к взрослому возрасту он превратился в пять триллионов клеток благодаря процессу деления клеток, называемому митозом. Митоз возникает всякий раз, когда нужны новые клетки. Без этого клетки вашего тела не могли бы размножаться, и жизнь, о которой вы знаете, не существовала бы.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Митоз - это процесс деления клеток, при котором одна клетка делится на две генетически идентичные дочерние клетки.Пять стадий митоза: интерфазный, профазный, метафазный, анафазный и телофазный.
профаза
Митоз начинается с профазы, которая возникает после начальной подготовительной стадии, которая происходит во время интерфазы - фазы покоя между клеточными делениями.
Во время ранней профазы клетка начинает разрушать одни структуры и создавать другие, готовясь к делению хромосом. Дублированные хромосомы из межфазной фазы конденсируются, что означает, что они уплотняются и плотно наматываются. Ядерная оболочка разрушается, и по краям делящейся клетки формируется аппарат, известный как митотический веретен. Шпиндель состоит из сильных белков, называемых микротрубочками, которые являются частью "скелета" клеток и управляют делением клетки посредством удлинения. Шпиндель постепенно удлиняется во время профазы. Его роль заключается в организации хромосом и перемещении их во время митоза.
К концу фазы профазы ядерная оболочка разрушается, и микротрубочки достигают от каждого полюса клетки до экватора клеток. Кинетохоры, специализированные области в центромерах хромосом - области ДНК, где сестринские хроматиды наиболее тесно связаны - прикрепляются к типу микротрубочек, называемых волокнами кинетохор. Эти волокна взаимодействуют с полярными волокнами веретена, соединяя кинетохоры с полярными волокнами, что стимулирует миграцию хромосом к центру клетки. Эту часть процесса иногда называют прометафазой, потому что она происходит непосредственно перед метафазой.
Metaphase
В самом начале метафазной стадии пары конденсированных хромосом выстраиваются вдоль экватора вытянутой клетки. Поскольку они уплотнены, они могут двигаться легче, не запутываясь.
Некоторые биологи фактически разделяют метафазу на две фазы: прометафазу и истинную метафазу.
Во время прометафазы ядерная мембрана полностью исчезает. Затем начинается настоящая метафаза. В клетках животных две пары центриолей располагаются на противоположных полюсах клетки, а полярные волокна продолжают простираться от полюсов к центру клетки. Хромосомы движутся случайным образом до тех пор, пока они не прикрепятся с обеих сторон их центромер к полярным волокнам.
Хромосомы располагаются на метафазной пластинке под прямым углом к полюсам веретена и удерживаются там равными силами полярных волокон, оказывающих давление на центромеры хромосом. (Метафазная пластинка не является физической структурой - это просто термин для плоскости, в которой хромосомы выстраиваются в линию.
Прежде чем перейти к стадии анафазы, клетка проверяет, все ли хромосомы находятся на метафазной пластинке, а их кинетохоры правильно прикреплены к микротрубочкам. Это называется контрольной точкой шпинделя. Эта контрольная точка гарантирует, что пары хромосом, также называемые сестринскими хроматидами, равномерно распределяются между двумя дочерними клетками на стадии анафазы. Если хромосома неправильно выровнена или прикреплена, клетка прекратит деление, пока проблема не будет решена.
В редких случаях клетка не прекращает деление, и при митозе допускаются ошибки. Это может привести к изменениям ДНК, которые потенциально могут привести к генетическим нарушениям.
анафаза
Во время анафазы сестринские хроматиды тянутся к противоположным полюсам (концам) вытянутой клетки. Протеиновый «клей», который удерживает их вместе, разрушается, чтобы позволить им разойтись. Это означает, что дубликаты копий ДНК клетки оказываются на каждой стороне клетки и готовы полностью разделиться. Каждая сестринская хроматида теперь является собственной «полной» хромосомой. Теперь их называют дочерними хромосомами. На этом этапе микротрубочки становятся короче, что позволяет начать процесс разделения клеток.
Дочерние хромосомы проходят через веретенообразный механизм, чтобы достичь клеток противоположных полюсов. Когда хромосомы приближаются к полюсу, они сначала мигрируют центромерой, и волокна кинетохор сокращаются.
Чтобы подготовиться к телофазе, два полюса клетки раздвигаются дальше. По завершении анафазы каждый полюс содержит полную коллекцию хромосом.
В этот момент начинается цитокинез. Это деление цитоплазмы исходных клеток, и оно продолжается через стадию телофазы.
телофаза
На стадии телофазы деление клеток практически завершено. Ядерная оболочка, которая ранее была разрушена, чтобы позволить микротрубочкам получить доступ и рекрутировать хромосомы к экватору делящейся клетки, превращается в две новые ядерные оболочки вокруг разделенных сестринских хроматид.
Полярные волокна продолжают удлиняться, и ядра начинают формироваться на противоположных полюсах, создавая ядерные оболочки из оставшихся частей ядерной оболочки родительских клеток плюс части эндомембранной системы. Митотический веретен распадается на свои строительные блоки, и образуются два новых ядра - по одному на каждый набор хромосом. Во время этого процесса вновь появляются ядерные мембраны и ядрышки, и хроматиновые волокна хромосом раскрываются, возвращаясь к своей прежней нитевидной форме.
После телофазы митоз практически завершен - генетическое содержимое одной клетки было разделено поровну на две клетки. Тем не менее, деление клеток не завершено, пока не произойдет цитокинез.
цитокинез
Цитокинез - это деление цитоплазмы клеток, начинающееся до окончания анафазы и заканчивающееся вскоре после телофазной стадии митоза.
Во время цитокинеза в клетках животных кольцо белков, называемых актином и миозином (те же белки, что и в мышцах), сжимает вытянутую клетку в две совершенно новые клетки. Группа нитей, сделанных из белка под названием актин, ответственна за защемление, создавая складку, называемую борозду расщепления.
Процесс отличается в растительных клетках, потому что они имеют клеточную стенку и слишком жесткие, чтобы делиться таким образом. В растительных клетках структура, называемая клеточной пластинкой, формируется в середине клетки, разделяя ее на две дочерние клетки, разделенные новой стенкой.
В этот момент цитоплазма, жидкость, в которой омываются все клеточные компоненты, поровну поделена между двумя новыми дочерними клетками. Каждая дочерняя клетка генетически идентична, содержит собственное ядро и полную копию ДНК организмов. Дочерние клетки теперь начинают свой собственный клеточный процесс и могут сами повторять процесс митоза в зависимости от того, кем они становятся.
интерфаза
Почти 80 процентов продолжительности жизни клеток тратится в интерфазе, которая является стадией между митотическими циклами.
В интерфазе деление не происходит, но клетка проходит период роста и готовится к делению. Клетки содержат много белков и структур, называемых органеллами, которые должны размножаться при подготовке к удвоению. ДНК клетки дублируется во время этой фазы, создавая две копии каждой цепи ДНК, называемой хромосомой. Хромосома - это молекула ДНК, которая несет всю или часть наследственной информации организма.
Сама Интерфаза делится на разные фазы: фаза G1, фаза S и фаза G2. Фаза G1 - это период до синтеза ДНК, в течение которого клетка увеличивается в размерах. Во время фаз G1 клетки растут и контролируют свою среду, чтобы определить, следует ли им инициировать еще один раунд деления клеток.
Во время узкой S-фазы ДНК синтезируется. Затем следует фаза G2, когда клетка синтезирует белки и продолжает расти. Во время фазы G2 клетки проверяют, чтобы убедиться, что репликация ДНК успешно завершена, и делают все необходимые ремонтные работы.
Не все ученые классифицируют интерфазу как стадию митоза, потому что она не активная стадия. Однако этот подготовительный этап необходим, прежде чем произойдет любое фактическое деление клетки.
Типы клеток
Прокариотические клетки, такие как бактерии, проходят через тип деления клеток, известный как бинарное деление. Это включает репликацию хромосом клеток, сегрегацию скопированной ДНК и расщепление цитоплазмы родительских клеток. Бинарное деление создает две новые клетки, которые идентичны исходной клетке.
С другой стороны, эукариотические клетки могут делиться либо через митоз, либо через мейоз. Митоз является более распространенным процессом, потому что только эукариотические клетки, размножающиеся половым путем, могут пройти через мейоз. Все эукариотические клетки, независимо от их размера или количества клеток, могут проходить через митоз. Клетки живого организма, которые не являются репродуктивными клетками, называются соматическими клетками и важны для выживания эукариотических организмов. Крайне важно, чтобы соматические родительские и дочерние (дочерние) клетки не отличались друг от друга.
Митоз против Мейоза
Клетки делятся во время митоза, продуцируя диплоидные клетки (клетки, которые идентичны друг другу) и родительскую клетку. Люди диплоидны, то есть у них есть две копии каждой хромосомы. Они наследуют одну копию каждой хромосомы от своей матери и одну копию каждой от своего отца. Митоз используется для роста, восстановления и бесполого размножения.
Мейоз является другим типом деления клеток, но клетки, продуцируемые во время мейоза, отличаются от клеток, продуцируемых во время митоза.
Мейоз используется для производства мужских и женских гамет, клеток с половиной нормального числа хромосом, которые используются только для полового размножения. Клетка человеческого тела содержит 46 хромосом, расположенных в 23 парах. Гамет представляют собой сперму или яйцеклетку и содержат только 23 хромосомы. Вот почему мейоз иногда называют сокращением деления.
Мейоз производит четыре дочерние клетки. Это гаплоидные клетки, то есть они содержат половину количества хромосом, что и исходная клетка. Когда половые клетки объединяются во время оплодотворения, эти гаплоидные клетки становятся диплоидными клетками. Узнайте больше о сходствах и различиях между митозом и мейозом в росте клеток и половом размножении.
Почему клетки делятся
Все организмы должны продуцировать генетически идентичные дочерние клетки. Одноклеточные организмы делают это для размножения. Каждая из произведенных клеток - это отдельный организм. Многоклеточные организмы делят клетки по трем причинам: рост, восстановление и замена.
Многоклеточные организмы могут расти двумя способами - путем увеличения размера их клеток или увеличения количества клеток. Этот последний вариант достигается с помощью митоза.
Митоз является важной частью всего клеточного цикла, потому что именно в этот момент клетка передает свою генетическую информацию своим дочерним клеткам. Деление также гарантирует, что новые клетки будут доступны в качестве замены, когда старые клетки организма погибают.
Когда клетки повреждены, их необходимо отремонтировать. Их заменяют одинаковыми ячейками, способными выполнять одну и ту же работу.
Все клетки должны быть заменены в определенный момент их жизни. Эритроциты длится около трех месяцев, а клетки кожи - еще меньше. Идентичные ячейки продолжают работу ячеек, которые они заменяют.
Стадии Митоза
Митоз производит две дочерние клетки с идентичным генетическим материалом. Они также генетически идентичны родительской клетке. Митоз имеет пять различных стадий: интерфазный, профазный, метафазный, анафазный и телофазный. Процесс клеточного деления завершается только после цитокинеза, который происходит во время анафазы и телофазы. Каждый этап митоза необходим для репликации и деления клеток.