что такое митоз в чем его биологический смысл
Биологическое значение митоза
Всего получено оценок: 275.
Всего получено оценок: 275.
Непрямое деление клеток-эукариотов – содержащих ядро – называют митозом. В этой статье Вы узнаете, в чём заключается биологическое значение митоза, историю исследования данного процесса.
Стадии митоза
Индивидуальное развитие любого живого организма невозможно без процесса деления клеток. Уникальность митоза состоит в том, что во время деления диплоидной соматической клетки образуется две дочерние клетки, которые обладают одинаковой генетической информацией и имеют равное число хромосом. Другими словами сохраняется преемственность между поколениями клеток-эукариотов.
Весь процесс состоит из четырёх стадий:
В некоторых источниках можно найти развёрнутый список фаз митоза. Так, например, профазе предшествует препрофаза, так называемая подготовка к делению. А также между профазой и метафазой рассматривают этап прометафазы. Однако большинство учёных объединяют препрофазу, профазу и прометафазу в одну единую стадию – профазу.
История исследования процесса
Впервые упоминания о процессе деления клеток встречаются в научной литературе в 1870 году. Но эти описания были неполными и касались только лишь изменения поведения ядер внутри клетки.
Первые попытки исследовать данный процесс принадлежат русским учёным Руссову, Чистякову, а также немецкому учёному Шнейдеру.
которые читают вместе с этой
В 1879 году Шлейхер, немецкий учёный, предложил процесс клеточного деления назвать кариокинезом. Впервые понятие «митоз» ввёл немецкий учёный-гистолог В. Флемминг в начале 1880-х годов. Именно этот термин и стал общепринятым для названия процесса, который завершает разделение хромосом между дочерними клетками.
Биологическое значение митоза
Ключевой ролью митоза является копирование генетического кода и передача его последующим поколениям. Благодаря данному процессу в ядре поддерживается постоянное число хромосом, которое строго одинаково распределяется между дочерними клетками. С помощью митотического деления наращиваются клетки растительных тканей. У животных организмов митоз лежит в основе дробления оплодотворённого яйца и роста тканей.
Помимо этого биологическим смыслом митоза является:
Благодаря этому процессу из одноклеточной зиготы развивается и растёт многоклеточный организм. Митоз является основой эмбрионального развития.
Некоторые участки тела в процессе жизнедеятельности требуют постоянного обновления, например, клетки кожи, эпителий кишечника, эритроциты.
С помощью митоза некоторые организмы могут восстанавливаться из одной части тела. Например, морская звезда может восстановиться всего из одного своего луча. У ящерицы может отрасти новый хвост, у человека восстанавливаются участки кожи.
Данный процесс лежит в основе вегетативного размножения растений. У животных с помощью митоза размножается гидра. Новая особь образуется способом почкования, которое невозможно без деления и увеличения числа клеток. Черви, которые тоже являются животными,размножаются фрагментацией, в основе которой тоже лежит митоз.
Что мы узнали?
Процесс непрямого деления клеток-эукариотов, при котором копируется и сохраняется генетическая информация, называется митозом. Данный процесс проходит в 4 этапа: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Впервые учёные описали процесс деления клеток в 70-80-х годах XIX века. Термин «митоз» ввёл немецкий учёный Вальтер Флемминг. Биологическое значение митоза – обеспечить образование дочерних клеток с идентичной генетической информацией. Непрямое деление лежит в основе развития и роста всех живых организмов, восстановления и регенерации частей тела, а также бесполого размножения.
Стадии и биологическое значение митоза
Одним из наиболее важных процессов в каждом живом организме является постепенный рост тканей с помощью раздвоения их единиц. В науке его называют митозом. Большинство единиц в эукариотическом организме делятся именно таким способом.
В результате образуются новые ткани, продолжается жизнь организма. Биологическое значение митоза для человека и природы велико, поэтому процесс тщательно исследуется на протяжении многих лет.
Что такое митоз
Митоз представляет собой сложный биологический процесс, во время которого происходит непрямое деление клетки в живом организме. Подобное раздвоение считается наиболее распространенным, позволяет обеспечить рост тканей.
История исследования
Первая информация о митозе стала известна еще в 70-х годах XIX века. Определение процессу дал немецкий исследователь Вальтер Флемминг. В работах русского ученого Эдмунда Руссова, которые датированы 1872 годом, присутствует упоминание об анафазных и метафазных пластинках. Эти вещества состояли из отдельных хромосом, что послужило поводом для дальнейшего исследования.
В 1873 году изучением деления единиц эукариотических организмов занялся немецкий зоолог Антон Шнейдер. Он еще более подробно описал процесс. В следующем году ученый Чистяков выдвинул свою теорию. Однако ни одному из специалистов не удалось точно и последовательно описать деление.
Уже через несколько лет в работах разных специалистов стали появляться описания цикла, дополненные собственными умозаключениями. Некоторые предлагали утвердить новый термин для определения этого биологического деления. Но обозначение, предложенное Флеммингом, стало окончательным, как и формулировка процесса.
Далее специалисты изучали клеточный цикл на примере различных живых организмов, исследовали особенности митоза, вещества, стимулирующие его. Во время лабораторных опытов стало известно, что катализатором митотического деления является белок циклин, обнаруженный во всех эукариотических организмах. На каждой стадии концентрация этого элемента может увеличиваться и уменьшаться.
Для каких клеток типично
Еще во время исследования смысла митоза, его стадий и особенностей специалисты отметили, что такой тип деления характерен не для всех единиц.
При детальном изучении было выявлено, что только эукариотические, или ядерные, клетки делятся таким способом. Клетки прокариот размножаются другим методом.
Стадии
Продолжительность митоза в разных организмах отличается. Обычно у растений она составляет 2—3 часа, у животных и человека — около 60 минут. Это время занимает всего 10 % от общей длительности жизненного цикла клетки. Он представляет собой процесс, во время которого происходит формирование и деление единицы ткани в живом организме. Состоит из нескольких стадий: пресинтетической, синтетической, постсинтетической и собственно деления. Первые три стадии относятся к интерфазе митоза.
Ученые выделяют несколько стадий, которые изучаются в рамках школьной программы биологии:
Каждая фаза протекает в организме растений и животных по-разному.
Существуют также нетипичные формы. Наиболее распространенным считается амитоз. Процесс характеризуется быстрым и прямым раздвоением ядра с одновременным сохранением числа хромосом и ядрышка. В результате получается двухъядерная клетка.
Эндомитоз характеризуется интенсивным ростом числа хромосом, образованием полиплоидных единиц, способных провоцировать мутацию.
Отличия от мейоза
Мейоз представляет собой процесс деления гамет или половых клеток. В результате получается 4 гаметы. В организме человека все единицы делятся путем митоза и только половые клетки — с помощью мейоза.
Основными отличиями митоза от мейоза будут следующие:
Роль мейоза в функционировании и развитии всех систем человека велика, но оба процесса кардинально отличаются.
Биологическое значение
Биологическое значение митотического деления и сегодня изучается специалистами по всему миру. Но ученые определили важность процесса для природы и человека.
Для человека
Без подобного размножения единиц человеческого организма невозможно нормальное существование.
Основная важность процесса заключается в следующем:
Именно благодаря процессу происходит развитие жизни на планете и сохранение определенного вида с его особенностями.
Для природы
Для многих животных подобное размножение единиц тканей позволяет восстанавливать некоторые части тела. Регенерация свойственна ящерицам, морским звездам и некоторым другим организмам.
У многих млекопитающих пищеварительная система устроена так же, как и у человека, поэтому замещение пострадавших единиц слизистой оболочки желудка и кишечника происходит аналогичным образом. Растения благодаря процессу способны размножаться с помощью почкования (бесполое размножение) и вегетативным способом. В результате появляются организмы с таким же набором хромосом. Указ об обязанных крестьянах читайте в нашей статье.
Видео
Из видео можно узнать о росте единиц тканей более подробно.
Клеточный цикл. Деление клетки: митоз — фазы и биологическое значение
Сначала я хотел написать статью про митоз: какие клетки в него вступают, через какие фазы он проходит и его биологическое значение. Но передумал. Почему? Митоз или непрямое деление клетки — это только часть, а иногда и небольшая, более общего понятия. Я говорю про клеточный цикл. Поэтому сначала давайте разберемся с ним, а дальше уже перейдем к митозу. В самом конце статьи проведем сравнение между митозом и мейозом.
Клеточный цикл
Клеточный цикл — это время от образования клетки до ее деления или гибели. Состоит из двух периодов — интерфазы и митоза. Интерфаза в свою очередь состоит еще из трех периодов: G1 — пресинтетический, S — синтетический и G2 — постсинтетический. На самом деле, такие периоды клеточного цикла только у одного типа клеток, но давайте сначала разберем классику. Последовательность периодов интерфазы:
Пресинтетический или постмитотический период — G1
Клетка только образовалась путем митоза, а значит ей нужно немного подрасти — восстановить свои органеллы (рибосомы и митохондрии), синтезировать белок и РНК. Митоз все-таки был затратным, часть белков была потрачена на образование новой клетки. Хромосомный набор 2n2c, подробнее о хромосомном наборе здесь. Длительность G1 периода интерфазы — 9 часов.
Синтетический период или S-период
В этом периоде клетка удваивает количество молекул ДНК и синтезирует гистоны — белки, которые упаковывают новообразованную молекулу ДНК. Но зачем ее упаковывать? Потому что они огромные. 46 молекул ДНК в одной клетке — это примерно два метра, а тут молекул 92, то есть в одной клетке целых четыре метра ДНК. Шок контент. Но я отвлекся, так вот — молекула ДНК упаковалась и стала хроматидой. По сути, это почти готовая хромосома, но она связана со второй хроматидой с помощью центромеры. Поэтому хромосомный набор — 2n4c. Длительность S-периода интерфазы — 10 часов.
Постсинтетический период — G2
Клетка синтезирует тубулин. Запасает энергетические субстраты — АТФ. Созревают центриоли(они тоже удваиваются), вместе с тубулином они образуют веретено деления. Подготовка к делению идет полным ходом.
Дальше клетка вступает в митоз и мы его рассмотрим ниже, но перед этим… Нам нужно серьезно поговорить. Такая схема клеточного цикла подходит не всем клеткам, а только одному виду. Есть идеи почему? Да, правильно! У нас в организме множество клеток, очень разных по структуре и функциям. Какие-то делятся постоянно (стволовые клетки), а другие не делятся вообще (эритроцит — у него ведь даже ядра нет, какое там деление?). Значит у разных клеток — разные клеточные циклы. Дальше мы увидим, что такой рисунок подходит только одному типу клеток. Набор без изменений — 2n4c. Длительность G2— периода интерфазы — 4,5 часа.
Типы клеточных циклов
Всего есть три варианта клеточных циклов, но у каждого есть свои особенности.
Митотический цикл
Здесь все просто, у клетки только одна задача — делиться. Зачем ей постоянно делиться? Затем, что ее последователи мрут как мухи.
Для таких клеток подходит круг и все его периоды.
Клеточный цикл у условно постмитотических клеток
Клетка образовалась, восстановила свои органоиды, синтезировала белки и РНК — G1 период. Дальше она дифференцируется и начинает выполнять свои функции. Клетка сохранила способность к делению, но есть один нюанс. Клетка может вступить в митотический цикл при определенном условии — чаще всего при повреждении. Эти клетки обеспечивают регенерацию тканей и органов в случае их травмы. Такие клетки:
Клеточный цикл у постмитотических клеток
Клетка проходит через G1 период и дифференцировку. Но такие клетки не могут делиться. Но почему? Тут несколько вариантов, но все они связанны с функцией клетки.
Первый вариант — клетка настолько преисполнилась в своем познании, что ей уже это не интересно. Шуточка, на самом деле эти клетки выполняют такие сложные функции, что им не до деления — нервные клетки, клетки сердечной мышцы и обычных мышц (правда тут не совсем клетки, а симпласты — клетки объединились и если мы на них посмотрим, то увидим одну цитоплазму и кучу ядер).
Второй вариант — чтобы клетка могла нормально выполнять свои функции ей пришлось чем-то пожертвовать. Эритроциту нужно переносить как можно больше кислорода, поэтому он избавился от ядра. Клетки всех слоев кожи, кроме базального — постепенно наполняются кератином и погибают, а все для защиты внутренней среды организма.
Вроде все, с клеточными циклами разобрались. Теперь можно переходить к митозу.
Митоз или непрямое деление клетки
В ходе митоза из одной материнской клетки образуется две генетически идентичные дочерние клетки. Можно даже сказать, что клетка образует своего клона. Хромосомный набор клетки остается без изменений: как был 2n2c, так и остается. Перед митозом произошла интерфаза и количество молекул ДНК удвоилось, мы видели это выше. Получается, что клетка готова к делению и входит в свою первую фазу.
Профаза митоза
Хромосомный набор в профазу митоза
Метафаза митоза
Заканчивается образование веретена деления, конденсация хромосом максимальна. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам — хромосомы располагаются на экваторе клетки.
Хромосомный набор в метафазу митоза
Анафаза митоза
Нити веретена деления тянут хроматиды к полюсам клетки, таким образом из одной двухроматидной хромосомы образуется две хромосомы. И всего в клетке — четыре хромосомы.
У полюсов 2n2c, в клетке 4n4c
Хромосомный набор в анафазу
Телофаза митоза
Длительность митоза — полчаса. Следовательно, длительность митотического цикла = G1 + S + G2 + митоз = 9 + 10 + 4,5 + 0,5 = 24 часа.
Митоз – значение и стадии
Всего получено оценок: 711.
Всего получено оценок: 711.
Одним из важнейших процессов в индивидуальном развитии живого организма является митоз. В данной статье мы кратко и понятно постараемся объяснить, какие процессы происходят во время деления клетки, расскажем о биологическом значении митоза.
Определение понятия
Из учебников за 10 класс по биологии мы знаем, что митоз – деление клетки, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с тем же самым набором хромосом.
В переводе с древнегреческого языка термин «митоз» обозначает «нить». Это как связующее звено между старыми и новыми клетками, в которых сохраняется генетический код.
Процесс деления в целом начинается от ядра и заканчивается цитоплазмой. Именуется он как митотический цикл, который состоит из стадии митоза и интерфазы. В результате деления диплоидной соматической клетки образуется две дочерние клетки. Благодаря такому процессу происходит увеличение числа клеток тканей.
Интерфаза – подготовительная стадия, которая обязательно проходит перед митозом и мейозом. Для данной стадии характерно удвоение ДНК, по другому этот процесс называется репликация и контролируется специфическими ферментами ядра. В результате каждая хромосома состоит их двух хроматид, соединенных центромерой.
Стадии митоза
Исходя из морфологических особенностей, процесс деления распределяют на такие стадии:
На данном этапе ядро уплотняется, внутри него конденсируется хроматин, который закручивается в спираль, под микроскопом просматриваются хромосомы.
Под влиянием ферментов ядра его оболочки растворяются, хромосомы в этом периоде беспорядочно располагаются в цитоплазме. Позднее происходит разделение центриолей к полюсам, образовывается веретено деления клеток, нити которого крепятся к полюсам и к центромерам хромосом.
которые читают вместе с этой
Перед стадией профазы у растительной клетки идёт подготовительная фаза – препрофаза. В чём заключается подготовка клетки к митозу можно понять на данном этапе. Для него характерными являются образование препрофазного кольца, фрагмосомы, а также нуклеация микротрубочек вокруг ядра.
На этом этапе хромосомы приходят в движение и направляются к ближайшему полюсу.
Во многих учебных пособиях препрофазу и прометофазу относят к стадии профазы.
На начальном этапе хромосомы находятся в экваториальной части веретена, так что давление полюсов действует на них равномерно. В ходе данной стадии число микротрубочек веретена постоянно растёт и обновляется.
Хромосомы выстраиваются по одной вдоль экватора веретена в строгом порядке. Хроматиды постепенно отсоединяются и держатся за нити веретена.
На этом этапе происходит удлинение хроматид, которые постепенно расходятся к полюсам, так как нити веретена сокращаются. Образуются дочерние или сестринские однохроматидные хромосомы.
По времени это самая короткая фаза. Сестринские хроматиды отходят к разным полюсам.
Завершение последней стадии совпадает с разделением материнской клетки, которое называется цитокинезом. Именно от прохождения этого процесса зависит, сколько клеток образуется при делении, их может быть две и более.
Рис. 1. Стадии митоза
Значение митоза
Биологическое значение процесса деления клеток неоспоримо.
Что мы узнали?
Деление клеток называется митозом. Благодаря ему копируется и сохраняется генетическая информация клетки. Процесс происходит в несколько этапов: подготовительная фаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В результате образуется две дочерние клетки, которые полностью похожи на первоначальную материнскую клетку. В природе значение митоза велико, так как благодаря ему возможно развитие и рост одноклеточных и многоклеточных организмов, регенерация некоторых частей тела, бесполое размножение.
Биологическое значение митоза – смысл, в чем заключается роль в делении клеток
Непрямое деление клеток-эукариотов – содержащих ядро – называют митозом. В этой статье Вы узнаете, в чём заключается биологическое значение митоза, историю исследования данного процесса.
Стадии митоза
Индивидуальное развитие любого живого организма невозможно без процесса деления клеток. Уникальность митоза состоит в том, что во время деления диплоидной соматической клетки образуется две дочерние клетки, которые обладают одинаковой генетической информацией и имеют равное число хромосом. Другими словами сохраняется преемственность между поколениями клеток-эукариотов.
Весь процесс состоит из четырёх стадий:
Рис. 1. Стадии митоза
В некоторых источниках можно найти развёрнутый список фаз митоза. Так, например, профазе предшествует препрофаза, так называемая подготовка к делению. А также между профазой и метафазой рассматривают этап прометафазы. Однако большинство учёных объединяют препрофазу, профазу и прометафазу в одну единую стадию – профазу.
История исследования процесса
Впервые упоминания о процессе деления клеток встречаются в научной литературе в 1870 году. Но эти описания были неполными и касались только лишь изменения поведения ядер внутри клетки.
Первые попытки исследовать данный процесс принадлежат русским учёным Руссову, Чистякову, а также немецкому учёному Шнейдеру.
В 1879 году Шлейхер, немецкий учёный, предложил процесс клеточного деления назвать кариокинезом. Впервые понятие «митоз» ввёл немецкий учёный-гистолог В. Флемминг в начале 1880-х годов. Именно этот термин и стал общепринятым для названия процесса, который завершает разделение хромосом между дочерними клетками.
Рис. 2. Вальтер Флемминг
Биологическое значение митоза
Ключевой ролью митоза является копирование генетического кода и передача его последующим поколениям. Благодаря данному процессу в ядре поддерживается постоянное число хромосом, которое строго одинаково распределяется между дочерними клетками. С помощью митотического деления наращиваются клетки растительных тканей. У животных организмов митоз лежит в основе дробления оплодотворённого яйца и роста тканей.
Помимо этого биологическим смыслом митоза является:
Благодаря этому процессу из одноклеточной зиготы развивается и растёт многоклеточный организм. Митоз является основой эмбрионального развития.
Некоторые участки тела в процессе жизнедеятельности требуют постоянной замены, например, клетки кожи, эпителий кишечника, эритроциты.
С помощью митоза некоторые организмы могут восстанавливаться из одной части тела. Например, морская звезда может восстановиться всего из одного своего луча. У ящерицы может отрасти новый хвост, у человека восстанавливаются участки кожи.
Рис. 3. Восстановление морской звезды
Данный процесс лежит в основе вегетативного размножения растений. У животных с помощью митоза размножается гидра. Новая особь образуется способом почкования, которое невозможно без деления и увеличения числа клеток.
Что мы узнали?
Процесс непрямого деления клеток-эукариотов, при котором копируется и сохраняется генетическая информация, называется митозом. Данный процесс проходит в 4 этапа: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Впервые учёные описали процесс деления клеток в 70-80-х годах XIX века. Термин «митоз» ввёл немецкий учёный Вальтер Флемминг. Биологическое значение митоза – обеспечить образование дочерних клеток с идентичной генетической информацией. Непрямое деление лежит в основе развития и роста всех живых организмов, восстановления и регенерации частей тела, а также бесполого размножения.