Мітоз — значення і стадії

Одним з найважливіших процесів в індивідуальному розвитку живого організму є мітоз. У даній статті ми коротко і зрозуміло постараємося пояснити, які процеси відбуваються під час поділу клітини, розповімо про біологічне значення мітозу.

Визначення поняття

З підручників за 10 клас з біології ми знаємо, що мітоз – поділ клітини, в результаті якого з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні з тим же самим набором хромосом.

У перекладі з давньогрецької мови термін «мітоз» позначає «нитка». Це як сполучна ланка між старими і новими клітинами, в яких зберігається генетичний код.

Процес поділу в цілому починається від ядра і закінчується цитоплазмою. Називається він як мітотичний цикл, який складається з стадії мітозу і інтерфази. В результаті поділу диплоидной соматичної клітини утворюється дві дочірні клітини. Завдяки такому процесу відбувається збільшення числа клітин тканин.

Стадії мітозу

Виходячи з морфологічних особливостей, процес ділення розподіляють на такі стадії:

Профаза

На даному етапі ядро ​​ущільнюється, всередині нього конденсується хроматин, який закручується в спіраль, під мікроскопом проглядаються хромосоми.

Під впливом ферментів ядра і їх оболонки розчиняються, хромосоми в цьому періоді безладно розташовуються в цитоплазмі. Пізніше відбувається поділ центриолей до полюсів, утворюється веретено поділу клітин, нитки якого кріпляться до полюсів і хромосомами.

Для даної стадії характерно подвоєння ДНК, але пари хромосом ще тримаються один одного.

Перед стадією профази у рослинної клітини йде підготовча фаза – препрофаза. У чому полягає підготовка клітини до мітозу можна зрозуміти на даному етапі. Для нього характерними є утворення препрофазного кільця, фрагмосоми, а також нуклеація микротрубочек навколо ядра.

Прометафаза

На цьому етапі хромосоми починають рухатися і направляються до найближчого полюсу.

У багатьох навчальних посібниках Препрофаза і прометофазу відносять до стадії профази.

Метафаза

На початковому етапі хромосоми знаходяться в екваторіальній частині веретена, так що тиск полюсів діє на них рівномірно. В ході даної стадії число мікротрубочок веретена постійно росте і оновлюється.

Хромосоми шикуються парами в спіраль уздовж екватора веретена в строгому порядку. Хроматиди поступово від’єднуються, але ще тримаються за нитки веретена.

Анафаза

На цьому етапі відбувається подовження хроматид, які поступово розходяться до полюсів, так як нитки веретена скорочуються. Утворюються дочірні хромосоми.

За часом це найкоротша фаза. Сестринські хроматиди раптово розділяються і відходять до різних полюсів.

Телофаза

Є останньою фазою розподілу, коли хромосоми подовжуються, і формується нова ядерна оболонка біля кожного полюса. Нитки, з яких складалося веретено, повністю руйнуються. На цьому етапі ділиться цитоплазма.

Завершення останньої стадії збігається з поділом материнської клітини, яке називається цітокінезом. Саме від проходження цього процесу залежить, скільки клітин утворюється при розподілі, їх може бути дві і більше.

Значення мітозу

Біологічне значення процесу поділу клітин незаперечно.

• Саме завдяки йому можлива підтримка постійного набору хромосом.
• Відтворення ідентичною клітини можливо тільки шляхом мітозу. Таким способом замінюються клітини шкіри, епітелію кишечника, кров’яних клітин еритроцитів, життєвий цикл яких складає всього 4 місяці.
• Копіювання, а значить і збереження генетичної інформації.
• Забезпечення розвитку і росту клітин, завдяки чому багатоклітинний організм утворюється з одноклітинної зиготи.
• За допомогою такого поділу можлива регенерація частин тіла у деяких живих організмів. Наприклад, у морської зірки відновлюються промені.

Забезпечення безстатевого розмноження. Наприклад, брунькування гідри, а також вегетативне розмноження рослин.

Що ми дізналися?

Розподіл клітин називається мітозом. Завдяки йому копіюється і зберігається генетична інформація клітини. Процес відбувається в кілька етапів: підготовча фаза, профази, метафаза, анафаза, телофаза. В результаті утворюється дві дочірні клітини, які повністю схожі на первісну материнську клітину. У природі значення мітозу велике, так як завдяки йому можливий розвиток і зростання одноклітинних і багатоклітинних організмів, регенерація деяких частин тіла, безстатеве розмноження.

✅Мітоз, його фази, біологічне значення

Процес мітозу прийнято поділяти на чотири основні фази:

• профаза;
• метафаза;
• анафаза;
• телофаза.

Оскільки він безперервний, зміна фаз здійснюється плавно – одна непомітно переходить в іншу.

Профаза

На цьому етапі відзначається наступне:

• ядерна оболонка руйнується;
• починає формуватися веретено поділу, що складається з численних мікротрубочок;
• хромосоми, спіралізуючись, коротшають і збільшуються в діаметрі, стають видимими у світловому мікроскопі у вигляді товстих ниток.

Метафаза

• максимально спіралізовані хромосоми розташовуються в екваторіальній площині веретена поділу;
• хромосоми поодинці (!) прикріплюються за допомогою центромеру до ниток веретена розподілу;
• кожна хромосома (яка має по дві ідентичні молекули ДНК в результаті реплікації в інтерфазі клітини) розщеплюється вздовж на дві дочірні хромосоми (хроматиди), з’єднані лише в області центромери.

Анафаза

• відбувається повне розщеплення кожної хромосоми на дві дочірні;
• дочірні хромосоми кожної пари «розтаскуються» до полюсів веретена поділу; на цій фазі в клітці виявляється подвоєна кількість хромосом (2 м ч 2).

Телофаза

• дві групи дочірніх хромосом (у кожній групі повний диплоїдний набір) розташовуються на протилежних полюсах поділу;
• навколо кожної групи дочірніх хромосом починає формуватися ядерна оболонка;
• відбувається поділ материнської клітини на дві дочірні, які мають хромосомні набори, ідентичні за кількістю хромосом материнської клітини.

Таким чином, мітоз – тип поділу клітин, при якому забезпечується збереження числа хромосом в ряду поколінь клітин (материнська клітина, дочірні клітини, внучаті клітини і т.д.).

Біологічне значення мітозу. Воно полягає в тому, що мітоз забезпечує спадкову передачу ознак і властивостей в ряду поколінь клітин при розвитку багатоклітинного організму. Завдяки точному і рівномірному розподілу хромосом при мітозі всі клітини єдиного організму генетично однакові.

Мітотичний поділ клітин лежить в основі всіх форм безстатевого розмноження як у одноклітинних, так і у багатоклітинних організмів.

Таблиця з поясненнями на тему “Мітоз: його фази та біологічне значення”

Висновок

Мітоз є фундаментальним процесом у біології, необхідним для життя більшості еукаріотичних організмів. Він забезпечує точне копіювання та розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами, що є ключем до розвитку, зростання та відновлення тканин.

Кожна фаза мітозу має своє важливе значення, а точне регулювання цього процесу є життєво важливим для підтримки здоров’я організму. Порушення в мітозі можуть призвести до серйозних захворювань, таких як рак.

Етапи мітозу та поділу клітини

Мітоз – це фаза клітинного циклу, коли хромосоми в ядрі рівномірно розподіляються між двома клітинами. Після завершення процесу поділу клітин утворюються дві дочірні клітини з ідентичним генетичним матеріалом.

Інтерфаза

Перш ніж клітина , що ділиться, вступає в мітоз, вона проходить період росту, який називається інтерфазою. Близько 90 відсотків часу клітини в нормальному клітинному циклі може бути проведено в інтерфазі.

• Фаза G1: Період до синтезу ДНК . У цій фазі клітина збільшує масу, готуючись до поділу. Фаза G1 є першою фазою розриву.
• S фаза: Період, протягом якого ДНК синтезується . У більшості клітин існує вузьке вікно часу, протягом якого синтезується ДНК. S означає синтез.
• Фаза G2: період після синтезу ДНК, але до початку профази. Клітина синтезує білки і продовжує збільшуватися в розмірах. Фаза G2 є другою фазою розриву.
• В останній частині інтерфази в клітині все ще присутні ядерця.
• Ядро обмежене ядерною оболонкою, а хромосоми клітини подвоєні, але мають форму хроматину .

Профаза

У профазі хроматин конденсується в окремі хромосоми . Ядерна оболонка руйнується, і на протилежних полюсах клітини утворюються веретена . Профаза (проти інтерфази) є першим справжнім кроком мітотичного процесу. Під час профази відбувається ряд важливих змін:

• Волокна хроматину згортаються в хромосоми, причому кожна хромосома має дві хроматиди , з’єднані центромерою .
• Мітотичне веретено , що складається з мікротрубочок і білків , формується в цитоплазмі .
• Дві пари центріолей (утворені в результаті реплікації однієї пари в інтерфазі) віддаляються одна від одної до протилежних кінців клітини через подовження мікротрубочок, які утворюються між ними.
• Полярні волокна, які є мікротрубочками, що утворюють волокна веретена, сягають від кожного полюса клітини до екватора клітини.
• Кінетохори , які є спеціалізованими ділянками в центромерах хромосом, прикріплюються до типу мікротрубочок, які називаються кінетохорними волокнами.
• Кінетохорні волокна «взаємодіють» з полярними волокнами веретена, що з’єднують кінетохори з полярними волокнами.
• Хромосоми починають мігрувати до центру клітини.

Метафаза

У метафазі веретено досягає зрілості, і хромосоми вирівнюються на пластинці метафази (площині, яка однаково віддалена від двох полюсів веретена). Під час цієї фази відбувається ряд змін:

• Ядерна мембрана повністю зникає.
• Полярні волокна (мікротрубочки, з яких складаються волокна веретена) продовжують простягатися від полюсів до центру клітини.
• Хромосоми рухаються безладно, доки вони не прикріпляться (у своїх кінетохорах) до полярних волокон з обох боків своїх центромер.
• Хромосоми розташовані на метафазній пластинці під прямим кутом до полюсів веретена.
• Хромосоми утримуються на метафазній пластинці рівними силами полярних волокон, що тиснуть на центромери хромосом.

Анафаза

В анафазі спарені хромосоми ( сестринські хроматиди ) відокремлюються і починають рухатися до протилежних кінців (полюсів) клітини. Волокна веретена, не пов’язані з хроматидами, подовжують і подовжують клітину. Наприкінці анафази кожен полюс містить повний набір хромосом. Під час анафази відбуваються такі ключові зміни:

• Парні центромери в кожній окремій хромосомі починають розсуватися
• Як тільки спарені сестринські хроматиди відокремлюються одна від одної, кожна вважається «повною» хромосомою. Їх називають дочірніми хромосомами
• Через веретеноподібний апарат дочірні хромосоми рухаються до полюсів на протилежних кінцях клітини.​
• Дочірні хромосоми спочатку мігрують до центромери, а волокна кінетохора стають коротшими, оскільки хромосоми знаходяться поблизу полюса.​
• Готуючись до телофази, два клітинні полюси також розходяться один від одного під час анафази. Наприкінці анафази кожен полюс містить повний набір хромосом.

Телофаза

У телофазі хромосоми відокремлюються в окремі нові ядра в дочірніх клітинах, що виникають. Відбуваються такі зміни:

• Полярні волокна продовжують подовжуватися.
• Ядра починають формуватися на протилежних полюсах.
• Ядерні оболонки цих ядер утворюються із залишків ядерної оболонки батьківської клітини та частин ендомембранної системи.
• Також знову з’являються ядерця.
• Хроматинові волокна хромосом розкручуються.
• Після цих змін телофаза/мітоз в основному завершується. Генетичний вміст однієї клітини розділено порівну на дві.

Цитокінез

Цитокінез — це поділ цитоплазми клітини. Він починається перед закінченням мітозу в анафазі і завершується незабаром після телофази/мітозу. Наприкінці цитокінезу утворюються дві генетично ідентичні дочірні клітини. Це диплоїдні клітини, кожна з яких містить повний набір хромосом.

Клітини , що утворюються в результаті мітозу, відрізняються від клітин, що утворюються в результаті мейозу . У мейозі утворюються чотири дочірні клітини. Ці клітини є гаплоїдними клітинами , що містять половину кількості хромосом, ніж вихідна клітина. Статеві клітини піддаються мейозу. Коли статеві клітини об’єднуються під час запліднення , ці гаплоїдні клітини стають диплоїдними