В биологии выделяют два основных процесса деления клеток — мейоз и митоз, каждый из которых всегда подчиняется чётким правилам. Для лучшего понимания этой темы нужно знать, что подразумевает термин «набор хромосом». Биологическое значение митоза сложно переоценить. Под этим процессом принято понимать простое расщепление клетки на 2 половинки, в каждой из которых присутствует набор хромосом и генетический код.
Парность, индивидуальность хромосом
В процессе деления клетки хорошо заметны хромосомы, которые существенно отличаются у каждого вида живых организмов. Важную роль играет их количество, особенности строения, форма, а также размер. Для каждого вида животных и растений свойственен свой набор хромосом, которые в научной среде называются кариотипом.
Органы и ткани состоят из разных клеток, которые обладают определённым периодом жизни. Каждая из них по-своему растёт и развивается, обеспечивая тем самым жизнедеятельность всего организма. Продолжительность митотического периода имеет свои отличия. Например, клетки кожного покрова и крови вынуждены делиться один раз в сутки, а вот нейроны подвергаются репродукции только у новорождённых.
В многоклеточном организме обязательно присутствуют половые (гаметы) и соматические клетки. В последнем случае все хромосомы представлены попарно, из-за чего этот феномен называют диплоидным. Все они могут обладать одинаковым размером, строением и формой, из-за чего будут называться гомологичными. Каждый ген присутствует в двойном экземпляре. А вот в половых гаметах количество хромосом снижено в два раза.
Галоидным принято называть набор половых клеток, когда все хромосомы находятся в одинарном числе. Все эти нюансы можно наглядно увидеть под микроскопом. Нужно также понимать, что хромосома состоит из молекулы ДНК, центромера, белка, сестринских хроматидов.
Стадии митоза
Невозможно представить развитие организма без деления клеток, так как этот процесс используется в качестве основы. Митоз способен удивить своими свойствами. В процессе естественного деления диплоидной соматической клетки образуются две дочерние единицы, в которых уже заложена одинаковая генетическая информация. Количество хромосом равное. Это значит, что благодаря митозу можно сохранит преемственность между всеми поколениями клеток-эукариотов. Биологи выделяют 4 стадии этого процесса: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
В рамках школьной программы в 10 классе в учебниках кратко описано несколько основных стадий митоза, для каждой из которых свойственны свои отличия:
- Профаза. На этой стадии происходит растворение ядра и его оболочки. Благодаря этому удаётся добиться расхождения центриолей и сформировать специальные микротрубочки. В хромосомах увеличивается концентрация хроматид, за счёт чего зарождается основная клеточная единица.
- Метафаза. Формирование метафазной пластины происходит в результате выстраивания хроматид в веретено. Нити центриолей постепенно растягиваются к полюсам клетки, а также прикрепляются к центромерам.
- Анафаза. Самый непродолжительный процесс. Пары хромосом и хроматид расходятся по разным полюсам, так как в этот период они могут уже самостоятельно существовать.
- Телофаза. Финальная стадия разделения клеток. Хромосомы возвращаются к своему стандартному размеру, покрываются новой ядерной оболочкой. Постепенно исчезают нити веретена. После пройденных этапов происходит увеличение цитоплазмы.
В научной литературе можно отыскать развёрнутую информацию о том, из скольких фаз состоит митоз. Например, перед профазой обязательно присутствует препрофаза, так как именно этот этап отвечает за подготовку к предстоящему делению клеток. А вот прометафаза находится между профазой и метафазой. Все эти нюансы позволяют более углублённо изучить тему и понять, какой смысл и биологическую ценность имеет митоз.
Но многие биологи привыкли объединять прометофазу, препрофазу в одну стадию — профазу, что на практике гораздо удобнее.
Основные функции
У многоклеточных организмов первый этап их жизни начинается с единой клетки, которая возникла благодаря двум гаметам. В такой зиготе природой заложена вся ДНК-информация, которая понадобится для развития полноценного организма. Суть использования митоза заключается в том, что с помощью этого несложного процесса образуется колония клеток — бластул.
Постепенно гаметы начинают дифференцироваться, благодаря чему у них появляется возможность выполнять различные задачи. На финальном этапе слаженно функционирующий организм может быть выведен либо рождён. Такой подход активно применяется биологами и другими специалистами, которые работают над созданием более выносливых растений, животных.
Одноклеточные организмы используют митоз для равномерного распределения своего ДНК и размножения. Но не исключено размножение половым путём. В этом случае используется немного другой процесс — мейоз. В оплодотворённой гамете содержится сразу два набора геномов, которые необходимы для нормального развития организма. Если речь касается гаплоидных видов, тогда нужно учесть, что у них есть всего одна копия ДНК.
Особенности деления клеток
Снизить вероятность преждевременного старения, а также разделить конкретный индивидуум на полунезависимые единицы позволяет деление клеток. Этот процесс получил распространение в биологии, так как с его помощью можно не только поддерживать жизнь, но и заставить организм развиваться дальше. Деление клеток можно описать двумя способами:
- Митоз. В этом случае ядро подвергается различным сложным изменениям, прежде чем оно будет разделено на две дочерних зиготы.
- Амитоз. Тело клетки и ядро на биологическом уровне подвергаются простому делению массы на две равные части.
Амитоз используется для бесполого размножения в бесклеточных организмах. Например, простейшие, бактерии. Прямое деление также является методом размножения и последующего роста в плодных оболочках позвоночных. В этом случае расщепление ядра всегда сопровождается специфическим цитоплазматическим сужением. У этого процесса есть своё объяснение. При амитозе ядро сначала немного удлиняется, а на финальном этапе приобретает форму гантели. Присутствующее сужение либо углубление делит ядро на две равные части. После этого происходит сжатие цитоплазмы. Без возникновения ядерного события образуются сразу две дочерние единицы.
Для митоза свойственны свои нюансы. Клетка делится на две части, которые на генетическом уровне являются одинаковыми. Этот тип клеточного деления актуален в том случае, если организм должен сохранить все свои функции и выжить в тяжёлых условиях. Существуют разные причины, из-за которых может понадобиться митоз. Всё зависит от желаемой биологической функции. Например, когда в тканях печени одни клетки серьёзно повреждены или уже погибли, другие продолжают делиться, чтобы восстановить прежнее состояние органа.
Если создать необходимые биохимические и экологические сигналы, то в итоге клетки смогут существенно видоизмениться. Смысл таких действий в том, что после приложенных усилий организм получит определённую пластичность и даже бессмертие.
Биологическое значение
В научной среде митоз получил большой спрос, так как с его помощью можно скопировать генетический код, чтобы передать его всем последующим поколениям. Этот процесс является уникальным. Его сущность в том, что в ядре всегда поддерживается определённое количество хромосом, которые равномерно распределены между присутствующими дочерними клетками. Для наращивания растительных тканей используется деление митотического типа. У живого организмов митоз надёжно спрятан в основе своеобразного дробления оплодотворённой яйцеклетки и роста тканей. Это настоящее достижение науки, которое регулярно используется в лабораторных условиях.
Основное значение митоза состоит в увеличении числа клеток, что позволяет добиться следующих результатов:
- Постепенный рост, развитие живых организмов. Именно благодаря митозу из обычной одноклеточной зиготы может вырасти многоклеточный организм. Деление клеток лежит в основе эмбрионального развития.
- Поэтапная регенерация. Некоторые организмы под воздействием митоза могут восстанавливаться даже в том случае, если уцелела только одна часть тела. К примеру, морская звезда может задействовать свои природные возможности для того, чтобы вернуться к нормальному состоянию всего из одного луча. У человека отлично регенерируется кожный покров, а вот у ящериц может отрасти хвост.
- Замена имеющихся клеток. В процессе жизнедеятельности многие участки тела и составляющие элементы организма нуждаются в периодической замене. Это касается клеток кожного покрова, эритроцитов, эпителия кишечника.
- При выращивании растений стало доступным бесполое (вегетативное) размножение. Среди животного мира с помощью митоза может размножаться гидра. После проведённых лабораторных исследований было выявлено, что новая особь развивается благодаря почкованию, которое происходит за счёт деления и постоянного увеличения количества клеток.
Впервые митоз был описан немецким учёным В. Флеммингом ещё в XIX веке. В основе этого процесса лежит стремление достичь образования дочерних клеток с абсолютно идентичной генетической информацией. Непрямое деление является основой развития, роста, регенерации, а также бесполого размножения живых организмов.
