2.13: Мітоз

Генетична інформація клітини, або ДНК, зберігається в ядрі. Під час мітозу повинні утворитися два ядра (множина для ядра), щоб одне ядро могло перебувати в кожній з нових клітин після поділу клітини. Для того, щоб створити два генетично однакових ядра, ДНК всередині ядра повинна бути скопійована або реплікована. Це відбувається під час S фази клітинного циклу. Під час мітозу скопійована ДНК ділиться на два повних комплекти, так що після цитокінезу кожна клітина має повний набір генетичних інструкцій.

Хромосоми

Щоб почати мітоз, ДНК в ядрі обгортається навколо білків, утворюючи хромосоми. Кожен організм має унікальну кількість хромосом. У клітині людини наша ДНК ділиться на 23 пари хромосом. Реплікована ДНК утворює хромосому, виготовлену з двох однакових сестринських хроматидів, утворюючи молекулу у формі «X» (рисунок нижче). Два хроматиди утримуються на хромосомі центроміром. Центромер – це також місце, де мікротрубочки волокон веретена прикріплюються під час мітозу. Шпинделі відокремлюють сестринські хроматиди один від одного. Малюнок \(\PageIndex\) : Подвійна спіраль ДНК обертається навколо білків (2) і щільно згортається кілька разів, утворюючи хромосому (5). Цей малюнок показує складність процесу намотування. Червона крапка показує розташування центромера, який утримує сестринські хроматиди разом і є місцем, де веретенові мікротрубочки прикріплюються під час мітозу та мейозу. Зверніть увагу, що хромосома нагадує «X».

Чотири фази мітозу

1. Профаза: Хроматин, який є розмотаною ДНК, конденсується, утворюючи хромосоми. ДНК стає настільки щільно раною, що їх можна побачити під мікроскопом. Мембрана навколо ядра, звана ядерною оболонкою, зникає. Шпинделі також утворюються і прикріплюються до хромосом, щоб допомогти їм рухатися.
2. Метафаза: Хромосоми шикуються в центрі, або екваторі, клітини. Хромосоми шикуються в ряд, одна поверх наступної.
3. Анафаза: Дві сестринські хроматиди кожної хромосоми відокремлюються, оскільки шпинделі витягують хроматиди, в результаті чого утворюються два набори однакових хромосом.
4. Телофаза: Веретено розчиняється і навколо хромосом утворюються ядерні оболонки в обох клітині.

Після телофази кожне нове ядро містить точно таку ж кількість і тип хромосом, що і вихідна клітина. Клітина тепер готова до цитокінезу, що буквально означає «рух клітин». Під час цитокінезу цитоплазма ділиться і материнська клітина відокремлюється, виробляючи дві генетично ідентичні клітини, кожна зі своїм ядром. Утворюється нова клітинна мембрана, а в клітині рослин також утворюється клітинна стінка. Нижче наведено подання ділилися рослинних клітин (рис. Нижче).

Малюнок \(\PageIndex\) : Це подання ділилися рослинних клітин. Розподіл клітин в рослинних клітині дещо відрізняється від клітин тварин, оскільки повинна утворитися клітинна стінка. Зверніть увагу, що більшість клітин знаходяться в інтерфазі. Чи можете ви знайти приклади різних стадій мітозу?

Резюме

• ДНК в ядрі обертається навколо білків, утворюючи хромосоми.
• Під час мітозу знову продубльовані хромосоми діляться на два дочірніх ядра.
• Мітоз протікає в чотири фази, звані профазою, метафазою, анафазою та телофазою.

Дізнатися більше

Використовуйте ресурс нижче, щоб відповісти на наступні питання.

1. Коли з’являється «класична» хромосомна структура ДНК при мітозі?
2. Які проблеми, на вашу думку, можуть виникнути, якщо хромосоми не вирівнювалися під час метафази?
3. Коли реформуються ядерні конверти? Які проблеми можуть виникнути, якщо клітина почала формувати ядерні оболонки раніше?
4. На якій стадії клітини проводять більшу частину свого «життя»?
5. Скільки часу займає мітоз в типовій еукаріотичній клітині?

1. Що таке хромосоми?
2. Які чотири фази мітозу, в правильному порядку?
3. В якій фазі мітозу рухаються хромосоми в сторону протилежних сторін клітини?
4. Порівняйте два ядра, які утворюються в результаті мітозу?
5. Що таке цитокінез, і коли він виникає?

Recommended articles

7.3: Мітотична фаза – мітоз і цитокінез

Чи можете ви здогадатися, що являє собою цей барвистий образ? Він показує еукаріотичну клітину під час процесу поділу клітин. Зокрема, на зображенні показано ядро ділення клітини. У еукаріотичних клітині ядро ділиться до того, як сама клітина розщеплюється навпіл; і перед тим, як ядро ділиться, ДНК клітини реплікується або копіюється. Повинно бути дві копії ДНК, щоб кожна дочірня клітина мала повну копію генетичного матеріалу з батьківської клітини. Як сортується і відокремлюється реплікована ДНК, щоб кожна дочірня клітина отримувала повний набір генетичного матеріалу? Щоб відповісти на це питання, спочатку потрібно знати більше про ДНК та форми, які вона приймає. Малюнок \(\PageIndex<1>\) : Розділення осередку фарбують флуоресцентними Можна побачити хромосоми синім кольором і веретенами зеленим кольором.

Форми ДНК

За винятком випадків, коли еукаріотична клітина ділиться, її ядерна ДНК існує як зернистий матеріал, який називається хроматином. Тільки коли клітина ось-ось розділиться і її ДНК реплікується, ДНК конденсується і зміщується в знайому Х-подібну форму хромосоми, як показано на малюнку \(\PageIndex\) . Оскільки ДНК вже реплікована, кожна хромосома насправді складається з двох однакових копій. Дві копії хромосоми називаються сестринськими хроматидами. Сестринські хроматиди з’єднуються між собою в області, яка називається центромер. Малюнок \(\PageIndex\) : Хромосома. Після реплікації ДНК вона утворює Х-подібні хромосоми, як показано тут. Хроматид, 2. Центромер, 3. коротка рука, 4. довга рука. Центромер містить білки, звані кінетохори (не показані), де шпинделі прикріплюються під час мітозу. Процес, при якому ділиться ядро еукаріотичної клітини, називається мітозом. Під час мітозу дві сестринські хроматиди, що складають кожну хромосому, відокремлюються один від одного і рухаються до протилежних полюсів клітини. Мітоз протікає в чотири фази. Фази називаються профазою, метафазою, анафазою та телофазою. Вони показані на малюнку \(\PageIndex\) і докладно описані нижче.

Малюнок \(\PageIndex<3>\) : Мітоз – це фаза еукаріотичного клітинного циклу, яка відбувається між реплікацією ДНК і утворенням двох дочірніх клітин. Мітоз має чотири підстадії: профазу, метафазу, анафазу та телофазу.

Профаза

Малюнок \(\PageIndex<4>\) : Профаза на пізній стадії називається прометафазою. Веретено починає формуватися під час профази мітозу. Шпинделі починають приєднуватися до кінетохорів центромерів сестринських хроматидів під час прометафази. Перша і найдовша фаза мітозу – профаза. Під час профази хроматин конденсується в хромосоми, а ядерна оболонка (мембрана, що оточує ядро) руйнується. У тваринних клітині центриоли біля ядра починають відокремлюватися і переміщатися на протилежні полюси клітини. Центриоли – це дрібні органели, знайдені лише в еукаріотичних клітині, які допомагають забезпечити нові клітини, які утворюються після поділу клітин, містять повний набір хромосом. Коли центриолі розсуваються, між ними починає утворюватися веретено. Синій веретено, показаний на малюнку \(\PageIndex<4>\) , складається з волокон, виготовлених з мікротрубочок.

Метафаза

Під час метафази волокна веретена повністю прикріплюються до центромеру кожної пари сестринських хроматидів. Як ви можете бачити на малюнку \(\PageIndex\) , сестринські хроматиди шикуються на екваторі або центрі клітини. Волокна веретена гарантують, що сестринські хроматиди будуть відокремлюватися і переходити до різних дочірніх клітин, коли клітина ділиться. Деякі шпинделі не прикріплюються до кінетохорного білка центромерів. Ці шпинделі називаються некінетохорними шпинделями, які допомагають у подовженні клітини. Це видно на малюнку \(\PageIndex\) . Малюнок \(\PageIndex\) : Хромосоми, що складаються з сестринських хроматидів, шикуються на екваторі або середині клітини під час метафази. Сині лінії – це веретени, а помаранчеві прямокутники на полюсах клітин – центриолі. Деякі шпинделі з протилежних центриолей прикріплюються один з одним, а деякі шпинделі прикріплюються до кінетохорів сестринських хромосом з відповідних сторін. Кожна хромосома прикріплена до двох веретена.

Анафаза

Під час анафази сестринські хроматиди відокремлюються, а центромери діляться. Сестринські хроматиди витягуються вкороченням волокон веретена. Це трохи схоже на намотування в рибу шляхом укорочення волосіні. Одна сестринська хроматид переміщається на один полюс клітини, а інша сестринська хроматид рухається на протилежний полюс (див. Рис. \(\PageIndex\) ). Після закінчення анафази кожен полюс клітини має повний набір хромосом Малюнок \(\PageIndex\) : Анафаза: Сестринські хроматиди розбиваються і рухаються до протилежного полюса за допомогою шпинделів. Нещодавно відокремлені сестринські хроматиди зараз називаються хромосомами.

Телофаза

Хромосоми досягають протилежних полюсів і починають деконденсироваться (розплутуватися), знову розслабляючись в розтягнуту конфігурацію хроматину. Мітотичні шпинделі деполімеризуються в мономери тубуліну, які будуть використовуватися для складання цитоскелетних компонентів для кожної дочірньої клітини. Ядерні оболонки утворюються навколо хромосом, а нуклеосоми з’являються всередині ядерної області (див \(\PageIndex\) . Рис. Малюнок \(\PageIndex\) : Телофаза: Хромосоми деконденсируются, веретена починають зникати, в клітці утворюються два ядра.

цитокінез

Цитокінез є завершальним етапом поділу клітин у еукаріотів, а також прокаріотів. Під час цитокінезу цитоплазма розщеплюється надвоє і клітина ділиться. Процес різний у рослинних і тваринних клітинок, як ви можете бачити на малюнку \(\PageIndex<8>\) . У клітині тварин плазматична мембрана батьківської клітини защемлює всередину по екватору клітини до утворення двох дочірніх клітин. У клітинках рослин по екватору батьківської клітини утворюється клітинна пластинка. Потім з кожного боку клітинної пластини утворюється нова плазматична мембрана і клітинна стінка. Малюнок \(\PageIndex<8>\) : Цитокінез – завершальна стадія поділу еукаріотичних клітин. Він зустрічається по-різному в тваринних (лівих) і рослинних (праворуч) клітинях. Ви можете побачити мікрониткове кільце, що утворюється в центрі витягнутої тваринної клітини. При цьому створюється поглиблення під назвою розщеплення борозни. Ця інвагінація в кінцевому підсумку розділяє цитоплазму клітини на дві клітини. У центрі витягнутої рослинної клітини утворюється клітинна пластинка. Потім з кожного боку клітинної пластини утворюється нова плазматична мембрана і клітинна стінка.

Рецензія

1. Опишіть різні форми, які ДНК приймає до і під час поділу клітин в еукаріотичній клітині.
2. Визначте чотири фази мітозу в тваринній клітині та підсумуйте, що відбувається під час кожної фази.
3. Поясніть, що відбувається під час цитокінезу в тваринній клітині.
4. Які основні відмінності між мітозом і цитокінезом?
5. Знайома Х-подібна хромосома являє собою:
   1. Як ДНК завжди виглядає в клітині еукаріотів
   2. Як виглядає ДНК в клітинах-еукаріотів, коли вона реплікується і клітина ось-ось ділиться
   3. Тільки жіночі статеві хромосоми
   4. Як з’являється ДНК відразу після цитокінезу
   1. Центриола
   2. Центромер
   3. Хроматид
   4. ДНК
   1. поділ сестринських хроматидів
   2. Реплікація ДНК
   3. цитокінез
   4. вишикування хромосом в центрі клітини
   5. конденсація і згортання ДНК в хромосому

   Дізнатися більше

   Перегляньте відео нижче, щоб візуалізувати мітоз.