Все заканчивается делением
Митотический цикл – это совокупность процессов подготовки клетки к делению и самого деления. Он включает интерфазу и митоз. В интерфазе выделяют G1, S и G2 периоды. Сам митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Главной задачей митоза является равномерное разделение наследственного материала между дочерними клетками, и важную роль в этом играют процессы компактизации ДНК, разделения хроматид и цитотомии. Средняя продолжительность митоза в животных клетках составляет 0,5-1,5 часа, в растительных - 2-3 часа. В зависимости от активности деления клеток ткани подразделяют на обновляющиеся, растущие и стабильные.
Задание 1. Почему митоз лежит в основе бесполого размножения?
В результате митоза образуются клетки, генетически идентичные между собой и идентичные материнской, поэтому митоз лежит в основе образования соматических клеток и обеспечивает рост организма. Бесполое размножение происходит с помощью соматических клеток, и в нем участвует только одна особь, которая передает свой генетический материал потомству. В результате бесполого размножения всегда образуется потомство, которое генетически идентично друг другу и родительской особи. А это и лежит в основе митотического деления.
Задание 2. Почему период интерфазы занимает больше времени, чем сам митоз?
Период интерфазы включает восстановление и рост клетки после предшествующего деления (G1), репликацию ДНК (S) и непосредственную подготовку к митозу (G2). Во время этих периодов синтезируется много различных веществ, что занимает достаточно много времени. Во время митоза, все основные события связаны с компактизацией и разделением хромосом, синтез веществ происходит минимальный. Это требует гораздо меньше времени.
Задание 3. Почему события фаз митоза (поведение хромосом) были изучены раньше, чем события интерфазы, предшествующей ему?
В интерфазе хромосомы находятся в декомпактизованном состоянии и не видны в световой микроскоп (видны только глыбки гетерохроматина). В митозе хромосомы сильно компактизованы и при окрашивании видны в световой микроскоп. Для изучения синтеза ДНК, РНК и белков, происходящих в период интерфазы, применяют специальные методы, например, метод авторадиографии, МИ= Количество клеток в (Профазе + Метафазе + Анафазе + Телофазе) *100% Количество исследованных клеток (Интерфаза + Митоз) основанный на применении радиоактивных изотопов. Эти методы были разработаны гораздо позднее, уже в ХХ веке, а сам митоз был открыт и описан во второй половине ХIХ века.
Задание 4. Все ли клетки организма человека способны к митотическим делениям? Если нет, то объясните, какими характеристиками должны обладать клетки, способные к митозам.
Не все клетки организма человека способны к митотическим делениям. Для возможности деления митозом клетки должны, во-первых, иметь ядро, во-вторых, быть недифференцированными (эмбриональные или стволовые клетки), или способными к дедифференцировке (клетки печени, почек, некоторых желез) 2-й вариант ответа: к делению способны клетки, находящиеся в митотическом цикле или в периодах покоя (R1 или R2), высокодифференцированные клетки обычно не способны к делению, так как они необратимо выходят из митотического цикла, их количество поддерживается с помощью малодифференцированных или стволовых клеток.
Задание 5. К каким последствиям могут привести нарушения митотического веретена деления?
Нарушение митотического веретена могут приводить нерасхождению хроматид во время митоза. Их нерасхождение приводит к образованию полиплоидных соматических клеток.
Задание 6. Какое прямое доказательство указывает на наличие в живых организмах такого явления, как митоз? Опишите, какую положительную роль может играть такое явление в клетках живых организмов, как нарушение клеточного деления при митозе?
Прямое доказательство – увеличение числа клеток. Образование полиплоидных клеток, в результате нарушения митоза, приводит к полиплоидизации, одному из самых распространенных способов видообразования у растений, а также используется в селекции для выведения более жизнеспособных сортов.
Задание 7. Митотический индекс (МИ) – это показатель активности деления клеток определенной ткани. Он может выражается в проценте делящихся клеток ткани на 1000 исследованных клеток, либо рассчитываться на основе меньшего проанализированного числа клеток.
Рассчитайте митотический индекс представленной на рисунке ткани.
Задание 8. На основании полученного значения митотического индекса отнесите данную ткань к какому-либо типу: обновляющиеся, растущие и стабильные.
Представленная на рисунке ткань имеет митотический индекс 8,33%, что позволяет отнести ее к обновляющимся тканям (высокий МИ).
Задание 9. В переводе с греческого «mitos» – нить. Объясните, как этот термин мог дать название митозу?
В XIX веке, когда при помощи светового микроскопа был открыт митоз, спирализующиеся в ходе митоза хромосомы выглядели, как укорачивающиеся и утолщающиеся нити, что и дало название клеточному делению.
Задание 10. Бесполое размножение амебы происходит путем митотического деления клетки на две части. При этом ядро клетки, как и цитоплазма, делится путем перетяжки, что характерно для амитоза. Почему же такое деление называют митозом?
Основное отличие амитоза или прямого деления клетки заключается в том, что делится интерфазное ядро без образования хромосом, поэтому наследственный материал между дочерними клетками распределяется случайным образом. У амебы наследственный материал распределяется равномерно между двумя клетками, но хромосомы не видны, так как во время митоза не разрушается ядерная оболочка. Это, так называемый, митоз закрытого типа.