Важное замечание: описание процессов в этой статье адаптировано для учебных целей, содержит упрощения и метафоры и может не отражать все тонкости реальных биологических механизмов.
Что такое митоз и зачем он нужен?
Митоз — это сложный, многоступенчатый и строго контролируемый процесс, в ходе которого одна материнская клетка делится, образуя две генетически идентичные дочерние клетки. Его также называют непрямым делением, и это «непрямое» часто вызывает трудности у студентов. Возникает вопрос: почему клетка не может просто разделиться пополам без лишних сложностей?
Оказывается, такой способ существует. Он называется простым бинарным делением (где «бинарный» указывает на деление надвое). Именно так размножаются прокариоты — одноклеточные организмы без ядра, например, бактерии.
Хромосомы и хроматиды: основа наследственности
Генетическая информация у всех живых организмов хранится в хромосомах. Каждая хромосома перед делением состоит из двух сестринских хроматид. Их можно представить как близнецов, крепко держащихся за руки*. Когда клетка готова к делению, эти «сестры» должны разойтись, чтобы каждая попала в свою новую, дочернюю клетку.
*Место соединения хроматид называется центромерой.
У бактерий всего одна хромосома, поэтому им достаточно построить перегородку, чтобы разделить пару «близнецов». Однако у эукариот, включая человека, хромосом намного больше (у человека их 46). Организовать деление 92 хроматид (по две на каждую хромосому) поровну между двумя клетками — задача высочайшей сложности. Для её решения эукариотические клетки и используют митоз.
Простое бинарное деление у бактерий
Фазы митоза: запоминаем по слову «ПРИМАТ»
Митоз состоит из пяти последовательных фаз. Чтобы легко их запомнить, можно использовать мнемоническое правило — слово ПРИМАТ:
- П — Профаза
- Р — Интерфаза (здесь буква «Р» взята из слова «пРимат» для удобства запоминания, хотя фаза называется «Интерфаза»)
- И — Метафаза
- М — Анафаза
- А — Телофаза
- Т — (завершающий этап)
Если поменять местами первые две фазы (Интерфаза и Профаза), мы получим правильный порядок. Давайте разберемся, что происходит на каждом этапе.
0. Интерфаза: подготовка к великому делению
Интерфаза — это не фаза самого митоза, а период между двумя делениями (приставка «интер-» означает «между»). В это время клетка активно живет: питается, растет, синтезирует белки и, что самое важное, удваивает (реплицирует) свою ДНК. Одна копия генома нужна для жизни самой клетки, но чтобы обе будущие дочери получили полный наследственный набор, требуется вторая копия. Без этой подготовки, произошедшей в интерфазе, справедливого раздела «имущества» не получилось бы.
1. Профаза: начало преобразований
Название фазы («про-» означает «до») говорит само за себя — это подготовительный этап. В профазе происходит несколько ключевых событий:
- Конденсация хромосом: ДНК, которая в рабочем состоянии похожа на распутанный клубок ниток, плотно упаковывается. Это делает хромосомы компактными и удобными для последующего распределения.
- Исчезновение ядерной оболочки: Защитная мембрана ядра растворяется, чтобы хромосомы стали доступны для аппарата деления.
- Формирование веретена деления: Создается структура из микротрубочек, которая будет управлять движением хромосом.
В процессе конденсации хромосомы временно перестают быть активными — клетка «закрывает инструкции», чтобы все ресурсы направить на деление.
Обратите внимание: Животные-хищники: 12 видов, питающихся своими собратьями.
Профаза
2. Метафаза: построение по ранжиру
На этой стадии хромосомы, достигшие максимальной компактности, выстраиваются в один ряд на экваторе клетки, образуя метафазную пластинку. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам каждой хромосомы. Теперь одна хроматида из пары связана с одним полюсом клетки, а её сестра — с противоположным. Всё готово к решающему разделению.
Метафаза
3. Анафаза: время расставания
Самая драматичная фаза! Связь между сестринскими хроматидами разрывается, и они, словно вагончики канатной дороги, начинают расходиться к противоположным полюсам клетки, увлекаемые сокращающимися нитями веретена. Теперь каждая бывшая хроматида становится самостоятельной хромосомой.
Анафаза
4. Телофаза и цитокинез: создание двух новых миров
Когда хромосомы достигают полюсов, начинаются процессы, обратные профазе:
- Исчезает веретено деления.
- Вокруг каждого набора хромосом формируется новая ядерная оболочка.
- Хромосомы деконденсируются (распутываются), возвращаясь в рабочее состояние.
Телофаза и цитокинез
Важно для учебы: обозначение числа хромосом и хроматид
Для понимания митоза нужно уметь обозначать количество хромосом (n) и хроматид (c).
- Диплоидная (соматическая) клетка имеет набор 2n хромосом.
- После репликации ДНК в интерфазе каждая хромосома состоит из двух хроматид, поэтому формула становится 2n4c.
- В анафазе, после разделения хроматид, общее число хромосом в клетке временно удваивается (4n4c), но они уже разделены по полюсам.
- После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает стандартный диплоидный набор 2n2c.
Краткая шпаргалка по фазам:
- Интерфаза (конец): 2n4c
- Профаза, Метафаза: 2n4c
- Анафаза: 4n4c (по 2n2c у каждого полюса)
- Телофаза (после деления): 2n2c в каждой из двух клеток
Если этот материал был полезен, в следующий раз мы можем разобрать более сложный процесс — мейоз, «старшего брата» митоза :)
Больше интересных статей здесь: Наука и техника.
Источник статьи: Митоз. Гайд для желающих удвоить количество клеток.