Деление клеток
- 20-12-2021, 23:55
- 481
6 Клас , Биология 6 класс Костиков
§ 10. Деление клеток
Вы узнаете, как клетка готовится к самому главному событию своей жизни — делению, и что во время этого события с клеткой происходит.
Почему ДНК есть у каждого человека? От чего возникает опасная болезнь — «рак»?
Рост клетки и все процессы, которые его обеспечивают (в частности питание, фотосинтез или внутриклеточное пищеварение, выделение, дыхание), являются подготовкой клетки к важнейшему событию её жизни — делению. В результате деления из одной материнской клетки образуются две «новые» — дочерние. Таким образом, биологическое значение деления клетки заключается в передаче эстафеты жизни новым поколениям клеток.
Развитие клетки от её образования (после деления материнской клетки) до завершения собственного деления — называется клеточным циклом. Он включает две стадии: стадию роста и собственно стадию деления (рис. 15). В клеточном цикле большую часть времени клетка пребывает в стадии роста. Эта стадия, в зависимости от типа клетки, может продолжаться от нескольких часов до нескольких месяцев. Далее следует кратковременная стадия деления: её продолжительность обычно составляет от 30 минут до 2 часов.
Рис. 15. Клеточный цикл
В стадии роста клетка синтезирует сложные органические вещества, и, как следствие, растёт. Затем в ядре происходит удвоение носителей наследственной информации — молекул ДНК (рис. 16).
Рис. 16. На стадии роста молекулы ДНК удваиваются
Молекула ДНК имеет вид тонкой, но очень длинной нити. Она состоит из двух спирально закрученных цепочек. Одна молекула ДНК, упакованная с помощью специальных белков, называется хромосомой (рис. 17). До начала деления клетки хромосомы находятся в ядре в виде рыхлой перепутанной массы, где каждая отдельная нить в оптический микроскоп не видна.
Рис. 17. В ядре молекула ДНК упакована с помощью специальных белков и образует структуру, которая называется хромосомой
Это интересно
Если вытянуть в одну линию молекулы ДНК, содержащиеся в хромосомах одной клетки человека, то её длина будет более 2-х м; при этом диаметр ядра, где располагаются молекулы ДНК, в среднем составляет лишь 5 мкм. Если же вытянуть в длину все молекулы ДНК, содержащиеся в клетках организма одного взрослого человека (около одного квадриллиона клеток), то расстояние в 10 тыс. раз превысит расстояние от Земли до Солнца.
Каждая молекула ДНК удваивается путём копирования. Как следствие, вместо одной материнской молекулы ДНК в хромосоме появляются две её точные копии.
У разных видов организмов количество молекул ДНК в клетке разное. Например, клетки тела человека содержат в ядре 46 хромосом, то есть 46 молекул упакованной ДНК. Однако в конце фазы роста количество молекул ДНК в хромосоме удваивается, и 46 хромосом содержат уже 92 молекулы ДНК.
Стадия деления начинается после завершения роста клетки и удвоения её ДНК, а завершается образованием двух дочерних клеток. Сначала хромосомы очень плотно сворачиваются и становятся видны в оптический микроскоп.
Без плотной упаковки хромосом распределение копий ДНК между дочерними клетками напоминало бы невозможную попытку разделить две сплетённые в беспорядочный клубок нити таким образом, чтобы ни нити не порвались, ни узлы не образовались. Именно в обеспечении распределения копий ДНК заключается роль плотной упаковки хромосом при делении клетки.
Хромосома на стадии деления имеет две палочкоподобные части, соединённые одним общим участком, — это две соединённые между собой копии материнской молекулы ДНК. Далее хромосома по общему участку расщепляется, и каждая её часть становится новой самостоятельной дочерней хромосомой. Дочерние хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. Таким образом, при делении ядра копии ДНК равномерно распределяются между двумя будущими дочерними клетками (рис. 18).
Рис. 18. Деление клетки
Далее клеточная мембрана разделяет цитоплазму на две части. На этом деление завершается, и каждая дочерняя клетка начинает свой собственный клеточный цикл.
Судьба дочерних клеток. Все клетки «рождаются» только в результате деления материнской клетки. Но далеко не все дочерние клетки завершают делением свой собственный клеточный цикл.
У многоклеточных организмов, особенно у имеющих сложное строение, многие клетки в течение всей своей жизни остаются на стадии роста и работают для обеспечения жизнедеятельности других клеток своего организма. Например, не способны к делению красные кровяные тельца — эритроциты, не делится большинство клеток костей, мозга, мышц. Такие клетки являются специализированными для выполнения определённых функций. Они уже не могут делиться. Жизнь специализированных клеток завершается не делением, а отмиранием. Новые же клетки в организме образуются благодаря делению особых, не специализированных клеток, которые у человека и животных называются стволовыми.
ВЫВОДЫ
- 1. Деление клеток обеспечивает непрерывность передачи жизни последующим поколениям.
- 2. В результате деления дочерние клетки получают в наследство программу роста и развития — молекулы ДНК, входящие в состав хромосом.
- 3. Вследствие деления цитоплазмы дочерние клетки наследуют органеллы и структуры, необходимые для выполнения программы, записанной в молекуле ДНК.
ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ, КОТОРЫЕ ВАЖНО ЗНАТЬ
Клеточный цикл, стадия роста, стадия деления, хромосома.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- 1. Какие основные процессы происходят в клетке на стадии роста?
- 2. Какие основные процессы происходят в клетке на стадии деления?
- 3. Какую роль играют хромосомы при делении клетки?
- 4. В какой последовательности происходят события на протяжении клеточного цикла: деление цитоплазмы, удвоение ДНК, рост, деление ядра?
- 5. В чём заключается биологическое значение деления клеток?
ЗАДАНИЯ
В средствах массовой информации часто используют выражения: «Земля — живая планета», «живой океан», «живое существо», «живая вода», «живое растение». Какие из этих высказываний, сточки зрения биологии, правильные, а какие — нет? Ответ обоснуйте.
ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Ответ на вопрос школьника
«От чего возникает опасная болезнь — «рак»?»
Отмирающие специализированные клетки замещаются новыми, которые образуются в результате деления неспециализированных клеток, приобретающих далее определённую «профессию». Но если новая клетка не специализируется, то она завершает клеточный цикл делением и передаёт эту способность своим потомкам. Такие клетки начинают неконтролируемо делиться, образуя опухоли. Возникает болезнь — рак. Отдельная клетка раковой опухоли может отделиться и попасть в другие здоровые части тела. Там она даёт начало новой опухоли — метастазу.
Сейчас известно, что для превращения здоровой клетки в раковую, необходимо чтобы при копировании ДНК в некоторых её участках — определённых генах — появились ошибки, то есть чтобы наследственная информация при копировании была определённым образом искажена. Такие ошибки (они называются мутациями) происходят случайно и очень редко (например, мутация в одном гене, который вызывает развитие рака, происходит примерно 1 раз на 1 млн — 1 млрд делений).
Однако под влиянием некоторых факторов, которые называются канцерогенами, мутации происходят в десятки, сотни и тысячи раз чаще. Соответственно вероятность возникновения неспециализированных клеток вместо специализированных возрастает в десятки, сотни и тысячи раз и, учитывая большое количество клеток, из которых состоит тело человека (примерно 1 000 000 000 000 000 клеток — один квадриллион), из маловероятной становится достаточно вероятной.
Канцерогенами является радиоактивное излучение, продукты горения пластмасс, испарения бензина и подобных ему веществ, табачный дым. Канцерогенные соединения также образуются при подгорании мяса, масла и сала, при сжигании мусора. Канцерогены могут возникать в организме и при употреблении пищи с высоким содержанием нитратов и нитритов.
Коментарі (0)