Отличия митоза у растений и животных

Обновлено: 05.10.2024

Самое важное событие, происходящее во время митоза, – это распределение удвоившихся хромосом поровну между двумя дочерними клетками. Этот процесс протекает в животных и растительных клетках почти одинаково, но в ходе самого митоза имеется и ряд различий (см. таблицу).

Растительная клетка	Животная клетка
Центриолей нет	Центриоли имеются
Звезды не образуются	Звезды образуются
Деление происходит с образованием клеточной пластинки	Деление происходит с образованием борозды
Митозы происходят главным образом в меристемах	Митозы происходят в различных тканях и участках тела

Значение митоза

Митоз – деление с сохранением плоидности: в результате митоза ядро родительской клетки делится на два дочерних ядра, каждое из которых содержит столько же хромосом, сколько их имеется в родительском ядре. Вслед за этим происходит цитокинез. Для того чтобы это стало возможным, хромосомы сначала реплицируются в периоде интерфазы. Образующиеся в результате репликации парные структуры называют хроматидами и во время митоза они расходятся по разным клеткам. Этим достигается:

1. Генетическая стабильность. В результате митоза возникают два ядра, каждое из которых содержит столько же хромосом, сколько их было в родительском ядре. Поскольку хромосомы происходят от родительских хромосом путем точной репликации ДНК, их гены содержат одинаковую генетическую информацию. Дочерние клетки идентичны родительской клетке, так что никаких изменений в генетическую информацию митоз внести не может. Поэтому популяции клеток (клоны), происходящие от одних и тех же родительских клеток, генетически стабильны.

2. Рост. В результате митозов число клеток организма возрастает и это лежит в основе роста многоклеточных организмов.

3. Замещение клеток и тканей также связано с митозом. Клетки постоянно гибнут и замещаются новыми – наглядным примером служат клетки эпидермиса кожи.

4. Регенерация. Некоторые животные способны к восстановлению (регенерации) утраченных частей тела, например ног (ракообразные) или лучей (морские звезды). Необходимые для этого клетки образуются в результате митозов.

5. Бесполое размножение. Митоз лежит в основе бесполого размножения – продуцирования новых организмов данного вида одной родительской особью. Бесполое размножение свойственно многим видам.

Мейоз – основной тип деления с изменением плоидности.

Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) – редукционное деление клетки, т.е. деление, сопровождающееся уменьшением плоидности вдвое (например – от диплоидного 2n до гаплоидного n).

Общий обзор

Мейозу подвергаются клетки с четной плоидностью. Очевидно, что в гаплоидных клетках мейоз невозможен. В клетках нечетных полиплоидов (3n, 5n и т.д.) мейоз крайне затруднен, хотя иногда возможен.

Мейоз действительно происходит при гаметогенезе у многих животных, в том числе и у человека. Такое положение мейоза называют гаметической редукцией.

Однако в жизненных циклах всех высших растений чередуются два поколения – гаплоидный (n) гаметофит (половое поколение), образующей гаметы (n) митозом и диплоидный (2n) спорофит (бесполое поколение), производящий гаплоидные споры (n) (специализированные клетки бесполого размножения) мейозом. Это пример так называемой споратической редукции.

Клетки многих водорослей и грибов гаплоидны. Так известная вам хламидомонада – гаплоид (n), и при половом размножении формирует гаметы (n) митозом, а после оплодотворения зигота (2n) делится мейотически. Это пример зиготической редукции.

Подробнее варианты жизненных циклов организмов мы будем разбирать в 10 классе. Сейчас важно осознать, что:

мейоз – это редукционное деление, позволяющее организмам

размножаться половым способом,

а на каком этапе жизненного цикла он происходит – это отдельный разговор.

Как и при митозе, во время интерфазы, происходит репликация ДНК в родительской клетке, однако за этим следуют два цикла делений, известные как первое деление мейоза (мейоз I) и второе деление мейоза (мейоз II). Между ними репликации нет. Таким образом, одна диплоидная клетка дает начало четырем гаплоидным клеткам.

Однако самым примечательным является то, что редукция генетической информации происходит уже при первом делении! Именно оно является редукционным и принципиально отличается от митотического.

Схематическое изображение сути мейоза на примере репликации одной хромосомы и двух последующих делений ядра и клеток. Обратите внимание, что, как и при митозе, хромосомы могут быть одиночными или двойными структурами. Две части удвоившейся хромосомы – хроматиды.

Ниже приведены схемы митоза и мейоза. Сравните их, и объясните:

А) Почему при репликации масса ДНК изменяется, а информация – нет?

Б) Почему механизм первого деления мейоза принципиально особый, а механизм второго деления – типичный митоз?

В) Какова плоидность материнских и дочерних клеток в приведенных схемах митоза и мейоза?

Обозначения: m – масса гаплоидного набора ДНК, i – информация гаплоидного набора ДНК,

S – репликация ДНК в S-фазе интерфазы, M – митоз, M-I – мейоз-1, M-II – мейоз-2

Митоз: (2m)(2i) → (4m)(2i) → 2 х (2m)(2i) Мейоз: (2m)(2i) → (4m)(2i) → 2 х (2m)(i) → 4 х (m)(i)

Подобно митозу, мейоз – непрерывный процесс, но и его тоже можно ради удобства подразделить на профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Эти стадии происходят в первом делении мейоза и еще раз повторяются во втором. Однако как механизмы протекающих событий, так и их последствия принципиально различны.

Самое важное событие, которое происходит в митозе, это равномерное распределение генетического материала. Митоз в животных и растительных клетках почти одинаков, но имеется ряд различий, которые указаны в нашей таблице (рис. 4). В растительной клетке центриолей нет, а в животной клетке центриоли имеются, в растительной клетке образуется клеточная пластинка, у животной клетки не образуется.

Рис. 4. Сравнение особенностей митоза в клетках животных и растений

В растительных клетках при цитокинезе не образуется перетяжка, а в животных клетка образуется. Митозы в растительных клетках происходят, в основном, в меристемах, а в животных клетках митозы происходят в различных тканях и участках организма.

Митоз подразделяют на четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 5). Интерфаза – основная стадия жизненного цикла клетки (см. предыдущий урок), является подготовкой к делению или предшествует гибели клетки, поэтому фазой митоза не является.

Рис. 5. Интерфаза и следующие за ней фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза

В профазе происходит спирализация ДНК в ядре и, рассматривая клетку через микроскоп, можно увидеть туго скрученные хромосомы (рис. 6).

Рис. 6. Профаза митоза

Обычно видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и объединяющих областей – центромер. Ядрышки на этом этапе исчезают. У животных клеток и у низших растений центриоли расходятся к полюсам клетки.

От каждой центриоли в виде лучей отходят короткие микротрубочки. Они образуют структуру, по форме напоминающую звезду.

Рис. 7. Профаза митоза в клетках животных и растений

К концу профазы (рис. 7) ядерная оболочка распадается или растворяется и микротрубочки начинают образовывать веретено деления (рис. 8).

Рис. 8. Завершение профазы и переход к метафазе

Следующая фаза – метафаза. Хромосомы располагаются таким образом, что их центромеры находятся на плоскости экватора клетки (рис. 9).

Рис. 9. Метафаза: веретено деления. На экваторе – метафазная пластинка.

Образуется так называемая метафазная пластинка (рис. 10), которая состоит из хромосом. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам каждой хромосомы.

Рис. 10. Метафаза. Окрашенный препарат. Веретено деления образованно центромерами (голубые), микрофибриллами (фиолетовые) и хромосомами метафазной пластинки – желтые.

Анафаза – очень короткая фаза (рис. 11). Каждая хромосома продольно расщепляется на две идентичные хроматиды, которые расходятся к противоположным полюсам клетки, теперь их называют дочерними хромосомами (или хроматидами).

Рис. 11. Анафаза митоза

За счет идентичности дочерних хромосом у двух полюсов клетки оказывается одинаковый генетический материал. Тот же, что был в клетке до начала митоза. Стоит отметить, что при этом возле каждого полюса носителей информации – молекул ДНК, компактно упакованных в хромосомы – в два раза меньше, чем в исходной клетке.

Телофаза – последняя фаза, дочерние хромосомы деспирализируются у полюсов клетки и становятся доступными для транскрипции, начинается синтез белков, формируются ядерные оболочки и ядрышки (рис. 12).

Рис. 12. Телофаза митоза в клетках животных и растений

Нити веретена деления распадаются. На этом кариокинез заканчивается, и начинается цитокинез (рис. 13), при этом у животных клеток в экваториальной плоскости возникает перетяжка. Она углубляется до тех пор, пока не происходит разделение двух дочерних клеток.

Рис. 13. Цитокинез

В образовании перетяжки важную роль играют структуры цитоскелета. Цитокинез у растительных клеток происходит иначе, поскольку растения имеют жесткую клеточную стенку, и они не делятся с образованием перетяжки, а образуют внутриклеточную перегородку.

Митоз, в первую очередь, дает генетическую стабильность. В результате митоза образуются два ядра, которые содержат столько же хромосом, сколько и было их в материнской или родительской клетках.

Эти хромосомы образуются путем точной репликации молекулы ДНК родительских хромосом, в результате чего гены их содержат совершенно одинаковую наследственную информацию.

Таким образом, дочерние клетки генетически идентичны родительской клетке, поскольку митоз не может внести никаких изменений в наследственную информацию. Клеточные популяции, полученные путем митоза от родительских клеток, обладают генетической стабильностью.

Митоз необходим для нормального роста и развития многоклеточных организмов, поскольку в результате митоза количество клеток увеличивается.

Митоз является одним из главных механизмов роста многоклеточных эукариот.

Митоз лежит в основе бесполого размножения многих животных и растений, обеспечивает регенерацию утраченных частей (например, конечностей ракообразных), а также замещение клеток, происходящее в многоклеточном организме.

Рис. 14. Амитоз – прямое деление

Амитоз – прямое деление клеток. Амитоз встречается у эукариот достаточно редко. При амитозе ядро начинает делиться без видимых предварительных изменений. При этом не обеспечивается равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками. Иногда при амитозе не происходит цитокинеза, то есть деления цитоплазмы, и тогда образуется двухъядерная клетка (рис. 14).

Если же все-таки произошло деление цитоплазмы, то велика вероятность того, что обе дочерние клетки будут неполноценными. Амитоз чаще встречается в опухолевых или отмеряющих тканях.

Ответить письменно на вопросы:

1. Сравните митоз и амитоз.

2. Какие фазы митоза вам известны? Что происходит на каждом этапе митотического деления?

3. Чем отличается митоз в растительной клетке и клетке животного? В каких тканях происходит митоз?

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Здесь и в дальнейшем мы будем пользоваться генетической формулой клетки, где "n" - число хромосом, а "c" - число ДНК (хроматид). Напомню, что в состав каждой хромосомы может входить как одна молекула ДНК (одна хроматида) (nc), либо две (n2c).

Клеточный цикл включает в себя несколько этапов: деление (митоз), постмитотический (пресинтетический), синтетический, постсинтетический (премитотический) период. Три последних периода составляют интерфазу - подготовку к делению клетки.

₁

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Длится 6-10 часов. Важнейшее событие этого периода - удвоение ДНК, вследствие которого к концу синтетического периода каждая хромосома состоит из двух хроматид. Активно синтезируются структурные белки ДНК - гистоны.

Короткий, длится 2-6 часов. Это время клетка тратит на подготовку к последующему процессу - делению клетки, синтезируются белки и АТФ, удваиваются центриоли, делятся митохондрии и хлоропласты.

Митоз (греч. μίτος - нить)

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

Бесформенный хроматин в ядре начинает собираться в четкие оформленные структуры - хромосомы - происходит это за счет спирализации ДНК (вспомните мой пример ассоциации хромосомы с мотком ниток)
Оболочка ядра распадается, хромосомы оказываются в цитоплазме клетки
Центриоли перемещаются к полюсам клетки, образуются центры веретена деления

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Самая короткая фаза митоза. Хромосомы, состоящие из двух хроматид, распадаются на отдельные хроматиды. Нити веретена деления тянут хроматиды (синоним - дочерние хромосомы) к полюсам клетки.

Начинается процесс деспирализации ДНК, хромосомы исчезают и становятся хроматином (вспомните ассоциацию про раскрученный моток ниток)
Появляется ядерная оболочка, формируется ядро
Разрушаются нити веретена деления

В телофазе происходит деление цитоплазмы - цитокинез (цитотомия), в результате которого образуются две дочерние клетки с набором 2n2c. В клетках животных цитокинез осуществляется стягиванием цитоплазмы, в клетках растений - формированием плотной клеточной стенки (которая растет изнутри кнаружи).

Образовавшиеся в телофазе дочерние клетки 2n2c вступают в постмитотический период. Затем в синтетический период, где происходит удвоение ДНК, после чего каждая хромосома состоит из двух хроматид - 2n4c. Клетка с набором 2n4c и попадает в профазу митоза. Так замыкается клеточный цикл.

В результате митоза образуются дочерние клетки - генетические копии (клоны) материнской.
Митоз является универсальным способом бесполого размножения, регенерации и протекает одинаково у всех эукариот (ядерных организмов).
Универсальность митоза служит очередным доказательством единства всего органического мира.

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

Мейоз (от греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление клетки - способ деления клетки, при котором наследственный материал в них (число хромосом) уменьшается вдвое. Мейоз происходит в ходе образования половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Как уже было сказано, мейоз состоит из двух делений: мейоза I (редукционного) и мейоза II (эквационного). Первое деление называют редукционным (лат. reductio - уменьшение), так как к его окончанию число хромосом уменьшается вдвое. Второе деление - эквационное (лат. aequatio — уравнивание) очень похоже на митоз.

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Конъюгация (лат. conjugatio — соединение) - сближение гомологичных хромосом друг с другом. Гомологичными хромосомами называются такие, которые соответствуют друг другу по размерам, форме и строению. В результате конъюгации образуются комплексы, состоящие из двух хромосом - биваленты (лат. bi - двойной и valens - сильный).

После конъюгации становится возможен следующий процесс - кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение), в ходе которого происходит обмен участками между гомологичными хромосомами.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Нити веретена деления сокращаются, вследствие чего биваленты распадаются на отдельные хромосомы, которые и притягиваются к полюсам клетки. В результате у каждого полюса формируется гаплоидный набор будущей клетки - n2c, за счет чего мейоз I и называется редукционным делением.

Происходит цитокинез - деление цитоплазмы. Формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Очень короткая интерфаза после мейоза I сменяется новым делением - мейозом II.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

В результате мейоза I и мейоза II мы получили из диплоидной клетки 2n4c гаплоидную клетку - nc. В этом и состоит сущность мейоза - образование гаплоидных (половых) клеток. Вспомнить набор хромосом и ДНК в различных фазах мейоза нам еще предстоит, когда будем изучать гаметогенез, в результате которого образуются сперматозоиды и яйцеклетки - половые клетки (гаметы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Помните, что до мейоза происходит удвоение ДНК в синтетическом периоде. Из-за этого уже в начале мейоза вы видите их увеличенное число - 2n4c (4 хромосомы, 8 молекул ДНК). Я понимаю, что хочется написать 4n8c, однако это неправильная запись!) Ведь наша исходная клетка диплоидна (2n), а не тетраплоидна (4n) ;)

Поддерживает постоянное число хромосом во всех поколениях, предотвращает удвоение числа хромосом
Благодаря кроссинговеру возникают новые комбинации генов, обеспечивается генетическое разнообразие состава гамет
Потомство с новыми признаками - материал для эволюции, который проходит естественный отбор

Бинарное деление надвое

Митоз и мейоз возможен только у эукариот, а как же быть прокариотам - бактериям? Они изобрели несколько другой способ и делятся бинарным делением надвое. Оно встречается не только у бактерий, но и у ряда ядерных организмов: амебы, инфузории, эвглены зеленой.

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз (от греч. ἀ - частица отрицания и μίτος - нить)

Способ прямого деления клетки, при котором не происходит образования веретена деления и равномерного распределения хромосом. Клетки делятся напрямую путем перетяжки, наследственный материал распределяется "как кому повезет" - случайным образом.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Все живые вещи состоят из отдельных ячеек, которые играют большую роль в общей производительности существа. Животные и растения - это живые существа, которые состоят из клеток, хотя их клетки могут отличаться структурно и функционально. Наконец, мы все знаем, что каждое живое существо здесь, в нашей среде, имеет свой собственный способ выжить и жить.

Животные и растения играют разные роли в нашей среде. Они оба проходят аналогичный процесс размножения и развития. Где все начинается? Ответ на это, в основном на клеточном уровне, будь то животное или растительная клетка. Прежде чем идти дальше, мы должны понять, что клетки растений и животных являются эукариотками, что означает, что важные части и структуры клетки находятся в прозрачной защитной мембране, называемой ядром. И, наконец, эти клетки проходят процесс, называемый митозом.

Митоз здесь представляет собой прекрасный процесс клеточного деления и размножения. Подумайте об этом на мгновение. Вы когда-нибудь задумывались над тем, как ребенок может стать взрослым взрослым? Или как маленькое растение может превратиться в гигантское дерево? Все это связано с клетками и как они пытаются поддерживать здоровье живого существа. Митоз претерпевает ряд фаз, которые имеют некоторые различия между клетками животных и растительной клеткой.

В митозе животных нет никакого отчетливого или сходного внешнего вида в исходе клеток. Хотя они также проходят аналогичные фазы, они не имеют жесткого внешнего вида, а скорее адаптируются к их окружению. Это связано с тем, что в зависимости от того, в какой части тела они развиваются, существует множество различных типов животных клеток, поэтому они имеют другую структуру или внешний вид. Кроме того, после митоза клетки животных имеют меньшие вакуоли, содержащие воду. Наконец, клетки животных не выполняют фотосинтез.

В растительных клетках фотосинтез является важным процессом для производства энергии и продуктов питания для растений. Это происходит на клеточном уровне. При митозе большинство растительных клеток проявляют однородность по структуре и внешнему виду из-за того, что их мембраны состоят из целлюлозы. Обратите внимание, что эта характеристика не встречается у животных. Наконец, клетки растений имеют большие вакуоли, которые содержат много воды, необходимой для их собственного выживания.

Это различия между животным и митозом растительных клеток. Вы можете прочитать далее об этой теме, поскольку основная информация приводится только в этой статье.

1. Все живые существа состоят из клеток, которые подвергаются серии митотических фаз, которые уникальны для растений и животных.

2. В конце митоза клетки животных не имеют отчетливого внешнего вида, содержат меньшие вакуоли и имеют разные типы.

3. Растительные клетки содержат целлюлозу, которая придает им однородный вид, имеют большие вакуоли, которые хранят воду, и выполняют фотосинтез.

Читайте также: