После какого процесса завершается деление ядра?

Ботаника 2104 — Форма и функции растений

Ядерные деления (митоз и мейоз) и клеточный цикл

цитокинез = деление цитоплазмы
кариокинез = деление ядра; два типа: митоз и мейоз
клеточный цикл = интерфаза + митоз + цитокинез
интерфаза = период роста клеток и репликации ДНК, предшествующий митозу или мейозу

Помните, что ядро ​​содержит большую часть генетического материала клетки в виде хромосом. Хромосомы состоят из материала, называемого хроматином. Химический состав хроматина примерно наполовину состоит из ДНК и наполовину из белка. ДНК, представляющая собой часть хроматина, которая фактически определяет генетические характеристики, представляет собой длинную тонкую молекулу, обертывающую более глобулярные белковые части хроматина. Белки называются гистонами. Таким образом, каждая отдельная хромосома состоит из очень длинной молекулы ДНК, обернутой вокруг гистоновых бусин.

хроматин
хромосома
хроматида
гомологичные хромосомы
плоидность: гаплоидная, диплоидная

Клеточный цикл (или клеточное деление)

В результате клеточного деления одна клетка делится пополам с образованием двух генетически идентичных ячеек. Хотя полученные клетки могут различаться функционально и морфологически по мере созревания, они содержат одинаковое количество и тип ДНК.

Интерфаза длится от конца одного ядерного деления до начала другого. Поэтому большинство клеток в организме находятся в интерфазе. Саму интерфазу можно разделить на три стадии: G1, S и G2.

Во время G1, или первого промежутка, ядро ​​и клетка увеличиваются до зрелых размеров. Происходит общая метаболическая активность. Происходит активный синтез РНК и белка. Это этап клеточного цикла, на котором останавливается большинство клеток. Если это меристематическая клетка, ближе к концу G1 вы увидите синтез ферментов, необходимых для репликации ДНК, а также синтез белков, необходимых для формирования веретенообразного аппарата.

Во время S-фазы синтезируются гистоны и реплицируется (или дублируется) ДНК. Этот синтетический шаг заставляет каждую хромосому переходить от одной нити хроматина к двум соединенным нитям хроматина. Две нити хроматина одной хромосомы называются хроматидами.

Во время G2, второго разрыва, синтез РНК и белка продолжается, поскольку клетка закончила подготовку к делению ядра.

Если вы посмотрите на интерфазную клетку под микроскопом, ядро ​​будет хорошо видно и, по-видимому, просто сидит там. Когда впервые начали изучать клеточный цикл, единственным доступным инструментом был световой микроскоп. Поскольку интенсивную активность G1, S и G2 нельзя увидеть в световой микроскоп, исследователи предположили, что ядро ​​находится в состоянии покоя, и интерфаза совершенно ошибочно стала называться фазой покоя.

Во время митоза ядерная оболочка расходится, и хромосомы становятся видимыми в световой микроскоп. Митоз буквально означает нитевидное заболевание или состояние. Клетка в интерфазе с неповрежденным ядром рассматривалась как нормальное или здоровое состояние, в то время как митотическая клетка с распавшимся ядром с высвобождением нитевидных хромосом считалась аномальной. В результате ранние исследователи потратили много часов, наблюдая за событиями митоза, и назвали четыре этапа этой части клеточного цикла. Этими стадиями являются профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Кроме того, клетка была изображена как шарообразная по внешнему виду, поэтому они также описали клетку как имеющую экватор и два полюса.

Где может происходить митоз у цветкового растения? Меристемы для образования дополнительных клеток; семязачатки и пыльцевые зерна для образования гамет.

профаза
Во время профазы хромосомы становятся видимыми, поскольку хроматин упаковывается все плотнее и плотнее. Когда хромосомы становятся видимыми, теперь вы можете видеть две хроматиды. Они, по-видимому, удерживаются вместе в защемленном участке хромосомы. Эта «щепотка» является центромерой. Это не дискретная структура, которая прикрепляется к хромосоме. Это просто область вдоль хромосомы, где две хроматиды соединены друг с другом. Однако существует структура, которая прикрепляется к хромосоме в районе центромеры во время профазы. Эта структура называется кинетохорой.Две кинетохоры прикрепляются к каждой стороне центромеры. В конце профазы ядерная оболочка разрывается, и теперь хромосомы могут перемещаться внутри клетки.

Метафаза
В метафазе хромосомы перемещаются к центру клетки и выравниваются с центромерами вдоль экватора клетки, а хроматиды каждой хромосомы направлены к противоположным полюсам. Микротрубочки прикрепляются к кинетохорам и отходят к полюсам. Такое расположение микротрубочек образует так называемый веретенообразный аппарат. Действие микротрубочек таково, что хроматиды разделяются, когда микротрубочки тянут кинетохоры.

Анафаза
Расхождение хроматид знаменует собой начало анафазы. Как только две хроматиды разделились, каждая из них теперь является хромосомой. Хромосомы движутся к противоположным полюсам по мере их отрыва от экватора.

Телофаза и цитокинез
Когда все хромосомы достигают полюса, начинается телофаза. Во время телофазы образуются два ядра, по одному на каждом полюсе. Образуется ядерная оболочка, исчезает веретенообразный аппарат, раскручиваются хромосомы, вновь появляются ядрышки. Это знаменует конец митоза.

В результате митоза клетка теперь содержит два одинаковых ядра. Чтобы образовались две клетки, должен произойти цитокинез. Цитокинез представляет собой деление цитоплазмы и обычно начинается во время телофазы митоза. Видимым показателем начала цитокинеза является образование клеточной пластинки по экватору делящейся клетки. Формирование клеточной пластинки начинается, когда везикулы из аппарата Гольджи откладывают материал, который образует среднюю пластинку между двумя новыми клетками. Мембраны, окружающие эти везикулы, сформируют плазматические мембраны для двух новых клеток. Каналы ER, которые окружаются по мере формирования средней пластинки, образуют плазмодесмы. Наконец, две новые клетки будут секретировать целлюлозу для клеточных стенок. Эта целлюлоза будет захвачена между плазматическими мембранами и общей средней пластинкой.В конце концов цитоплазма разрезается на две части, и образуются две клетки. Что происходит с клеткой, которая запустила весь этот процесс? Его больше не существует. Эта одна клетка в результате клеточного цикла превратилась в две генетически идентичные клетки. Если в этой клетке было четыре хромосомы, то в каждой из двух новых клеток будет по четыре хромосомы. Затем новые клетки могут дифференцироваться, чтобы стать специализированными клетками или остаться меристемными клетками. И последнее слово о цитокинезе. Это происходит не всегда и не обязательно в телофазе. Например, кокосовое молоко, жидкий эндосперм кокосового семени, образуется в результате митоза без цитокинеза.

Митоз может дублировать любое ядро, независимо от его плоидности. Мейоз требует, чтобы плоидность четного числа (с гомологичными хромосомами, способными к спариванию) происходила правильно. Общее описание процесса сосредоточено на диплоидном ядре с двумя наборами хромосом. Конкретные хромосомы из каждого набора, которые могут совпадать друг с другом, называются гомологичными хромосомами. Наличие гомологичных пар хромосом имеет решающее значение для процесса мейоза. Если исходная клетка имела в ядре два набора хромосом (диплоидные), то к концу мейоза останется четыре гаплоидных (1 набор) клеток. Каждая из четырех клеток будет немного отличаться генетически от трех других, потому что события мейоза перетасовывают генетическую информацию, присутствующую в двух начальных наборах исходной диплоидной клетки.

Во время мейоза происходят два последовательных деления ядра (мейоз I и мейоз II), каждое из которых имеет свою профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Где происходит мейоз у цветковых растений? В семяпочках и пыльниках образуются споры.

Помните, что в конце интерфазы ядро ​​имеет хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид. Во время профазы I гомологичные хромосомы спариваются и обмениваются сегментами друг с другом в процессе, называемом кроссинговером. Хромосомы сокращаются; ядрышки и ядерная оболочка исчезают.показывает пересечение.

Метафаза I
Гомологические пары располагаются по экватору клетки. Каждая пара выравнивается независимо от других пар. Таким образом, пара хромосом «А» может иметь хромосому А, обращенную «на север», и хромосому а, обращенную «на юг», в то время как пара хромосом «В» может иметь хромосому b, обращенную «на север», и хромосому В, обращенную «на юг».

Анафаза I
Гомологические пары расходятся и расходятся к противоположным полюсам клетки.

Телофаза I
Этот шаг может не произойти. Если это так, хромосомы немного раскручиваются, и ядерная мембрана восстанавливается.

К концу мейоза I плоидность клетки сокращается вдвое.

Профаза II
Эта фаза наступит только в том случае, если имела место телофаза I. По сути, если вы создали ядра во время телофазы I, вам нужно уничтожить их во время профазы II.

Метафаза II
Хромосомы выстраиваются в центре клетки, как правило, под прямым углом к ​​выравниванию в метафазе I.

Анафаза II
Хроматиды расходятся и расходятся к противоположным полюсам.

Телофаза II
Хромосомы раскручиваются. Образуется ядерная оболочка. Вновь появляются ядрышки. Происходит цитокинез. Первоначальная диплоидная клетка исчезла. На его месте находятся четыре гаплоидные клетки, генетически отличные друг от друга.

Мейоз выполняет две вещи как прелюдия к половому размножению:
1. Уменьшает количество наборов хромосом (плоидия) вдвое. Почему это важно? Во время оплодотворения две клетки сливаются, образуя новую особь, таким образом восстанавливая исходное число наборов хромосом. Если бы плоидность не уменьшилась, оплодотворение привело бы к увеличению наборов хромосом.
2. Генетическая рекомбинация. Кроссоверные обмены профазы I и случайный набор гомологичных пар во время метафазы I приводят к новым комбинациям аллелей. Это позволяет половому размножению поддерживать генетическую изменчивость популяции. (Генетическая однородность может быть достигнута и достигается за счет менее энергоемкого процесса бесполого размножения.)