§ 21 Мітотичний поділ

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Хромосоми мають величезну довжину. У клітині їх багато. Як вони не губляться і правильно розподіляються, коли клітина ділиться?

Перед поділом клітини хроматин щільно скручується і компактизується, тому нитки ДНК набувають форми компактних Х-подібних хромосом. Точний і рівномірний розподіл спадкового матеріалу забезпечує веретено поділу: його мікротрубочки приєднуються до центромер хроматид і розтягують їх до протилежних полюсів клітини.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Розглянь зображення поділу клітин (мал. 21.1). На якому з них зображено поділ клітин рослин, а на якому — тварин? Обґрунтуй свої міркування (не зважай на забарвлення: дослідники використали різні барвники).

На лівому зображенні показано поділ тваринної клітини, а на правому — рослинної. У тваринній клітині поділ цитоплазми відбувається шляхом утворення перетяжки плазматичної мембрани, яка звужується ззовні всередину, а біля полюсів помітні центріолі. У рослинній клітині формується клітинна пластинка з міхурців комплексу Гольджі, яка розростається від центру до периферії і закладає нову клітинну стінку.

2. Що більше хромосом у клітині, то складніше відбувається процес мітозу. А якщо хромосом буде занадто багато? Так багато, що мітоз стане неможливим. Чи зможе тоді клітина здійснити поділ хоч у якийсь спосіб?

Так, клітина може поділитися шляхом амітозу (прямого поділу ядра). Під час амітозу веретено поділу не утворюється і хромосоми не спіралізуються, а ядро просто ділиться перетяжкою на дві частини. Проте такий спосіб розподіляє спадковий матеріал між дочірніми клітинами нерівномірно.

ВІДЕО 21.1

ЗАВДАННЯ НА ВІДТВОРЕННЯ (ЗНАННЯ)

1. Назви основні фази мітозу.

Це чотири послідовні фази: профаза, метафаза, анафаза та телофаза.

2. У якій фазі хромосоми розташовуються в екваторіальній площині клітини?

У метафазі.

3. Які структури беруть участь у розходженні хромосом до полюсів клітини?

Центросоми та нитки веретена поділу, які прикріплюються до хромосом.

ЗАВДАННЯ НА РОЗУМІННЯ

4. Поясни, чому в результаті мітозу утворюються дві ідентичні клітини.

Перед поділом ДНК точно подвоюється, а під час мітозу однакові сестринські хроматиди кожної хромосоми порівну розходяться до двох полюсів.

5. Чому перед мітозом обов’язково має відбутися подвоєння ДНК?

Щоб кожна з двох нових клітин отримала повний і точний набір генетичної інформації, а не половину.

6. Яке значення для організму має мітоз?

Забезпечує ріст організму, регулярне оновлення зношених тканин і загоєння пошкоджень.

ЗАВДАННЯ НА ЗАСТОСУВАННЯ Й АНАЛІЗ

7. Що може статися, якщо під час анафази сестринські хроматиди не розійдуться рівномірно?

Дочірні клітини отримають неправильну кількість хромосом, що призведе до мутацій, загибелі клітин або утворення пухлин.

8. Порівняй роль мітозу в одноклітинних та багатоклітинних організмах.

Для одноклітинних мітоз є способом безстатевого розмноження, а для багатоклітинних — способом росту тіла та регенерації тканин.

9. Наведи приклади тканин людини, у яких клітини швидко діляться мітозом, і поясни чому.

Клітини епідермісу шкіри та епітелію кишечника швидко діляться, бо вони постійно стираються, пошкоджуються і потребують безперервного оновлення.

ТВОРЧЕ / ПРОБЛЕМНЕ ЗАПИТАННЯ

10. Уяви, що мітоз відбувався б із помилками в кожному десятому поділі. Які наслідки це мало б для розвитку організму?

Тканини накопичували б безліч дефектних клітин, органи втрачали б працездатність, постійно виникали б онкологічні пухлини, і організм швидко загинув би.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. У якому порядку відбуваються фази мітозу?

Фази мітозу відбуваються у такій послідовності: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.

2. Які функції виконує цитоскелет у процесі мітозу?

Цитоскелет формує мікротрубочки веретена поділу, які приєднуються до центромер хромосом, впорядковано розташовують їх на екваторі клітини та розтягують сестринські хроматиди до протилежних полюсів. Крім того, елементи цитоскелету забезпечують поділ цитоплазми під час цитокінезу тваринних клітин, утворюючи скоротливу перетяжку.

3. У які фази мітозу відбуваються протилежні процеси? (Скористайся таблицею на с. 93.)

Протилежні процеси відбуваються у профазі та телофазі. У профазі хроматин спіралізується у видимі хромосоми, ядерна оболонка розпадається, а веретено поділу починає формуватися. У телофазі все відбувається навпаки: хромосоми деспіралізуються, навколо них утворюється нова ядерна оболонка, а веретено поділу розформовується.

4. Визнач, на якому етапі поділу перебувають клітини 1 і 2 (мал. 21.5).

Клітина 1 перебуває в анафазі, оскільки сестринські хроматиди вже роз’єдналися і рухаються до протилежних полюсів. Клітина 2 перебуває в метафазі, адже хромосоми вишикувалися в екваторіальній площині клітини.

5. Виконай в e-ДОДАТКУ тест (завдання 21.2).

⚠️ Це завдання є інтерактивним і потребує виконання безпосередньо в e-ДОДАТКУ на сайті підручника.

6. STEM-проєкт. Попрацюйте в групах. Змоделюйте основні фази мітозу. Виконайте в e-ДОДАТКУ завдання 21.3.

Крок 1

У клітині міститься 6 молекул ДНК, оскільки кожна з 6 однохроматидних хромосом складається з однієї молекули ДНК.

Крок 2

Кількість молекул ДНК становить 12, оскільки кожна з 6 хромосом стала дихроматидною.

Ці зміни відбулися в результаті реплікації (подвоєння) ДНК під час інтерфази клітинного циклу.

Крок 3. Профаза

Хромосоми спіралізуються, товщають і стають чітко помітними Х-подібними структурами. Ядерна оболонка розпадається, зникає ядерце, а клітинний центр починає утворювати нитки веретена поділу.

Крок 4. Метафаза

Усі 6 дихроматидних хромосом вишиковуються своїми центромерами в один ряд уздовж екватора клітини, утворюючи метафазну пластинку. До центромери кожної сестринської хроматиди прикріплюються мікротрубочки веретена поділу, що тягнуться від протилежних полюсів клітини.

Крок 5. Анафаза

Центромери хромосом розділяються, і нитки веретена поділу розтягують сестринські хроматиди до протилежних полюсів клітини. Від цього моменту кожна окрема хроматида стає самостійною однохроматидною хромосомою, тому біля кожного полюса збирається по 6 хромосом (6 молекул ДНК).

Крок 6. Телофаза

Утворилися дві однакові дочірні диплоїдні соматичні клітини.

У кожній клітині міститься по 6 однохроматидних хромосом і 6 молекул ДНК (по 3 пари гомологічних хромосом).

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ГРУПИ

1) Створити модель усіх фаз мітозу.

Для моделі створено 3 пари хромосом різного розміру (метацентричні великі, акроцентричні середні та метацентричні малі) двох кольорів (материнські та батьківські) із пластиліну, а нитки веретена поділу викладено з ниток.

2) Зафіксувати етапи поділу клітини на фото.

Усі фази (інтерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза) сфотографовано зверху на контрастному аркуші паперу з розміщеними на ньому змодельованими структурами.

3) Пояснити зміни кількості хромосом і молекул ДНК під час поділу.

Зміни кількості генетичного матеріалу в процесі поділу:

4) Оформити результати у презентацію або відео.

Фотографії кожного кроку розміщено на окремих слайдах презентації з короткими підписами фаз, поясненням рухів ниток веретена поділу та схематичними підрахунками $2n$ і $2c$.

РЕФЛЕКСІЯ

Які клітини утворюються в результаті мітозу?

Утворюються дві соматичні диплоїдні клітини, генетично ідентичні вихідній материнській клітині.

Чи однакові вони за хромосомним набором? Поясніть.

Так, абсолютно однакові, тому що під час реплікації кожна хромосома подвоюється, а під час анафази її сестринські хроматиди порівну розходяться до протилежних полюсів клітини.

Як моделювання допомогло зрозуміти процес клітинного поділу?

Моделювання руками допомогло наочно побачити, як подвоюються молекули ДНК, як саме нитки веретена тягнуть окремі хроматиди і чому дочірні клітини отримують однаковий набір генів.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Мітотичний поділ складається з двох етапів: поділу ядра (мітозу) і поділу цитоплазми (цитокінезу).
• Мітоз включає чотири послідовні фази: профазу, метафазу, анафазу й телофазу, завдяки чому дочірні клітини отримують ідентичний набір хромосом.
• У дріжджів поділ відбувається всередині ядра без руйнування його мембрани (закритий мітоз), а в деяких клітинах можливий амітоз без утворення веретена поділу.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…

Мене здивувало, що у пивних дріжджів розходження хроматид відбувається без руйнування ядерної оболонки в межах самого ядра.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?

Складно було швидко розпізнавати стадії мітозу на мікрофотографії кореня цибулі. Я подолав це завдяки зіставленню характерних ознак кожної фази з таблицею та малюнками параграфа.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?

Ці знання допомагають зрозуміти біологічні механізми росту власного організму, загоєння подряпин на шкірі та відновлення тканин після пошкоджень.