Oglašavanje na portalu

Mitoza je indirektna dioba ćelije. Mitoza, ćelijski ciklus Karakteristike mitoze faza biološki značaj

Mitoza- Ovo je najčešći način podjele eukariotskih ćelija. Tokom mitoze, genomi svake od dvije rezultirajuće ćelije su identični jedan drugom i podudaraju se sa genomom originalne ćelije.

Mitoza je posljednja i obično najkraća faza ćelijskog ciklusa. Njegovim završetkom završava životni ciklus ćelije i počinju ciklusi dve novonastale ćelije.

Dijagram ilustruje trajanje faza ćelijskog ciklusa. Slovo M označava mitozu. Najveća stopa mitoze je uočena u zametnim ćelijama, a najmanja u tkivima sa visokim stepenom diferencijacije, ako se njihove ćelije uopšte dele.

Iako se mitoza posmatra nezavisno od interfaze, koja se sastoji od perioda G 1, S i G 2, priprema za nju se dešava upravo u njoj. Najvažnija stvar je replikacija DNK koja se javlja u sintetičkom (S) periodu. Nakon replikacije, svaki hromozom se već sastoji od dvije identične hromatide. Oni su cijelom dužinom blizu jedan drugom i povezani na centromeri hromozoma.

Tokom interfaze, hromozomi se nalaze u jezgru i predstavljaju splet tankih, veoma dugih hromatinskih niti koje su vidljive samo pod elektronskim mikroskopom.

Mitoza ima niz uzastopnih faza, koje se takođe mogu nazvati fazama ili periodima. U klasičnoj pojednostavljenoj verziji razmatranja razlikuju se četiri faze. Ovo profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Često se razlikuje više faza: prometaphase(između profaze i metafaze), predprofaza(karakteristično za biljne ćelije, prethodi profazi).

Drugi proces povezan sa mitozom je citokineza, koji se javlja uglavnom tokom perioda telofaze. Možemo reći da je citokineza takoreći sastavni dio telofaze, ili se oba procesa odvijaju paralelno. Citokineza se odnosi na odvajanje citoplazme (ali ne i jezgra!) roditeljske ćelije. Nuklearna fisija se zove kariokineza, a prethodi citokinezi. Međutim, tokom mitoze kao takve do podjele jezgre ne dolazi, jer se prvo raspada jedna, roditeljska, a zatim nastaju dvije nove, kćerke.

Postoje slučajevi kada se javlja kariokineza, ali ne i citokineza. U takvim slučajevima nastaju ćelije sa više jezgara.

Trajanje same mitoze i njenih faza je individualno i zavisi od vrste ćelije. Obično su profaza i metafaza najduži periodi.

Prosječno trajanje mitoze je oko dva sata. Životinjske ćelije se generalno dijele brže od biljnih stanica.

Kada se eukariotske ćelije podijele, nužno se formira bipolarno fisiono vreteno koje se sastoji od mikrotubula i povezanih proteina. Zahvaljujući njemu, dolazi do podjednake raspodjele nasljednog materijala između ćelija kćeri.

U nastavku ćemo dati opis procesa koji se dešavaju u ćeliji tokom različitih faza mitoze. Prijelaz u svaku narednu fazu kontrolira se u ćeliji posebnim biokemijskim kontrolnim točkama, koje „provjeravaju“ da li su svi potrebni procesi ispravno obavljeni. Ako postoje greške, podjela može ili ne mora prestati. U potonjem slučaju pojavljuju se abnormalne ćelije.

Faze mitoze

Profaza

U profazi se odvijaju sljedeći procesi (uglavnom paralelno):

    Hromozomi se kondenzuju

    Nukleoli nestaju

    Nuklearni omotač se raspada

    Formiraju se dva pola vretena

Mitoza počinje skraćivanjem hromozoma. Njihovi sastavni parovi hromatida se spiralno zavijaju, zbog čega se hromozomi jako skraćuju i zgušnjavaju. Pred kraj profaze mogu se vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom.

Jezgre nestaju jer su dijelovi hromozoma koji ih formiraju (nukleolarni organizatori) već u spiralnom obliku, stoga su neaktivni i ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Osim toga, nukleolarni proteini se raspadaju.

U stanicama životinja i nižih biljaka, centriole ćelijskog centra divergiraju prema polovima ćelije i strše centre za organizaciju mikrotubula. Iako više biljke nemaju centriole, formiraju se i mikrotubule.

Kratke (astralne) mikrotubule počinju da se razilaze iz svakog centra organizacije. Formira se struktura nalik zvijezdi. Ne proizvodi se u biljkama. Njihovi polovi podjele su širi, mikrotubule ne izlaze iz malog, već iz relativno širokog područja.

Raspad nuklearne membrane na male vakuole označava kraj profaze.

Na desnoj strani na mikrofotografiji mikrotubule su označene zelenom bojom, hromozomi su istaknuti plavom bojom, a centromere hromozoma su istaknute crvenom bojom.

Takođe treba napomenuti da u profazi mitoze dolazi do fragmentacije EPS-a, koji se raspada na male vakuole; Golgijev aparat se raspada na pojedinačne diktiosome.

Prometafaza

Ključni procesi prometafaze odvijaju se uglavnom sekvencijalno:

    Haotični raspored i kretanje hromozoma u citoplazmi.

    Povezujući ih mikrotubulama.

    Kretanje hromozoma u ekvatorijalnu ravan ćelije.

Kromosomi završavaju u citoplazmi i kreću se nasumično. Kada se nađu na polovima, imaju veće šanse da se prikače na plus kraj mikrotubula. Na kraju se filament veže za kinetohor.

Takav kinetohorni mikrotubul počinje rasti, što pomiče kromosom od pola. U nekom trenutku, još jedna mikrotubulica je pričvršćena za kinetohor sestrinske hromatide, raste iz drugog pola diobe. Ona također počinje gurati kromosom, ali u suprotnom smjeru. Kao rezultat, hromozom postaje na ekvatoru.

Kinetohori su proteinske formacije na centromerima hromozoma. Svaka sestrinska hromatida ima svoju kinetohoru, koja „sazreva“ u profazi.

Osim astralnih i kinetohornih mikrotubula, postoje i one koje idu od jednog pola do drugog, kao da proširuju ćeliju u smjeru okomitom na ekvator.

Metafaza

Znak početka metafaze je raspored hromozoma duž ekvatora, tzv metafaza ili ekvatorijalna ploča. Tokom metafaze jasno je vidljiv broj hromozoma, njihove razlike i činjenica da se sastoje od dvije sestrinske hromatide povezane na centromeri.

Hromozomi se drže zajedno uravnoteženim silama napetosti na mikrotubulama na različitim polovima.

Anafaza

    Sestrinske hromatide se razdvajaju, svaka se kreće prema svom polu.

    Polovi se udaljavaju jedan od drugog.

Anafaza je najkraća faza mitoze. Počinje kada se centromeri hromozoma podijele na dva dijela. Kao rezultat, svaka hromatida postaje nezavisni hromozom i pričvršćena je za mikrotubulu jednog pola. Niti "vuku" hromatide na suprotne polove. U stvari, mikrotubule se rastavljaju (depolimeriziraju), odnosno skraćuju.

U anafazi životinjskih ćelija ne kreću se samo hromozomi kćeri, već i sami polovi. Zbog drugih mikrotubula koje se rastavljaju, astralne mikrotubule se pričvršćuju za membrane i također se „vuku“.

Telofaza

    Prestaje kretanje hromozoma

    Hromozomi se dekondenzuju

    Pojavljuju se jezgre

    Nuklearna membrana se obnavlja

    Većina mikrotubula nestaje

Telofaza počinje kada hromozomi prestanu da se kreću, zaustavljajući se na polovima. One se despiriraju, postaju dugačke i nalik na niti.

Mikrotubule vretena se uništavaju od polova do ekvatora, odnosno od njihovih minus krajeva.

Nuklearni omotač nastaje oko hromozoma fuzijom membranskih vezikula u koje se majčino jezgro i EPS raspadaju u profazi. Na svakom polu formira se vlastita kćerka jezgra.

Kako se hromozomi raspadaju, nukleolarni organizatori postaju aktivni i pojavljuju se jezgre.

Sinteza RNK se nastavlja.

Ako centrioli na polovima još nisu upareni, tada se u blizini svakog gradi par. Tako se na svakom polu ponovo stvara vlastiti ćelijski centar, koji će ići ćeliji kćeri.

Obično se telofaza završava odvajanjem citoplazme, odnosno citokinezom.

Citokineza

Citokineza može početi već u anafazi. Do početka citokineze, ćelijske organele su relativno ravnomjerno raspoređene po polovima.

Odvajanje citoplazme biljnih i životinjskih stanica odvija se na različite načine.

U životinjskim stanicama, zbog elastičnosti, citoplazmatska membrana u ekvatorijalnom dijelu stanice počinje da se izboči prema unutra. Formira se brazda koja se na kraju zatvara. Drugim rečima, matična ćelija se deli ligacijom.

U biljnim ćelijama tokom telofaze, filamenti vretena ne nestaju na ekvatoru. Približavaju se citoplazmatskoj membrani, njihov broj se povećava i formiraju se fragmoplast. Sastoji se od kratkih mikrotubula, mikrofilamenata i delova EPS-a. Ovdje se kreću ribozomi, mitohondrije i Golgijev kompleks. Golgijeve vezikule i njihov sadržaj na ekvatoru čine srednju ćelijsku ploču, ćelijske zidove i membranu ćelija kćeri.

Značenje i funkcije mitoze

Mitoza osigurava genetsku stabilnost: tačna reprodukcija genetskog materijala tokom niza generacija. Jezgra novih ćelija sadrže isti broj hromozoma kao i matična ćelija, a ti hromozomi su tačne kopije roditeljskih (osim ako, naravno, nije došlo do mutacija). Drugim riječima, ćelije kćeri su genetski identične matičnoj ćeliji.

Međutim, mitoza obavlja i niz drugih važnih funkcija:

    rast višećelijskog organizma,

    aseksualna reprodukcija,

    zamjena ćelija različitih tkiva u višećelijskim organizmima,

    Kod nekih vrsta može doći do regeneracije dijelova tijela.

Mitoza (kariokineza, indirektna dioba) je proces diobe jezgra ljudskih, životinjskih i biljnih stanica, nakon čega slijedi dioba ćelijske citoplazme. U procesu podjele ćelijskog jezgra (vidi), razlikuje se nekoliko faza. U jezgru, koje se nalazi u periodu između stanične diobe (interfaza), (vidi) obično su predstavljene tankim, dugim (sl., a), isprepletenim nitima; Nuklearna membrana i nukleolus su jasno vidljivi.

Jezgro u različitim fazama mitoze: a - interfazno jezgro koje se ne dijeli; b - d - faza profaze; d - faza metafaze; e - anafazni stadijum; g i h - faza telofaze; i - formiranje dva kćerka jezgra.

U prvoj fazi mitoze, takozvanoj profazi, hromozomi postaju jasno vidljivi (sl., b-d), skraćuju se i zgušnjavaju, duž svakog hromozoma se pojavljuje praznina koja ga dijeli na dva potpuno slična dijela, zbog čega svaki hromozom izgleda dvostruko. U sljedećoj fazi mitoze - metafazi, nuklearna membrana je uništena, jezgra se rastvara i hromozomi se nalaze u citoplazmi ćelije (sl., e). Svi hromozomi su raspoređeni u jednom redu duž ekvatora, formirajući takozvanu ekvatorijalnu ploču (zvjezdani stadijum). Centrosom također prolazi kroz promjene. Podijeljen je na dva dijela, razilazeći se prema polovima ćelije, između njih se formiraju niti koje tvore bikonično akromatinsko vreteno (sl. e. f).

Mitoza (od grčkog mitos - nit) je indirektna podjela ćelije, koja se sastoji u ravnomjernoj raspodjeli dvostrukog broja hromozoma između dvije rezultirajuće ćelije kćeri (sl.). Proces mitoze uključuje dvije vrste struktura: hromozome i akromatinski aparat, koji uključuje ćelijske centre i vreteno (vidi Ćelija).


Šematski prikaz interfaznog jezgra i različitih faza mitoze: 1 - interfaza; 2 - profaza; 3 - prometafaza; 4 i 5 - metafaza (4 - pogled sa ekvatora, 5 - pogled sa pola ćelije); 6 - anafaza; 7 - telofaza; 8 - kasna telofaza, početak nuklearne rekonstrukcije; 9 - ćelije kćeri na početku interfaze; NW - nuklearni omotač; YAK - nukleolus; XP - hromozomi; C - centriol; B - vreteno.

Prva faza mitoze - profaza - počinje pojavom u ćelijskom jezgru tankih filamenata - hromozoma (vidi). Svaki profazni hromozom se sastoji od dvije hromatide, koje su usko susjedne jedna drugoj po dužini; jedan od njih je hromozom matične ćelije, drugi je novoformiran usled reduplikacije njene DNK na DNK majčinog hromozoma u interfazi (pauza između dve mitoze). Kako profaza napreduje, hromozomi se uvijaju, uzrokujući njihovo skraćivanje i debljanje. Do kraja profaze nukleolus nestaje. U profazi dolazi i do razvoja akromatinskog aparata. U životinjskim ćelijama, ćelijski centri (centriole) se račvaju; oko njih se u citoplazmi pojavljuju zone koje snažno lome svjetlost (centrosfere). Ove formacije počinju se razilaziti u suprotnim smjerovima, formirajući do kraja profaze dva pola ćelije, koja do tog vremena često dobiva sferni oblik. U ćelijama viših biljaka nema centriola.

Prometafazu karakterizira nestanak nuklearne membrane i formiranje u ćeliji fuziformne filamentne strukture (akromatinsko vreteno), od kojih neke niti povezuju polove ahromatinskog aparata (međuzonalne niti), a druge - svaki od dvije hromatide sa suprotnim polovima ćelije (povlačenje niti). Kromosomi, koji nasumično leže u profaznom jezgru, počinju se kretati u centralnu zonu ćelije, gdje se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini vretena (metakineza). Ova faza se naziva metafaza.

Tokom anafaze, partneri svakog para hromatida divergiraju na suprotne polove ćelije zbog kontrakcije vučnih niti vretena. Od tog vremena, svaka hromatida dobija ime ćerke hromozoma. Kromosomi koji su se razišli do polova okupljaju se u kompaktne grupe, što je karakteristično za sljedeći stadij mitoze - telofazu. U ovom slučaju, kromosomi počinju postupno despirirati, gubeći svoju gustu strukturu; oko njih se pojavljuje nuklearni omotač - počinje proces nuklearne rekonstrukcije. Volumen novih jezgara se povećava i u njima se pojavljuju jezgre (početak interfaze, ili faza „jezgre u mirovanju“).

Proces odvajanja nuklearne supstance ćelije - kariokineza - prati odvajanje citoplazme (vidi) - citokineza. U životinjskim stanicama u telofazi nastaje suženje u ekvatorijalnoj zoni, koje produbljivanjem dovodi do podjele citoplazme izvorne stanice na dva dijela. U biljnim ćelijama, u ekvatorijalnoj ravni, ćelijski septum se formira od malih vakuola endoplazmatskog retikuluma, odvajajući jedno od drugog dva nova ćelijska tijela.

U principu, blizu mitoze je endomitoza, odnosno proces udvostručavanja broja hromozoma u ćelijama, ali bez odvajanja jezgara. Nakon endomitoze može doći do direktne diobe jezgara i stanica, tzv. amitoze.

Vidi također Kariotip, Ćelijsko jezgro.

Ćelije višećelijskog organizma izuzetno su raznolike u funkcijama koje obavljaju. Ćelije imaju različit životni vijek ovisno o njihovoj specijalizaciji. Na primjer, nakon završetka embrionalnog perioda razvoja, živčane i mišićne stanice prestaju da se dijele i funkcioniraju tijekom cijelog života organizma. Stanice drugih tkiva - koštane srži, epiderme, epitela tankog crijeva - u procesu obavljanja svoje funkcije, brzo umiru i zamjenjuju se novima kao rezultat kontinuirane reprodukcije stanica.

Dakle, životni ciklus ćelija u obnavljajućim tkivima uključuje funkcionalno aktivnu aktivnost i period deobe. Ćelijska dioba je u osnovi razvoja i rasta organizama, njihove reprodukcije, a osigurava i samoobnavljanje tkiva tijekom cijelog života organizma i obnavljanje njihovog integriteta nakon oštećenja.

Najčešći oblik ćelijske reprodukcije u živim organizmima je indirektna dioba, tj mitoza. Mitozu karakteriziraju složene transformacije ćelijskog jezgra, praćene formiranjem specifičnih kromosomskih struktura. Hromozomi su stalno prisutni u ćeliji, ali su u periodu između dvije diobe - interfaze - u despiraliziranom stanju i stoga nisu vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. U interfazi se dešava priprema za mitozu, koja se uglavnom sastoji od udvostručavanja DNK (reduplikacije). Skup procesa koji se dešavaju tokom pripreme ćelije za deobu, kao i tokom same mitoze, naziva se mitotički ciklus. Slika pokazuje da nakon završetka diobe, stanica može ući u period pripreme za sintezu DNK, označen simbolom G1 . U ovom trenutku u ćeliji se intenzivno sintetiziraju RNK i proteini, a povećava se aktivnost enzima uključenih u sintezu DNK. Ćelija tada započinje sintezu DNK. Dvije spirale stare DNK molekule se razdvajaju i svaka postaje šablon za sintezu novih lanaca DNK. Kao rezultat, svaka od dvije kćerke molekule nužno uključuje jednu staru spiralu i jednu novu. Novi molekul je potpuno identičan starom. Ovo ima duboko biološko značenje: na ovaj način, kontinuitet genetskih informacija je očuvan u nebrojenim generacijama ćelija.

Trajanje sinteze DNK u različitim stanicama varira i kreće se od nekoliko minuta u bakterijama do 6-12 sati u stanicama sisara. Nakon završetka sinteze DNK - faza S mitotički ciklus - ćelija ne počinje odmah da se deli. Period od završetka sinteze DNK do početka mitoze naziva se faza G2. U tom periodu ćelija završava pripremu za mitozu: ATP se akumulira, sintetiziraju se proteini vretena ahromatina, a centriole se udvostručuju.

Sam proces mitotičke diobe ćelije sastoji se od četiri faze: profaze, metafaze, anafaze i telofaze.

IN profaza povećava se volumen jezgra i stanice u cjelini, stanica postaje zaokružena, njena funkcionalna aktivnost se smanjuje ili zaustavlja (na primjer, ameboidno kretanje u protozoama i u leukocitima viših životinja). Često nestaju specifične ćelijske strukture (cilije, itd.). Centriole se u parovima razilaze prema polovima, hromozomi se spiralno zgušnjavaju i kao rezultat toga se zgušnjavaju i postaju vidljivi. Čitanje genetskih informacija iz molekula DNK postaje nemoguće: sinteza RNK se zaustavlja i nukleol nestaje. Filamenti diobenog vretena rastegnuti su između polova ćelije - formira se aparat koji osigurava divergenciju hromozoma do polova ćelije. Kroz profazu, hromozomi nastavljaju spiralno, postajući debeli i kratki. Na kraju profaze, nuklearna membrana se raspada i hromozomi se pojavljuju nasumično rasuti u citoplazmi.

IN metafaza spiralizacija hromozoma dostiže maksimum, a skraćeni hromozomi žure na ekvator ćelije, koji se nalazi na jednakoj udaljenosti od polova. Formira se ekvatorijalna ili metafazna ploča. U ovoj fazi mitoze, struktura hromozoma je jasno vidljiva, lako ih je prebrojati i proučavati njihove individualne karakteristike.

Svaki hromozom ima područje primarne konstrikcije - centromeru, za koju su nit vretena i krakovi pričvršćeni tokom mitoze. U fazi metafaze, hromozom se sastoji od dvije hromatide, međusobno povezane samo na centromeri.

Sve somatske ćelije bilo kojeg organizma sadrže strogo određen broj kromosoma. U svim organizmima koji pripadaju istoj vrsti, broj hromozoma u ćelijama je isti: kod kućne mušice - 12, kod drozofile - 8, u kukuruzu - 20, u jagodama - 56, u raku - 116, kod ljudi - 46 , kod šimpanzi, žohara i bibera - 48. Kao što se vidi, broj hromozoma ne zavisi od visine organizacije i ne ukazuje uvek na filogenetski odnos. Broj hromozoma, dakle, ne služi kao specifična karakteristika vrste.Skupnost karakteristika hromozomskog skupa (kariotipa) - oblik, veličina i broj hromozoma - karakterističan je samo za jednu vrstu biljke ili životinje.

Broj hromozoma u somatskim ćelijama je uvek uparen. To se objašnjava činjenicom da se u ovim ćelijama nalaze dva hromozoma istog oblika i veličine: jedan dolazi iz očinskog organizma, drugi iz majčinog organizma. Kromosomi koji su identičnog oblika i veličine i nose iste gene nazivaju se homologni. Skup hromozoma somatske ćelije, u kojem svaki hromozom ima par, naziva se duplo, ili diploidni set, i označava se sa 2n. Količina DNK koja odgovara diploidnom setu hromozoma označena je kao 2c. Iz svakog para homolognih hromozoma samo jedan ulazi u zametne ćelije, pa se hromozomski skup gameta naziva single ili haploidni.

Proučavanje detalja strukture hromozoma metafazne ploče veoma je važno za dijagnostikovanje ljudskih bolesti uzrokovanih poremećajima u strukturi hromozoma.

IN anafaza viskoznost citoplazme se smanjuje, centromere se odvajaju i od tog trenutka hromatide postaju nezavisni hromozomi. Niti vretena pričvršćeni za centromere vuku hromozome do polova ćelije, dok krakovi hromozoma pasivno prate centromere. Dakle, u anafazi, hromatide hromozoma udvostručene u interfazi precizno divergiraju do polova ćelije. U ovom trenutku ćelija sadrži dva diploidna seta hromozoma (4n4c).

U završnoj fazi - telofaza - hromozomi se opuštaju i despiriraju. Nuklearni omotač se formira od membranskih struktura citoplazme. Kod životinja se stanica dijeli na dvije manje stvaranjem suženja. Kod biljaka, citoplazmatska membrana nastaje u sredini ćelije i proteže se do periferije, dijeleći ćeliju na pola. Nakon formiranja poprečne citoplazmatske membrane, u biljnim stanicama nastaje celulozni zid. Tako se iz jedne ćelije formiraju dvije kćerke ćelije, u kojima nasljedna informacija tačno kopira informacije sadržane u matičnoj ćeliji. Počevši od prve mitotičke diobe oplođenog jajašca (zigota), sve kćerke stanice nastale mitozom sadrže isti skup hromozoma i iste gene. Stoga je mitoza metoda diobe stanica koja uključuje preciznu distribuciju genetskog materijala između stanica kćeri.

Kao rezultat mitoze, obje kćerke ćelije primaju diploidni set hromozoma.

Mitozu inhibiraju visoka temperatura, visoke doze jonizujućeg zračenja i djelovanje biljnih otrova. Jedan od ovih otrova, kolhicin, koristi se u citogenetici: može se koristiti za zaustavljanje mitoze u fazi metafazne ploče, što omogućava prebrojavanje broja kromosoma i davanje svakom od njih individualnu karakteristiku, tj. kariotipizacija.

Table Mitotički ciklus i mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologija. Zadaci i vježbe. Vodič za kandidate za univerzitete. M., 1991 )

Proces koji se odvija u ćeliji

Interfaza (faza između staničnih dioba)

Presintetički period

Sinteza proteina. RNK se sintetiše na despiralizovanim molekulima DNK

Sintetički period

Sinteza DNK je samoumnožavanje molekula DNK. Izgradnja druge hromatide u koju prelazi novonastala molekula DNK: dobijaju se bihromatidni hromozomi

Postsintetički period

Sinteza proteina, skladištenje energije, priprema za podelu

Profaza (prva faza diobe)

Bihromatidni hromozomi spiralni, jezgre se rastvaraju, centriole se razdvajaju, nuklearna ovojnica se rastvara, formiraju se vretenasti filamenti

Faze mitoze

Metafaza (faza akumulacije hromozoma)

Pramenovi vretena su vezani za centromere hromozoma; bihromatidni hromozomi su koncentrisani na ekvatoru ćelije

Anafaza (faza segregacije hromozoma)

Centromere se dijele, jednohromatidni hromozomi se protežu filamentima vretena do polova ćelije

Telofaza (kraj faze diobe)

Jednokromatidni hromozomi despiriraju, formira se jezgra, obnavlja se nuklearna membrana, na ekvatoru počinje da se formira pregrada između ćelija, a filamenti vretena se rastvaraju.

Osobine mitoze kod biljaka i životinja

Interfaza je period između dvije ćelijske diobe. U interfazi jezgro je kompaktno, nema izraženu strukturu, a jezgre su jasno vidljive. Kolekcija interfaznih hromozoma je hromatin. Sastav hromatina uključuje: DNK, proteine ​​i RNK u omjeru 1:1,3:0,2, kao i neorganske jone. Struktura hromatina je varijabilna i zavisi od stanja ćelije.

Kromosomi nisu vidljivi u interfazi, pa se proučavaju elektronskom mikroskopijom i biohemijskim metodama. Interfaza uključuje tri faze: presintetičku (G1), sintetičku (S) i postsintetičku (G2). Simbol G je skraćenica za engleski. jaz – interval; simbol S je skraćenica za engleski. sinteza - sinteza. Pogledajmo ove faze detaljnije.

Presintetički stadijum (G1). Svaki hromozom se zasniva na jednom dvolančanom DNK molekulu. Količina DNK u ćeliji u presintetskoj fazi je označena simbolom 2c (iz sadržaja na engleskom). Ćelija aktivno raste i normalno funkcionira.

Sintetička faza (S). Događa se samo-duplikacija ili replikacija DNK. U ovom slučaju, neki regioni hromozoma se udvostručuju ranije, dok drugi kasnije, odnosno replikacija DNK se odvija asinhrono. Paralelno, dolazi do udvostručavanja centriola (ako ih ima).

Postsintetička faza (G2). Replikacija DNK je završena. Svaki hromozom sadrži dva dvostruka molekula DNK, koji su tačna kopija originalne DNK molekule. Količina DNK u ćeliji u postsintetskoj fazi označena je simbolom 4c. Sintetišu se supstance neophodne za deobu ćelija. Na kraju interfaze, procesi sinteze se zaustavljaju.

Proces mitoze

Profaza– prva faza mitoze. Kromosomi se spirale i postaju vidljivi u svjetlosnom mikroskopu u obliku tankih niti. Centriole (ako postoje) divergiraju do polova ćelije. Na kraju profaze jezgre nestaju, nuklearna membrana se uništava, a hromozomi se oslobađaju u citoplazmu.

U profazi se povećava volumen jezgra, a zbog spiralizacije hromatina nastaju hromozomi. Do kraja profaze jasno je da se svaki hromozom sastoji od dvije hromatide. Nukleoli i nuklearna membrana se postepeno rastvaraju, a hromozomi se pojavljuju nasumično locirani u citoplazmi ćelije. Centriole se razilaze prema polovima ćelije. Formira se vreteno fisije akromatina, od kojih neke niti idu od pola do pola, a neke su pričvršćene za centromere hromozoma. Sadržaj genetskog materijala u ćeliji ostaje nepromijenjen (2n2hr).

Rice. 1. Šema mitoze u ćelijama korijena luka

Rice. 2. Šema mitoze u ćelijama korena luka: 1- interfaza; 2.3 - profaza; 4 - metafaza; 5.6 - anafaza; 7,8 - telofaza; 9 - formiranje dvije ćelije

Rice. 3. Mitoza u ćelijama vrha korena luka: a - interfaza; b - profaza; c - metafaza; g - anafaza; l, e - rana i kasna telofaza

Metafaza. Početak ove faze naziva se prometafaza. U prometafazi, hromozomi se nalaze u citoplazmi prilično nasumično. Formira se mitotički aparat koji uključuje vreteno i centriole ili druge centre za organizaciju mikrotubula. U prisustvu centriola, mitotički aparat se naziva astralnim (kod višećelijskih životinja), a u njihovom odsustvu - anastalnim (kod viših biljaka). Vreteno (akromatinsko vreteno) je sistem tubulinskih mikrotubula u ćeliji koja se dijeli koji osigurava divergenciju hromozoma. Vreteno se sastoji od dvije vrste filamenata: polarnih (potpornih) i hromozomskih (vučnih).

Nakon formiranja mitotičkog aparata, hromozomi počinju da se kreću u ekvatorijalnu ravan ćelije; ovo kretanje hromozoma naziva se metakineza.

U metafazi, hromozomi su maksimalno spiralizirani. Centromeri hromozoma nalaze se u ekvatorijalnoj ravni ćelije nezavisno jedna od druge. Polarni filamenti vretena protežu se od polova ćelije do hromozoma, a hromozomski filamenti se protežu od centromera (kinetohora) do polova. Zbirka hromozoma u ekvatorijalnoj ravni ćelije formira metafaznu ploču.

Anafaza. Hromozomi se dijele na hromatide. Od ovog trenutka, svaka hromatida postaje nezavisni jednohromatidni hromozom, koji se zasniva na jednoj molekuli DNK. Jednohromatidni hromozomi u anafaznim grupama raspršuju se do polova ćelije. Kada se hromozomi razilaze, hromozomske mikrotubule se skraćuju, a polarne mikrotubule produžavaju. U ovom slučaju polarna i hromozomska niti klize jedna duž druge.

Telofaza. Fisijsko vreteno je uništeno. Kromosomi na polovima stanica despiriraju, a oko njih se formiraju nuklearne membrane. U ćeliji se formiraju dva jezgra, genetski identična originalnom jezgru. Sadržaj DNK u jezgrima kćeri postaje jednak 2c.

Citokineza. U citokinezi se citoplazma dijeli i formiraju se membrane ćelija kćeri. Kod životinja, citokineza se javlja ligacijom ćelija. U biljkama se citokineza odvija drugačije: u ekvatorijalnoj ravni se formiraju vezikule koje se spajaju u dvije paralelne membrane.

U ovom trenutku mitoza se završava i počinje sljedeća interfaza.



Rast i razvoj živih organizama je nemoguć bez procesa diobe stanica. Jedna od njih je mitoza – proces diobe eukariotskih stanica u kojem se prenose i pohranjuju genetske informacije. U ovom članku ćete saznati više o karakteristikama mitotičkog ciklusa i upoznati se sa karakteristikama svih faza mitoze, koje će biti uključene u tabelu.

Koncept "mitotskog ciklusa"

Svi procesi koji se odvijaju u ćeliji, počevši od jedne diobe do druge, i završavajući proizvodnjom dvije kćeri ćelije, nazivaju se mitotički ciklus. Životni ciklus ćelije je i stanje mirovanja i period obavljanja njenih direktnih funkcija.

Glavne faze mitoze uključuju:

  • Samoduplikacija ili reduplikacija genetskog koda, koji se prenosi sa ćelije majke na dve ćelije kćeri. Proces utiče na strukturu i formiranje hromozoma.
  • Ćelijski ciklus- sastoji se od četiri perioda: presintetičkog, sintetičkog, postsintetičkog i, zapravo, mitoze.

Prva tri perioda (presintetički, sintetički i postsintetički) odnose se na međufazu mitoze.

Neki naučnici sintetički i postsintetski period nazivaju preprofazom mitoze. Budući da se sve faze odvijaju kontinuirano, glatko prelazeći iz jedne u drugu, ne postoji jasna podjela između njih.

Proces direktne ćelijske diobe, mitoza, odvija se u četiri faze, koje odgovaraju sljedećem nizu:

TOP 4 člankakoji čitaju uz ovo

  • Prophase;
  • Metaphase;
  • Anaphase;
  • Telofaza.

Rice. 1. Faze mitoze

Možete pronaći kratak opis svake faze u tabeli „Faze mitoze“, koja je predstavljena u nastavku.

Tabela "Faze mitoze"

br.

Faza

Karakteristično

U profazi mitoze, nuklearna membrana i nukleolus se rastvaraju, centriole divergiraju na različite polove, počinje formiranje mikrotubula, tzv. vretenastih filamenata, a hromatide u kromosomima se kondenziraju.

Metafaza

U ovoj fazi, hromatide u hromozomima se kondenzuju što je više moguće i nižu se u ekvatorijalnom delu vretena, formirajući metafaznu ploču. Niti centriola su pričvršćeni za centromere hromatida ili su razvučeni između polova.

To je najkraća faza tokom koje dolazi do razdvajanja hromatida nakon raspada hromozomskih centromera. Par odlazi na različite polove i započinje samostalan životni stil.

Telofaza

To je završna faza mitoze, tokom koje novonastali hromozomi dobijaju svoju normalnu veličinu. Oko njih se formira nova nuklearna ovojnica s nukleolom. Filamenti vretena se raspadaju i nestaju, a počinje proces podjele citoplazme i njenih organela (citotomija).

Proces citotomije u životinjskoj ćeliji odvija se pomoću brazde cijepanja, au biljnoj ćeliji - pomoću ćelijske ploče.

Atipični oblici mitoze

Atipični oblici mitoze se ponekad nalaze u prirodi:

  • Amitoza - metoda direktne podjele jezgra, u kojoj je očuvana struktura jezgra, nukleolus se ne raspada, a hromozomi nisu vidljivi. Rezultat je dvonuklearna ćelija.

Rice. 2. Amitoza

  • Politenija - DNK ćelije se višestruko povećavaju, ali bez povećanja sadržaja hromozoma.
  • Endomitoza - Tokom procesa nakon replikacije DNK, nema razdvajanja hromozoma na ćerke hromatide. U ovom slučaju, broj kromosoma se povećava na desetine puta, pojavljuju se poliploidne stanice, što može dovesti do mutacije.

Rice. 3. Endomitoza

Šta smo naučili?

Proces indirektne podjele eukariotskih ćelija odvija se u nekoliko faza, od kojih svaka ima svoje karakteristike. Mitotički ciklus se sastoji od faza interfaze i direktne diobe ćelije, koji se sastoji od četiri faze: profaze, metafaze, anafaze i telofaze. Ponekad u prirodi postoje atipične metode podjele, koje uključuju amitozu, politeniju i endomitozu.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.4. Ukupno primljenih ocjena: 518.