Η μιτωτική κυτταρική διαίρεση πραγματοποιείται ως στερεότυπο. μίτωση φυτικών κυττάρων

διαίρεση μιτωτικών κυττάρων

Το κουτάβι μεγαλώνει και αυξάνεται σε μέγεθος λόγω της διαίρεσης των σωματικών κυττάρων, που ονομάζεται μίτωσις.Μίτωση δεν είναι απευθείας διαίρεσησωματικό κύτταρο όταν σύνθετες αλλαγέςστον πυρήνα και στο κυτταρόπλασμά του. Μετά τη γονιμοποίηση (ωογαμία) του ωαρίου από το σπερματοζωάριο (σύντηξη ή συσσώρευση γαμετών), ζυγωτός(ωοκύστη) - ένας νέος οργανισμός, που αποτελείται από ένα μόνο κύτταρο. Η διαδικασία ανάπτυξης και ανάπτυξης ενός νέου οργανισμού ξεκινά από τη στιγμή της πρώτης μιτωτικής διαίρεσης αυτού του κυττάρου (μητρικού), όταν δύο θυγατρικά (ακριβέστερα, αδελφά) κύτταρα, εντελώς παρόμοια με αυτόν, προκύπτουν από αυτό και συνεχίζεται μέχρι το θάνατο. .

Εικ.1 Δομή κυττάρων

Κατά τη μίτωση, συμβαίνουν τα εξής:

1- διπλασιασμός της ουσίας των χρωμοσωμάτων.

2- αλλαγή φυσική κατάστασηκαι χημική οργάνωση των χρωμοσωμάτων.

3- Απόκλιση των αδελφών χρωμοσωμάτων στους πόλους του κυττάρου.

4- επακόλουθη διαίρεση του κυτταροπλάσματος και πλήρης ανάρρωσηδύο πυρήνες σε νέα κύτταρα.

στη μίτωση κύκλος ζωήςπυρηνικά γονίδια: διπλασιασμός, κατανομή και λειτουργία. Η περίοδος μεταξύ των κυτταρικών διαιρέσεων ονομάζεται ενδιάμεση φάση, κατά την οποία λαμβάνουν χώρα σε αυτό διεργασίες ενεργού ζωής και προετοιμασία για την επόμενη διαίρεση. Ολόκληρος ο κύκλος των αλλαγών που συμβαίνουν στο κύτταρο

από τη μια διαίρεση στην άλλη καλείται μιτωτικός κύκλος.Η τελευταία αποτελείται από δύο κύριες περιόδους - τη μεσόφαση και την ίδια τη μίτωση.

Ως αποτέλεσμα της μίτωσης, δύο κύτταρα με τα ίδια χρωμοσώματα σχηματίζονται από ένα κύτταρο. Έτσι, η μίτωση διασφαλίζει τη συνέχεια και τη σταθερότητα του αριθμού και του συνόλου, δηλαδή την ποιοτική εξειδίκευση των χρωμοσωμάτων σε διαδοχικές γενιές διαιρούμενων κυττάρων (βλ. Εικ. 2).

Στη μεσοφάση, η περίοδος μεταξύ δύο διαδοχικών κυτταρικών διαιρέσεων, η αντιγραφή (αυτοδιπλασιασμός ή αυτοδιπλασιασμός) του DNA λαμβάνει χώρα στον πυρήνα και ως εκ τούτου ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στο κύτταρο (ο σχηματισμός αδελφών χρωματιδών που συγκρατούνται μαζί από το κεντρομερίδιο, δηλαδή , το σώμα που εκτελεί τη λειτουργία του μηχανικού κέντρου του χρωμοσώματος), καθώς και απελευθέρωση του τελευταίου.

Στη μετάφαση, ή στην κεντρική φάση της πυρηνικής διαίρεσης, ένα χρωμόσωμα που αποτελείται από δύο χρωματίδες μετατρέπεται σε δύο θυγατρικά χρωμοσώματα.

Ρύζι. 2. Μίτωση

1 - τρία ζεύγη χρωμοσωμάτων. 2 - αντιγραφή χρωμοσωμάτων με το σχηματισμό αδελφών χρωματιδίων που συνδέονται στην περιοχή του κεντρομερούς. 3 - στους πόλους της πυρηνικής μεμβράνης, τα κεντροσώματα είναι ορατά με αστρικές ακτίνες που πηγαίνουν στην κεντρομερή περιοχή των χρωματιδών, παραταγμένα κατά μήκος του ισημερινού για να διαχωρίσουν τα κεντρομερή των αδελφών χρωματιδών και να τα χωρίσουν σε διαφορετικούς πόλους. 4 - αποσπείρωση χρωμοσωμάτων, αποκατάσταση της πυρηνικής μεμβράνης και σχηματισμός κυτταρικού διαφράγματος με σχηματισμό δύο θυγατρικών κυττάρων πανομοιότυπων με τη μητέρα με ακριβώς τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων όπως σε αυτό

Σε ανάφαση, συμβαίνει η διαίρεση και η απόκλιση των θυγατρικών χρωμοσωμάτων στους πόλους του κυττάρου, δηλαδή η αποκατάσταση του σωστού αριθμού τους. Στην τελόφαση, το τελικό στάδιο της κυτταρικής διαίρεσης, τα χρωμοσώματα παίρνουν την ίδια μορφή όπως πριν από την έναρξη της διαίρεσης και η ποσότητα του DNA σε κάθε θυγατρικό πυρήνα μειώνεται στο μισό σε σύγκριση με τα προηγούμενα στάδια. Έτσι, και τα δύο θυγατρικά κύτταρα περιέχουν ίσες ποσότητεςκυτταρόπλασμα και πανομοιότυπα σύνολα χρωμοσωμάτων και είναι έτοιμα να υποστούν μίτωση.

Δεν διαιρούνται συνεχώς όλα τα σωματικά κύτταρα του σώματος. Κατά τη διάρκεια εμβρυϊκή ανάπτυξηΥπάρχει μια διαφοροποίηση των οργάνων και των ιστών που αναπτύσσονται κατά μήκος της συγκεκριμένης, γενετικά ενσωματωμένης διαδρομής τους. Επομένως, ορισμένα κύτταρα μετατρέπονται σε εγκεφαλικά κύτταρα, άλλα σε κύτταρα αίματος κ.λπ. Επιπλέον, μερικά από αυτά διαιρούνται συνεχώς, ενώ άλλα μόνο σε ένα ορισμένο στάδιο ανάπτυξης ή, εάν είναι απαραίτητο, είναι υπεύθυνα, για παράδειγμα, για αναγεννητική

(αποκαταστατικές) διαδικασίες.

Η κυτταρική διαίρεση είναι η κεντρική στιγμή της αναπαραγωγής.

Στη διαδικασία της διαίρεσης, δύο κύτταρα προκύπτουν από ένα κύτταρο. Ένα κύτταρο, βασισμένο στην αφομοίωση οργανικών και ανόργανων ουσιών, δημιουργεί το δικό του είδος με χαρακτηριστική δομή και λειτουργίες.

Στην κυτταρική διαίρεση, μπορούν να παρατηρηθούν δύο κύρια σημεία: η πυρηνική διαίρεση - μίτωση και η διαίρεση του κυτταροπλάσματος - κυτταροκίνηση, ή κυτταροτομή. Η κύρια προσοχή των γενετιστών εξακολουθεί να είναι στραμμένη στη μίτωση, αφού, από τη σκοπιά της θεωρίας των χρωμοσωμάτων, ο πυρήνας θεωρείται το «όργανο» της κληρονομικότητας.

Κατά τη μίτωση, συμβαίνουν τα εξής:

1. διπλασιασμός της ουσίας των χρωμοσωμάτων.
2. αλλαγές στη φυσική κατάσταση και τη χημική οργάνωση των χρωμοσωμάτων.
3. απόκλιση των θυγατρικών, ή μάλλον αδελφών, χρωμοσωμάτων στους πόλους του κυττάρου.
4. η επακόλουθη διαίρεση του κυτταροπλάσματος και η πλήρης αποκατάσταση δύο νέων πυρήνων σε αδελφά κύτταρα.

Έτσι, ολόκληρος ο κύκλος ζωής των πυρηνικών γονιδίων καθορίζεται στη μίτωση: διπλασιασμός, κατανομή και λειτουργία. ως αποτέλεσμα της ολοκλήρωσης του μιτωτικού κύκλου, τα αδελφά κύτταρα καταλήγουν με ίση «κληρονομιά».

Κατά τη διαίρεση, ο πυρήνας του κυττάρου περνά από πέντε διαδοχικά στάδια: μεσοφάση, πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. ορισμένοι κυτταρολόγοι διακρίνουν ένα άλλο έκτο στάδιο - προμετάφαση.

Ανάμεσα σε δύο διαδοχικές κυτταρικές διαιρέσεις, ο πυρήνας βρίσκεται στο στάδιο της μεσοφάσεως. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο πυρήνας, κατά τη στερέωση και το χρωματισμό, έχει μια δομή πλέγματος που σχηματίζεται με τη βαφή λεπτών νημάτων, τα οποία στην επόμενη φάση σχηματίζονται σε χρωμοσώματα. Αν και η ενδιάμεση φάση ονομάζεται διαφορετικά φάση ηρεμίας του πυρήνα, στο ίδιο το σώμα, οι μεταβολικές διεργασίες στον πυρήνα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου πραγματοποιούνται με τη μεγαλύτερη δραστηριότητα.

Η προφάση είναι το πρώτο στάδιο στην προετοιμασία του πυρήνα για διαίρεση. σε προφαση δομή πλέγματοςο πυρήνας σταδιακά μετατρέπεται σε νήματα χρωμοσωμάτων. Από την πρώτη πρόφαση, ακόμη και σε μικροσκόπιο φωτόςμπορεί να παρατηρηθεί η διπλή φύση των χρωμοσωμάτων. Αυτό υποδηλώνει ότι στον πυρήνα, είναι στην πρώιμη ή όψιμη ενδιάμεση φάση που λαμβάνει χώρα η πιο σημαντική διαδικασία μίτωσης - διπλασιασμός ή αναδιπλασιασμός των χρωμοσωμάτων, στα οποία καθένα από τα μητρικά χρωμοσώματα δημιουργεί ένα παρόμοιο - ένα θυγατρικό. Ως αποτέλεσμα, κάθε χρωμόσωμα φαίνεται διαμήκως διπλασιασμένο. Ωστόσο, αυτά τα μισά χρωμοσώματα, τα οποία ονομάζονται αδελφές χρωματίδες, μην αποκλίνουν σε προφάση, καθώς συγκρατούνται από μια κοινή περιοχή - το κεντρομερίδιο. η κεντρομερής περιοχή διαιρείται αργότερα. Στην προφάση, τα χρωμοσώματα υφίστανται μια διαδικασία συστροφής κατά μήκος του άξονά τους, η οποία οδηγεί σε βράχυνση και πάχυνσή τους. Πρέπει να τονιστεί ότι σε προφάση κάθε χρωμόσωμα στην καρυόλυμφο εντοπίζεται τυχαία.

Στα ζωικά κύτταρα, ακόμη και στην όψιμη τελόφαση ή στην πολύ πρώιμη ενδιάμεση φάση, συμβαίνει διπλασιασμός του κεντρολίου, μετά τον οποίο, στην προφάση, τα θυγατρικά κεντριόλια αρχίζουν να συγκλίνουν στους πόλους και ο σχηματισμός της αστρόσφαιρας και της ατράκτου, που ονομάζεται νέα συσκευή. Ταυτόχρονα, οι πυρήνες διαλύονται. Απαραίτητο σημάδι του τέλους της προφάσης είναι η διάλυση της πυρηνικής μεμβράνης, με αποτέλεσμα τα χρωμοσώματα να βρίσκονται στη συνολική μάζα του κυτταροπλάσματος και του καρυοπλάσματος, που πλέον σχηματίζουν το μυξόπλασμα. Αυτό τελειώνει την προφάση. το κύτταρο εισέρχεται στη μετάφαση.

ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςμεταξύ προφάσης και μεταφάσης, οι ερευνητές άρχισαν να διακρίνουν ένα ενδιάμεσο στάδιο που ονομάζεται προμεταφάση. Η προμετάφαση χαρακτηρίζεται από τη διάλυση και εξαφάνιση της πυρηνικής μεμβράνης και την κίνηση των χρωμοσωμάτων προς το ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Αλλά αυτή τη στιγμή, ο σχηματισμός της ατράκτου της αχρωματίνης δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί.

Μεταφάσηονομάζεται τελικό στάδιο της διάταξης των χρωμοσωμάτων στον ισημερινό της ατράκτου. Η χαρακτηριστική διάταξη των χρωμοσωμάτων στο ισημερινό επίπεδο ονομάζεται ισημερινή, ή μεταφάση, πλάκα. Η διάταξη των χρωμοσωμάτων μεταξύ τους είναι τυχαία. Στη μετάφαση, ο αριθμός και το σχήμα των χρωμοσωμάτων αποκαλύπτονται καλά, ειδικά όταν εξετάζουμε την ισημερινή πλάκα από τους πόλους της κυτταρικής διαίρεσης. Η άτρακτος της αχρωματίνης σχηματίζεται πλήρως: τα νήματα της ατράκτου αποκτούν πυκνότερη συνοχή από το υπόλοιπο κυτταρόπλασμα και συνδέονται με την κεντρομερή περιοχή του χρωμοσώματος. Το κυτταρόπλασμα του κυττάρου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου έχει το χαμηλότερο ιξώδες.

Ανάφασηονομάζεται η επόμενη φάση της μίτωσης, κατά την οποία οι χρωματίδες διαιρούνται, που τώρα μπορούν να ονομαστούν αδελφά ή θυγατρικά χρωμοσώματα, αποκλίνουν προς τους πόλους. Σε αυτή την περίπτωση, πρώτα απ 'όλα, οι κεντρομερείς περιοχές απωθούνται μεταξύ τους και στη συνέχεια τα ίδια τα χρωμοσώματα αποκλίνουν προς τους πόλους. Πρέπει να ειπωθεί ότι η απόκλιση των χρωμοσωμάτων στην ανάφαση ξεκινά την ίδια στιγμή - "σαν να είναι κατόπιν εντολής" - και τελειώνει πολύ γρήγορα.

Στην τελόφαση, τα θυγατρικά χρωμοσώματα απελευθερώνονται και χάνουν την ορατή ατομικότητά τους. Το κέλυφος του πυρήνα και ο ίδιος ο πυρήνας σχηματίζονται. Ο πυρήνας ανακατασκευάζεται αντίστροφη σειράσε σύγκριση με τις αλλαγές που υπέστη στην προφάση. Στο τέλος, οι πυρήνες (ή πυρήνες) αποκαθίστανται επίσης και στην ποσότητα στην οποία υπήρχαν στους μητρικούς πυρήνες. Ο αριθμός των πυρήνων είναι χαρακτηριστικός για κάθε κυτταρικό τύπο.

Ταυτόχρονα αρχίζει η συμμετρική διαίρεση του κυτταρικού σώματος. Οι πυρήνες των θυγατρικών κυττάρων εισέρχονται στην κατάσταση της μεσόφασης.

Το παραπάνω σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα της κυτταροκίνησης των ζωικών και φυτικών κυττάρων. ΣΤΟ κλουβί ζώωνΗ διαίρεση γίνεται με απολίνωση του κυτταροπλάσματος του μητρικού κυττάρου. Σε ένα φυτικό κύτταρο, ο σχηματισμός ενός κυτταρικού διαφράγματος συμβαίνει με περιοχές από πλάκες ατράκτου που σχηματίζουν ένα διάφραγμα στο επίπεδο του ισημερινού, που ονομάζεται φραγκμοπλάστη. Αυτό τερματίζει τον μιτωτικό κύκλο. Η διάρκειά του φαίνεται να εξαρτάται από τον τύπο του ιστού, φυσιολογική κατάστασησώμα, εξωτερικούς παράγοντες (θερμοκρασία, καθεστώς φωτός) και διαρκεί από 30 λεπτά έως 3 ώρες Σύμφωνα με διάφορους συγγραφείς, η ταχύτητα διέλευσης των επιμέρους φάσεων είναι μεταβλητή.

Τόσο εσωτερικά όσο και εξωτερικοί παράγοντεςπεριβάλλοντα που επηρεάζουν την ανάπτυξη του οργανισμού και τη λειτουργική του κατάσταση επηρεάζουν τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης και τις επιμέρους φάσεις του. Δεδομένου ότι ο πυρήνας παίζει τεράστιο ρόλο στις μεταβολικές διεργασίες του κυττάρου, είναι φυσικό να πιστεύουμε ότι η διάρκεια των φάσεων της μίτωσης μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη λειτουργική κατάσταση του ιστού του οργάνου. Για παράδειγμα, έχει διαπιστωθεί ότι η μιτωτική δραστηριότητα διαφόρων ιστών κατά την ανάπαυση και τον ύπνο στα ζώα είναι σημαντικά υψηλότερη από ό,τι κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης. Σε ορισμένα ζώα, η συχνότητα των κυτταρικών διαιρέσεων μειώνεται στο φως και αυξάνεται στο σκοτάδι. Θεωρείται επίσης ότι οι ορμόνες επηρεάζουν τη μιτωτική δραστηριότητα του κυττάρου.

Οι λόγοι που καθορίζουν την ετοιμότητα του κυττάρου για διαίρεση είναι ακόμα ασαφείς. Υπάρχουν λόγοι για να υποθέσουμε αρκετούς τέτοιους λόγους:

1. διπλασιασμός της μάζας του κυτταρικού πρωτοπλάσματος, των χρωμοσωμάτων και άλλων οργανιδίων, λόγω των οποίων παραβιάζονται οι σχέσεις πυρηνικού πλάσματος. για διαίρεση, ένα κύτταρο πρέπει να φτάσει ένα ορισμένο βάρος και όγκο που είναι χαρακτηριστικό των κυττάρων ενός δεδομένου ιστού.
2. διπλασιασμός των χρωμοσωμάτων.
3. έκκριση από τα χρωμοσώματα και άλλα κυτταρικά οργανίδια ειδικών ουσιών που διεγείρουν την κυτταρική διαίρεση.

Ο μηχανισμός απόκλισης των χρωμοσωμάτων προς τους πόλους στην ανάφαση της μίτωσης παραμένει επίσης ασαφής. Ενεργό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία παίζουν προφανώς τα νημάτια ατράκτου, τα οποία είναι πρωτεϊνικά νημάτια οργανωμένα και προσανατολισμένα από κεντρόλια και κεντρομερή.

Η φύση της μίτωσης, όπως έχουμε ήδη πει, ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο και λειτουργική κατάστασηυφάσματα. Χαρακτηρίζονται κύτταρα διαφορετικών ιστών ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΜίτωση Στον περιγραφόμενο τύπο μίτωσης, η κυτταρική διαίρεση συμβαίνει με ίσο και συμμετρικό τρόπο. Ως αποτέλεσμα της συμμετρικής μίτωσης, τα αδελφά κύτταρα είναι κληρονομικά ισοδύναμα όσον αφορά τόσο τα πυρηνικά γονίδια όσο και το κυτταρόπλασμα. Ωστόσο, εκτός από τη συμμετρική, υπάρχουν και άλλοι τύποι μίτωσης, και συγκεκριμένα: ασύμμετρη μίτωση, μίτωση με καθυστερημένη κυτταροκίνηση, διαίρεση πολυπύρηνων κυττάρων (διαίρεση syncytia), αμίτωση, ενδομίτωση, ενδοπαραγωγή και πολυθένεια.

Στην περίπτωση της ασύμμετρης μίτωσης, τα αδελφά κύτταρα είναι άνισα σε μέγεθος, ποσότητα κυτταροπλάσματος και επίσης σε σχέση με τη μελλοντική τους μοίρα. Ένα παράδειγμα αυτού είναι τα άνισου μεγέθους αδελφά (θυγατρικά) κύτταρα του νευροβλάστη της ακρίδας, τα αυγά ζώων κατά την ωρίμανση και κατά τη διάρκεια του σπειροειδούς κατακερματισμού. κατά τη διαίρεση των πυρήνων σε κόκκους γύρης, ένα από τα θυγατρικά κύτταρα μπορεί να διαιρεθεί περαιτέρω, το άλλο δεν μπορεί κ.λπ.

Η μίτωση με καθυστέρηση στην κυτταροκίνηση χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι ο κυτταρικός πυρήνας διαιρείται πολλές φορές και μόνο τότε συμβαίνει η διαίρεση του κυτταρικού σώματος. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαίρεσης, σχηματίζονται πολυπύρηνα κύτταρα όπως το συγκύτιο. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ο σχηματισμός ενδοσπερμιακών κυττάρων και ο σχηματισμός σπορίων.

Αμίτωσηονομάζεται άμεση σχάση του πυρήνα χωρίς σχηματισμό μορφών σχάσης. Σε αυτή την περίπτωση, η διαίρεση του πυρήνα γίνεται με το «δέσιμο» του σε δύο μέρη. μερικές φορές σχηματίζονται αρκετοί πυρήνες από έναν πυρήνα ταυτόχρονα (κατακερματισμός). Η αμίτωση εντοπίζεται συνεχώς στα κύτταρα ενός αριθμού εξειδικευμένων και παθολογικών ιστών, για παράδειγμα, σε καρκινικούς όγκους. Μπορεί να παρατηρηθεί υπό την επίδραση διαφόρων επιβλαβών παραγόντων (ιονίζουσα ακτινοβολία και υψηλή θερμοκρασία).

Ενδομίτωσηονομάζεται μια τέτοια διαδικασία όταν συμβαίνει διπλασιασμός της πυρηνικής σχάσης. Σε αυτή την περίπτωση, τα χρωμοσώματα, ως συνήθως, αναπαράγονται στη μεσόφαση, αλλά η επακόλουθη απόκλιση συμβαίνει μέσα στον πυρήνα με τη διατήρηση του πυρηνικού περιβλήματος και χωρίς το σχηματισμό ατράκτου αχρωματίνης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αν και το κέλυφος του πυρήνα διαλύεται, ωστόσο, η απόκλιση των χρωμοσωμάτων στους πόλους δεν συμβαίνει, με αποτέλεσμα ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στο κύτταρο να πολλαπλασιάζεται ακόμη και κατά αρκετές δεκάδες φορές. Η ενδομίτωση εμφανίζεται σε κύτταρα διαφόρων ιστών φυτών και ζώων. Έτσι, για παράδειγμα, η A. A. Prokofieva-Belgovskaya έδειξε ότι με ενδομίτωση στα κύτταρα εξειδικευμένων ιστών: στον κύκλωπα υποδερμίδα, λίπος σώμα, περιτοναϊκό επιθήλιο και άλλους ιστούς του γεμίσματος (Stenobothrus) - το σύνολο των χρωμοσωμάτων μπορεί να αυξηθεί 10 φορές. Αυτή η αύξηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων σχετίζεται με λειτουργικά χαρακτηριστικάδιαφοροποιημένο ιστό.

Με την πολυθενία, ο αριθμός των νημάτων των χρωμοσωμάτων πολλαπλασιάζεται: μετά από αναδιπλασιασμό σε όλο το μήκος, δεν αποκλίνουν και παραμένουν γειτονικά μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των νημάτων των χρωμοσωμάτων σε ένα χρωμόσωμα πολλαπλασιάζεται, ως αποτέλεσμα, η διάμετρος των χρωμοσωμάτων αυξάνεται σημαντικά. Ο αριθμός τέτοιων λεπτών νημάτων σε ένα χρωμόσωμα πολυτενίου μπορεί να φτάσει τα 1000-2000. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται τα λεγόμενα γιγάντια χρωμοσώματα. Με την πολυθενία, όλες οι φάσεις του μιτωτικού κύκλου πέφτουν, εκτός από την κύρια - την αναπαραγωγή των πρωταρχικών κλώνων του χρωμοσώματος. Το φαινόμενο της πολυθενίας παρατηρείται στα κύτταρα ενός αριθμού διαφοροποιημένων ιστών, για παράδειγμα, σε ιστό σιελογόνων αδένωνΔίπτερα, στα κύτταρα κάποιων φυτών και πρωτόζωων.

Μερικές φορές υπάρχει διπλασιασμός ενός ή περισσότερων χρωμοσωμάτων χωρίς μετασχηματισμό του πυρήνα - αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ενδοπαραγωγή.

Έτσι, όλες οι φάσεις της κυτταρικής μίτωσης που αποτελούν είναι υποχρεωτικές μόνο για μια τυπική διαδικασία.

ορισμένες περιπτώσεις, ειδικά σε διαφοροποιημένους ιστούς, ο μιτωτικός κύκλος υφίσταται αλλαγές. Τα κύτταρα τέτοιων ιστών έχουν χάσει την ικανότητα να αναπαράγουν ολόκληρο τον οργανισμό και η μεταβολική δραστηριότητα του πυρήνα τους προσαρμόζεται στη λειτουργία του κοινωνικοποιημένου ιστού.

Τα εμβρυϊκά και μεριστεμικά κύτταρα που δεν έχουν χάσει τη λειτουργία αναπαραγωγής ολόκληρου του οργανισμού και σχετίζονται με μη διαφοροποιημένους ιστούς διατηρούν πλήρης κύκλοςμίτωση, στην οποία βασίζεται η ασεξουαλική και βλαστική αναπαραγωγή.

Τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού είναι εξαιρετικά διαφορετικά στις λειτουργίες τους. Σύμφωνα με την εξειδίκευσή τους, τα κύτταρα έχουν διαφορετική διάρκειαΖΩΗ. Για παράδειγμα, νευρικός και μυϊκά κύτταρααφού τελειώσει εμβρυϊκή περίοδοςη ανάπτυξη παύει να διαιρείται και να λειτουργεί καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού. Κύτταρα άλλων ιστών μυελός των οστών, επιδερμίδα, επιθήλιο το λεπτό έντερο- κατά τη διαδικασία εκτέλεσης της λειτουργίας τους, πεθαίνουν γρήγορα και αντικαθίστανται από νέα ως αποτέλεσμα της συνεχούς κυτταρικής αναπαραγωγής.

Έτσι, ο κύκλος ζωής των κυττάρων στους ιστούς ανανέωσης περιλαμβάνει λειτουργικά έντονη δραστηριότητακαι περίοδος διαίρεσης. Η κυτταρική διαίρεση αποτελεί τη βάση της ανάπτυξης και της ανάπτυξης των οργανισμών, την αναπαραγωγή τους και επίσης εξασφαλίζει την αυτοανανέωση των ιστών καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού και την αποκατάσταση της ακεραιότητάς τους μετά από βλάβη.

Η πιο διαδεδομένη μορφή αναπαραγωγής κυττάρων σε ζωντανούς οργανισμούς είναι έμμεση διαίρεση, ή μίτωσις.Η μίτωση χαρακτηρίζεται από πολύπλοκους μετασχηματισμούς του κυτταρικού πυρήνα, που συνοδεύονται από το σχηματισμό συγκεκριμένων δομών-χρωμοσωμάτων. Τα χρωμοσώματα είναι συνεχώς παρόντα στο κύτταρο, αλλά στην περίοδο μεταξύ δύο διαιρέσεων -ενδιάμεση φάση- βρίσκονται σε κατάσταση απελευθέρωσης και επομένως δεν είναι ορατά σε μικροσκόπιο φωτός. Στη μεσοφάση, πραγματοποιείται προετοιμασία για μίτωση, που συνίσταται κυρίως στον διπλασιασμό (αναδιπλασιασμό) του DNA. Το σύνολο των διεργασιών που συμβαίνουν κατά την προετοιμασία ενός κυττάρου για διαίρεση, καθώς και κατά τη διάρκεια της ίδιας της μίτωσης, ονομάζεται μιτωτικός κύκλος. Το σχήμα δείχνει ότι μετά την ολοκλήρωση της διαίρεσης, το κύτταρο μπορεί να εισέλθει στην περίοδο προετοιμασίας για σύνθεση DNA, που υποδηλώνεται με το σύμβολο G1 . Αυτή τη στιγμή, το RNA και οι πρωτεΐνες συντίθενται εντατικά στο κύτταρο και η δραστηριότητα των ενζύμων που εμπλέκονται στη σύνθεση του DNA αυξάνεται. Στη συνέχεια το κύτταρο προχωρά στη σύνθεση DNA. Οι δύο έλικες του παλιού μορίου DNA χωρίζονται και καθεμία γίνεται πρότυπο για τη σύνθεση νέων κλώνων DNA. Ως αποτέλεσμα, καθένα από τα δύο θυγατρικά μόρια περιλαμβάνει απαραίτητα μια παλιά έλικα και μια νέα. Το νέο μόριο είναι απολύτως πανομοιότυπο με το παλιό. Αυτό είναι ένα βαθύ βιολογικό νόημα: με αυτόν τον τρόπο, σε αμέτρητες γενιές κυττάρων, διατηρείται η συνέχεια της γενετικής πληροφορίας.

Η διάρκεια της σύνθεσης του DNA σε διαφορετικά κύτταρα δεν είναι η ίδια και κυμαίνεται από αρκετά λεπτά στα βακτήρια έως 6-12 ώρες στα κύτταρα θηλαστικών. Μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσης DNA - φάση μικρόμιτωτικός κύκλος - το κύτταρο δεν αρχίζει αμέσως να διαιρείται. Η περίοδος από το τέλος της σύνθεσης του DNA έως την έναρξη της μίτωσης ονομάζεται φάση G2.Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το κύτταρο ολοκληρώνει την προετοιμασία του για μίτωση: το ATP συσσωρεύεται, οι πρωτεΐνες της ατράκτου της αχρωματίνης συντίθενται και τα κεντριόλια διπλασιάζονται.

Η διαδικασία της σωστής μιτωτικής κυτταρικής διαίρεσης αποτελείται από τέσσερις φάσεις: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση.

ΣΤΟ προφάσηο όγκος του πυρήνα και του κυττάρου στο σύνολό του αυξάνεται, το κύτταρο στρογγυλεύει, μειώνεται ή σταματά λειτουργική δραστηριότητα(για παράδειγμα, κίνηση αμοιβοειδών σε πρωτόζωα και λευκοκύτταρα ανώτερων ζώων). Συχνά εξαφανίζονται συγκεκριμένες κυτταρικές δομές (κοίλια κ.λπ.). Τα κεντρόλια αποκλίνουν ανά ζεύγη προς τους πόλους, τα χρωμοσώματα σπειροειδοποιούνται και, ως αποτέλεσμα, πυκνώνουν και γίνονται ορατά. Η ανάγνωση γενετικών πληροφοριών από μόρια DNA γίνεται αδύνατη: η σύνθεση RNA σταματά, ο πυρήνας εξαφανίζεται. Μεταξύ των πόλων του κυττάρου, τεντώνονται τα νήματα της ατράκτου διαίρεσης - σχηματίζεται μια συσκευή που εξασφαλίζει την απόκλιση των χρωμοσωμάτων στους πόλους του κυττάρου. Σε όλη τη διάρκεια της προφάσης συνεχίζεται η σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων, τα οποία γίνονται παχιά και κοντά. Στο τέλος της προφάσης, η πυρηνική μεμβράνη αποσυντίθεται και τα χρωμοσώματα διασκορπίζονται τυχαία στο κυτταρόπλασμα.

ΣΤΟ μετάφασηη σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων φτάνει στο μέγιστο και τα βραχυπρόθεσμα χρωμοσώματα σπεύδουν στον ισημερινό του κυττάρου, που βρίσκεται σε ίση απόσταση από τους πόλους. Σχηματίζεται μια πλάκα ισημερινής ή μεταφάσεως. Σε αυτό το στάδιο της μίτωσης, η δομή των χρωμοσωμάτων είναι σαφώς ορατή, είναι εύκολο να τα μετρήσουμε και να μελετήσουμε τα ατομικά τους χαρακτηριστικά.

Κάθε χρωμόσωμα έχει μια περιοχή πρωτογενούς στένωσης - το κεντρομερίδιο, στο οποίο το νήμα της ατράκτου και οι βραχίονες συνδέονται κατά τη μίτωση. Στο στάδιο της μετάφασης, το χρωμόσωμα αποτελείται από δύο χρωματίδες που συνδέονται μεταξύ τους μόνο στην περιοχή του κεντρομερούς.

Όλα τα σωματικά κύτταρα οποιουδήποτε οργανισμού περιέχουν έναν αυστηρά καθορισμένο αριθμό χρωμοσωμάτων. Σε όλους τους οργανισμούς που ανήκουν στο ίδιο είδος, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα είναι ο ίδιος: στις οικιακές μύγες - 12, στη Drosophila - 8, στο καλαμπόκι - 20, στις φράουλες κήπου - 56, στον καρκίνο του ποταμού - 116, στους ανθρώπους - 46, στους χιμπατζήδες, την κατσαρίδα και το πιπέρι - 48. Όπως φαίνεται, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων δεν εξαρτάται από το ύψος της οργάνωσης και δεν υποδηλώνει πάντα φυλογενετική σχέση. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων, επομένως, δεν χρησιμεύει ως χαρακτηριστικό του είδους.Το σύνολο των χαρακτηριστικών του συνόλου των χρωμοσωμάτων (καρυότυπος) - το σχήμα, το μέγεθος και ο αριθμός των χρωμοσωμάτων - είναι χαρακτηριστικό μόνο ενός είδους φυτού ή ζώου.

Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα σωματικά κύτταρα είναι πάντα ζευγαρωμένος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε αυτά τα κύτταρα υπάρχουν δύο χρωμοσώματα ίδιου σχήματος και μεγέθους: το ένα προέρχεται από τον πατρικό και το άλλο από τον μητρικό οργανισμό. Τα χρωμοσώματα που έχουν το ίδιο σχήμα και μέγεθος και φέρουν τα ίδια γονίδια ονομάζονται ομόλογα. Το χρωμοσωμικό σύνολο ενός σωματικού κυττάρου, στο οποίο κάθε χρωμόσωμα έχει ένα ζευγάρι, ονομάζεται διπλό,ή διπλοειδές σύνολο,και συμβολίζεται με 2n. Η ποσότητα του DNA που αντιστοιχεί στο διπλοειδές σύνολο των χρωμοσωμάτων ορίζεται ως 2c. Μόνο ένα από κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων εισέρχεται στα γεννητικά κύτταρα, έτσι το χρωμοσωμικό σύνολο γαμετών ονομάζεται μονόκλινοή απλοειδής.

Η μελέτη των λεπτομερειών της δομής των χρωμοσωμάτων της πλάκας μετάφασης είναι πολύ μεγάλης σημασίαςγια τη διάγνωση ανθρώπινων ασθενειών που προκαλούνται από παραβιάσεις της δομής των χρωμοσωμάτων.

ΣΤΟ ανάφασητο ιξώδες του κυτταροπλάσματος μειώνεται, τα κεντρομερή διαχωρίζονται και από εκείνη τη στιγμή οι χρωματίδες γίνονται ανεξάρτητα χρωμοσώματα. Οι ίνες της ατράκτου που συνδέονται με τα κεντρομερή τραβούν τα χρωμοσώματα στους πόλους του κυττάρου, ενώ οι βραχίονες των χρωμοσωμάτων ακολουθούν παθητικά το κεντρομερές. Έτσι, στην ανάφαση, οι χρωματίδες των διπλασιασμένων χρωμοσωμάτων που βρίσκονται ακόμα στη μεσόφαση αποκλίνουν ακριβώς προς τους πόλους του κυττάρου. Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν δύο διπλοειδή σετ χρωμοσωμάτων (4n4c) στο κύτταρο.

Στο τελικό στάδιο - τελοφάση -τα χρωμοσώματα ξετυλίγονται, απελευθερώνονται. Το πυρηνικό περίβλημα σχηματίζεται από τις μεμβρανικές δομές του κυτταροπλάσματος. Στα ζώα, το κύτταρο χωρίζεται σε δύο μικρότερα με το σχηματισμό μιας συστολής. Στα φυτά, η κυτταροπλασματική μεμβράνη αναδύεται στη μέση του κυττάρου και εκτείνεται στην περιφέρεια, διαιρώντας το κύτταρο στο μισό. Μετά το σχηματισμό του εγκάρσιου κυτταροπλασματική μεμβράνηΤα φυτικά κύτταρα έχουν τοίχωμα κυτταρίνης. Έτσι, δύο θυγατρικά κύτταρα σχηματίζονται από ένα κύτταρο, στο οποίο οι κληρονομικές πληροφορίες αντιγράφουν ακριβώς τις πληροφορίες που περιέχονται στο μητρικό κύτταρο. Ξεκινώντας από την πρώτη μιτωτική διαίρεση ενός γονιμοποιημένου ωαρίου (ζυγώτη), όλα τα θυγατρικά κύτταρα που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα της μίτωσης περιέχουν το ίδιο σύνολο χρωμοσωμάτων και τα ίδια γονίδια. Επομένως, η μίτωση είναι μια μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης, η οποία συνίσταται στην ακριβή κατανομή του γενετικού υλικού μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων.

Ως αποτέλεσμα της μίτωσης, και τα δύο θυγατρικά κύτταρα λαμβάνουν ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων.

Η μίτωση αναστέλλεται από την υψηλή θερμοκρασία, υψηλές δόσειςιονίζουσα ακτινοβολία, η δράση των φυτικών δηλητηρίων. Ένα από αυτά τα δηλητήρια, η κολχικίνη, χρησιμοποιείται στην κυτταρογενετική: μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σταματήσει τη μίτωση στο στάδιο της πλάκας μετάφασης, γεγονός που καθιστά δυνατή την καταμέτρηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων και την απόδοση σε καθένα από αυτά ένα μεμονωμένο χαρακτηριστικό, δηλ. έξω καρυότυπος.

Τραπέζι Μιτωτικός κύκλος και μίτωση ( T.L. Μπογκντάνοφ. Βιολογία. Εργασίες και ασκήσεις. Επίδομα εισαγωγής στα πανεπιστήμια. Μ., 1991 )

		Η διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο κελί
Ενδιάμεση φάση (φάση μεταξύ κυτταρικών διαιρέσεων)	Προσυνθετική περίοδος	Πρωτεϊνοσύνθεση. Το RNA συντίθεται σε μη τυλιγμένα μόρια DNA
	Συνθετική περίοδος	Η σύνθεση DNA είναι ο αυτοδιπλασιασμός του μορίου του DNA. Κατασκευή της δεύτερης χρωματίδας, στην οποία διέρχεται το νεοσχηματισμένο μόριο DNA: λαμβάνονται χρωμοσώματα δύο χρωματιδίων
	Μετασυνθετική περίοδος	Πρωτεϊνοσύνθεση, αποθήκευση ενέργειας, προετοιμασία για διαίρεση
	Πρόφαση (πρώτη φάση διαίρεσης)	Τα χρωμοσώματα δύο χρωματιδίων σπειροειδοποιούνται, οι πυρήνες διαλύονται, τα κεντρόλια αποκλίνουν, η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται, σχηματίζονται ίνες ατράκτου
Φάσεις μίτωσης	Μεταφάση (φάση συσσώρευσης χρωμοσωμάτων)	Τα νήματα της ατράκτου συνδέονται με τα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων, τα χρωμοσώματα δύο χρωματιδίων συγκεντρώνονται στον ισημερινό του κυττάρου
	Αναφάση (φάση απόκλισης των χρωμοσωμάτων)	Τα κεντρομερή διαιρούνται, τα μεμονωμένα χρωματιδικά χρωμοσώματα τεντώνονται με νήματα ατράκτου στους πόλους του κυττάρου
	Τελοφάση (τελική φάση διαίρεσης)	Τα μονοχρωματικά χρωμοσώματα απελευθερώνονται, ο πυρήνας σχηματίζεται, το πυρηνικό περίβλημα αποκαθίσταται, ένα διαμέρισμα μεταξύ των κυττάρων αρχίζει να σχηματίζεται στον ισημερινό, τα νήματα της ατράκτου σχάσης διαλύονται

Χαρακτηριστικά της μίτωσης σε φυτά και ζώα

Χρόνος από το ένα στο άλλο. Λαμβάνει χώρα σε δύο διαδοχικά στάδια - τη μεσοφάση και την ίδια τη διαίρεση. Η διάρκεια αυτής της διαδικασίας είναι διαφορετική και εξαρτάται από τον τύπο των κυττάρων.

Η ενδιάμεση φάση είναι η περίοδος μεταξύ δύο κυτταρικών διαιρέσεων, ο χρόνος από την τελευταία διαίρεση έως τον κυτταρικό θάνατο ή την απώλεια της ικανότητας διαίρεσης.

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το κύτταρο αναπτύσσεται και διπλασιάζει το DNA του, καθώς και τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια. Στην ενδιάμεση φάση, άλλα ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Η διαδικασία σύνθεσης είναι πιο έντονη στη συνθετική περίοδο της μεσοφάσης. Αυτή τη στιγμή, οι πυρηνικές χρωματίδες διπλασιάζονται, συσσωρεύεται ενέργεια, η οποία θα χρησιμοποιηθεί κατά τη διαίρεση. Ο αριθμός των κυτταρικών οργανιδίων και κεντρολίων αυξάνεται επίσης.

Η ενδιάμεση φάση καταλαμβάνει σχεδόν το 90% κυτταρικός κύκλος. Μετά από αυτήν, λαμβάνει χώρα μίτωση, η οποία είναι η κύρια μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης στους ευκαρυώτες (οργανισμούς των οποίων τα κύτταρα περιέχουν σχηματισμένο πυρήνα).

Κατά τη μίτωση, τα χρωμοσώματα συμπιέζονται και σχηματίζεται επίσης μια ειδική συσκευή, η οποία είναι υπεύθυνη για ομοιόμορφη κατανομήκληρονομικές πληροφορίες μεταξύ των κυττάρων που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας.

Περνάει από διάφορα στάδια. Χαρακτηρίζονται τα στάδια της μίτωσης ατομικά χαρακτηριστικάκαι ορισμένη διάρκεια.

Φάσεις μίτωσης

Κατά τη διαίρεση των μιτωτικών κυττάρων περνούν οι αντίστοιχες φάσεις της μίτωσης: πρόφαση, μετά έρχεται η μετάφαση, η ανάφαση, η τελική είναι η τελόφαση.

Οι φάσεις της μίτωσης χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Οι οποίες βιολογικής σημασίαςδιαδικασία μίτωσης;

Οι φάσεις της μίτωσης συμβάλλουν στην ακριβή μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών στα θυγατρικά κύτταρα, ανεξάρτητα από τον αριθμό των διαιρέσεων. Ταυτόχρονα, καθένα από αυτά λαμβάνει 1 χρωματίδα, η οποία βοηθά στη διατήρηση της σταθερότητας του αριθμού των χρωμοσωμάτων σε όλα τα κύτταρα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της διαίρεσης. Είναι η μίτωση που εξασφαλίζει τη μεταφορά ενός σταθερού συνόλου γενετικού υλικού.

Θυμάμαι!

Πώς, σύμφωνα με κυτταρική θεωρία, υπάρχει αύξηση στον αριθμό των κυττάρων;

Πιστεύετε ότι η διάρκεια ζωής διαφορετικών τύπων κυττάρων σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό είναι η ίδια; Να αιτιολογήσετε τη γνώμη σας.

Κατά τη στιγμή της γέννησης, ένα μωρό ζυγίζει κατά μέσο όρο 3–3,5 κιλά και έχει ύψος περίπου 50 εκατοστά, ένα μικρό καφέ αρκούδα του οποίου οι γονείς φτάνουν σε βάρος 200 κιλά ή περισσότερο δεν ζυγίζει περισσότερο από 500 γραμμάρια και ένα μικροσκοπικό καγκουρό ζυγίζει λιγότερο από 1 γραμμάριο. Ένας όμορφος κύκνος μεγαλώνει από μια γκρίζα απεριόριστη γκόμενα, ένας εύστροφος γυρίνος μετατρέπεται σε καταπραϋντικό φρύνο και μια τεράστια βελανιδιά μεγαλώνει από ένα βελανίδι που φυτεύτηκε κοντά στο σπίτι, το οποίο εκατό χρόνια αργότερα ευχαριστεί τις νέες γενιές ανθρώπων με την ομορφιά του. Όλες αυτές οι αλλαγές είναι δυνατές λόγω της ικανότητας των οργανισμών να αναπτύσσονται και να αναπτύσσονται. Το δέντρο δεν θα μετατραπεί σε σπόρο, τα ψάρια δεν θα επιστρέψουν στα αυγά - οι διαδικασίες ανάπτυξης και ανάπτυξης είναι μη αναστρέψιμες. Αυτές οι δύο ιδιότητες της ζωντανής ύλης είναι άρρηκτα συνδεδεμένες μεταξύ τους και βασίζονται στην ικανότητα του κυττάρου να διαιρείται και να εξειδικεύεται.

Η ανάπτυξη των βλεφαρίδων ή της αμοιβάδας είναι μια αύξηση του μεγέθους και η επιπλοκή της δομής ενός μεμονωμένου κυττάρου λόγω των διεργασιών βιοσύνθεσης. Αλλά η ανάπτυξη ενός πολυκύτταρου οργανισμού δεν είναι μόνο μια αύξηση του μεγέθους των κυττάρων, αλλά και η ενεργός διαίρεση τους - μια αύξηση του αριθμού. Ο ρυθμός ανάπτυξης, τα αναπτυξιακά χαρακτηριστικά, το μέγεθος στο οποίο μπορεί να αναπτυχθεί ένα συγκεκριμένο άτομο - όλα αυτά εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της επιρροής του περιβάλλοντος. Αλλά ο κύριος, καθοριστικός παράγοντας σε όλες αυτές τις διαδικασίες είναι οι κληρονομικές πληροφορίες, οι οποίες αποθηκεύονται με τη μορφή χρωμοσωμάτων στον πυρήνα κάθε κυττάρου. Όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού προέρχονται από ένα μόνο γονιμοποιημένο ωάριο. Στη διαδικασία της ανάπτυξης, κάθε νεοσχηματισμένο κύτταρο πρέπει να λάβει ακριβές αντίγραφογενετικό υλικό, ώστε, έχοντας κοινό κληρονομικό πρόγραμμα του οργανισμού, να εξειδικεύεται και επιτελώντας τη συγκεκριμένη λειτουργία του, να αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του συνόλου.

Σε σχέση με τη διαφοροποίηση, δηλαδή τη διαίρεση σε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ, τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού έχουν άνιση διάρκεια ζωής. Για παράδειγμα, νευρικά κύτταρασταματήστε να διαιρείτε ταυτόχρονα προγεννητική ανάπτυξη, και κατά τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού, ο αριθμός τους μπορεί μόνο να μειωθεί. Μόλις εμφανιστούν, δεν διαιρούνται πλέον και δεν ζουν όσο ο ιστός ή το όργανο του οποίου αποτελούν μέρος, κύτταρα που σχηματίζουν ραβδωτά μυϊκούς ιστούςστα ζώα και στους ιστούς αποθήκευσης στα φυτά. Τα ερυθρά κύτταρα του μυελού των οστών διαιρούνται συνεχώς για να σχηματίσουν αιμοσφαίρια, τα οποία έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής. Κατά τη διαδικασία εκτέλεσης των λειτουργιών τους, τα κύτταρα του επιθηλίου του δέρματος πεθαίνουν γρήγορα, επομένως, μέσα βλαστική ζώνηΤα επιδερμικά κύτταρα διαιρούνται πολύ εντατικά. Τα κύτταρα της καμβίας και τα κύτταρα του κώνου ανάπτυξης στα φυτά διαιρούνται ενεργά. Όσο μεγαλύτερη είναι η εξειδίκευση των κυττάρων, τόσο χαμηλότερη είναι η ικανότητά τους να αναπαραχθούν.

Υπάρχουν περίπου 10 14 κύτταρα στο ανθρώπινο σώμα. Περίπου 70 δισεκατομμύρια κύτταρα του εντερικού επιθηλίου και 2 δισεκατομμύρια ερυθροκύτταρα πεθαίνουν κάθε μέρα. Τα πιο βραχύβια κύτταρα είναι το εντερικό επιθήλιο, του οποίου η διάρκεια ζωής είναι μόνο 1-2 ημέρες.

Ο κύκλος ζωής ενός κυττάρου. Η περίοδος ζωής ενός κυττάρου από τη στιγμή της εμφάνισής του στη διαδικασία διαίρεσης έως το θάνατο ή το τέλος της επόμενης διαίρεσηςπου ονομάζεται κύκλος ζωής. Το κύτταρο προκύπτει κατά τη διαδικασία διαίρεσης του μητρικού κυττάρου και εξαφανίζεται κατά τη διάρκεια της διαίρεσης ή του θανάτου του. Η διάρκεια του κύκλου ζωής του διαφορετικά κύτταραποικίλλει πολύ και εξαρτάται από τον τύπο και τις συνθήκες του κυττάρου εξωτερικό περιβάλλον(θερμοκρασία, παρουσία οξυγόνου και ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες). Για παράδειγμα, ο κύκλος ζωής μιας αμοιβάδας είναι 36 ώρες και τα βακτήρια μπορούν να διαιρούνται κάθε 20 λεπτά.

Ο κύκλος ζωής οποιουδήποτε κυττάρου είναι ένα σύνολο γεγονότων που συμβαίνουν στο κύτταρο από τη στιγμή που προκύπτει ως αποτέλεσμα της διαίρεσης και μέχρι το θάνατο ή την επακόλουθη μίτωση. Ο κύκλος ζωής μπορεί να περιλαμβάνει έναν μιτωτικό κύκλο που αποτελείται από προετοιμασία για μίτωση - ενδιάμεση φάσηκαι η ίδια η διαίρεση, καθώς και το στάδιο εξειδίκευσης – διαφοροποίησης, κατά το οποίο το κύτταρο εκτελεί τις συγκεκριμένες λειτουργίες του. Η διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης είναι πάντα μεγαλύτερη από την ίδια τη διαίρεση. Στα κύτταρα του εντερικού επιθηλίου των τρωκτικών, η μεσόφαση διαρκεί κατά μέσο όρο 15 ώρες και η διαίρεση γίνεται σε 0,5-1 ώρα. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, οι διαδικασίες βιοσύνθεσης συνεχίζονται ενεργά στο κύτταρο, το κύτταρο αναπτύσσεται, σχηματίζει οργανίδια και προετοιμάζεται για την επόμενη διαίρεση. Σίγουρα όμως τα περισσότερα σημαντική διαδικασίαπου συμβαίνει κατά τη μεσοφάση στην προετοιμασία για διαίρεση είναι ο διπλασιασμός του DNA (§).

Κυτταρική διαίρεση. Μίτωση" class="img-responsive img-thumbnail">

Ρύζι. 52. Φάσεις μίτωσης

Οι δύο έλικες του μορίου του DNA αποκλίνουν και μια νέα πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα συντίθεται σε καθεμία από αυτές. Η αντιγραφή του DNA συμβαίνει με υψηλότερη ακρίβεια, η οποία προβλέπεται από την αρχή της συμπληρωματικότητας. Τα νέα μόρια DNA είναι απολύτως πανομοιότυπα αντίγραφα του πρωτοτύπου και μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας διπλασιασμού, παραμένουν συνδεδεμένα στην περιοχή του κεντρομερούς. Τα μόρια DNA που συνθέτουν ένα χρωμόσωμα μετά από αναδιπλασιασμό ονομάζονται χρωματίδες.

Υπάρχει ένα βαθύ βιολογικό νόημα στην ακρίβεια της διαδικασίας αναδιπλασιασμού: μια παραβίαση της αντιγραφής θα οδηγούσε σε παραμόρφωση των κληρονομικών πληροφοριών και, ως αποτέλεσμα, σε διαταραχή στη λειτουργία των θυγατρικών κυττάρων και ολόκληρου του οργανισμού συνολικά.

Εάν δεν συνέβαινε διπλασιασμός του DNA, τότε με κάθε κυτταρική διαίρεση, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων θα μειωνόταν στο μισό και πολύ σύντομα δεν θα έμεναν καθόλου χρωμοσώματα σε κάθε κύτταρο. Ωστόσο, γνωρίζουμε ότι σε όλα τα κύτταρα του σώματος ενός πολυκύτταρου οργανισμού, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων είναι ο ίδιος και δεν αλλάζει από γενιά σε γενιά. Αυτή η σταθερότητα επιτυγχάνεται μέσω της μιτωτικής κυτταρικής διαίρεσης.

Μίτωσις. Μίτωσις- πρόκειται για διαίρεση, κατά την οποία υπάρχει μια αυστηρά πανομοιότυπη κατανομή ακριβώς αντιγραμμένων χρωμοσωμάτων μεταξύ θυγατρικών κυττάρων, η οποία εξασφαλίζει τον σχηματισμό γενετικά πανομοιότυπων - πανομοιότυπων - κυττάρων.

Η όλη διαδικασία της μιτωτικής διαίρεσης χωρίζεται υπό όρους σε τέσσερις φάσεις: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση (Εικ. 52).

ΣΤΟ προφάσητα χρωμοσώματα αρχίζουν να σπειροειδοποιούνται ενεργά - συστρέφονται και αποκτούν συμπαγές σχήμα. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας συσκευασίας, η ανάγνωση πληροφοριών από το DNA καθίσταται αδύνατη και η σύνθεση RNA σταματά. Η σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων είναι προαπαιτούμενοεπιτυχημένος διαχωρισμός γενετικού υλικού μεταξύ θυγατρικών κυττάρων. Φανταστείτε ένα μικρό δωμάτιο, ολόκληρος ο όγκος του οποίου είναι γεμάτος με 46 κλωστές, συνολικό μήκοςπου είναι εκατοντάδες χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από το μέγεθος αυτού του δωματίου. Αυτός είναι ο πυρήνας του ανθρώπινου κυττάρου. Στη διαδικασία του αναδιπλασιασμού, κάθε χρωμόσωμα διπλασιάζεται και έχουμε ήδη 92 μπλεγμένους κλώνους στον ίδιο όγκο. Είναι σχεδόν αδύνατο να τα χωρίσεις ίσα χωρίς να μπερδευτείς και χωρίς να σκίσεις. Αλλά τυλίξτε αυτές τις κλωστές σε μπάλες και μπορείτε εύκολα να τις μοιράσετε σε δύο ίσες ομάδες - 46 μπάλες σε κάθε μία. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει κατά τη μιτωτική διαίρεση.

Στο τέλος της προφάσης, η πυρηνική μεμβράνη διασπάται και οι ίνες της ατράκτου τεντώνονται μεταξύ των πόλων του κυττάρου - μια συσκευή που εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή των χρωμοσωμάτων.

ΣΤΟ μετάφασηη σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων γίνεται μέγιστη και τα συμπαγή χρωμοσώματα βρίσκονται στο ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Σε αυτό το στάδιο, φαίνεται ξεκάθαρα ότι κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες που συνδέονται στο κεντρομερίδιο. Οι ίνες της ατράκτου συνδέονται με το κεντρομερές.

Ανάφασηρέει πολύ γρήγορα. Τα κεντρομερή χωρίζονται στα δύο και από εκείνη τη στιγμή οι αδελφές χρωματίδες γίνονται ανεξάρτητα χρωμοσώματα. Οι ίνες της ατράκτου που συνδέονται με τα κεντρομερή τραβούν τα χρωμοσώματα στους πόλους του κυττάρου.

Στη σκηνή τελοφάσηθυγατρικά χρωμοσώματα, συγκεντρωμένα στους πόλους του κυττάρου, ξετυλίγονται και τεντώνονται. Μετατρέπονται πάλι σε χρωματίνη και γίνονται ελάχιστα διακριτά σε ένα μικροσκόπιο φωτός. Νέες πυρηνικές μεμβράνες σχηματίζονται γύρω από τα χρωμοσώματα και στους δύο πόλους του κυττάρου. Σχηματίζονται δύο πυρήνες που περιέχουν τα ίδια διπλοειδή σύνολα χρωμοσωμάτων.

Ρύζι. 53. Σημασία της μίτωσης: Α - ανάπτυξη (άκρη ρίζας). Β - αγενής πολλαπλασιασμός (εκβλάστηση μαγιάς). Β - αναγέννηση (ουρά σαύρας)

Η μίτωση τελειώνει με τη διαίρεση του κυτταροπλάσματος. Ταυτόχρονα με την απόκλιση των χρωμοσωμάτων, τα οργανίδια του κυττάρου κατανέμονται περίπου ομοιόμορφα κατά μήκος των δύο πόλων. σε ζωικά κύτταρα κυτταρική μεμβράνηαρχίζει να διογκώνεται προς τα μέσα και το κύτταρο διαιρείται λόγω συστολής. Στα φυτικά κύτταρα, η μεμβράνη σχηματίζεται μέσα στο κύτταρο στο ισημερινό επίπεδο και, εξαπλωμένη στην περιφέρεια, χωρίζει το κύτταρο σε δύο ίσα μέρη.

Έννοια της μίτωσης.Ως αποτέλεσμα της μίτωσης, προκύπτουν δύο θυγατρικά κύτταρα, που περιέχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων όπως υπήρχαν στον πυρήνα του μητρικού κυττάρου, δηλαδή σχηματίζονται κύτταρα πανομοιότυπα με το μητρικό κύτταρο. ΣΤΟ φυσιολογικές συνθήκεςΕπομένως, δεν συμβαίνουν αλλαγές στη γενετική πληροφορία κατά τη μίτωση μιτωτική διαίρεσηυποστηρίζει γενετική σταθερότητακύτταρα. Η μίτωση αποτελεί τη βάση της ανάπτυξης, της ανάπτυξης και της βλαστικής αναπαραγωγής πολυκύτταροι οργανισμοί. Χάρη στη μίτωση πραγματοποιούνται οι διαδικασίες αναγέννησης και αντικατάστασης των κυττάρων που πεθαίνουν (Εικ. 53). Στους μονοκύτταρους ευκαρυώτες, η μίτωση εξασφαλίζει την άφυλη αναπαραγωγή.

Ελέγξτε τις ερωτήσεις και τις εργασίες

1. Ποιος είναι ο κύκλος ζωής ενός κυττάρου;

2. Πώς συμβαίνει ο διπλασιασμός του DNA στον μιτωτικό κύκλο; Ποιο είναι το νόημα αυτής της διαδικασίας;

3. Ποια είναι η προετοιμασία ενός κυττάρου για μίτωση;

4. Περιγράψτε διαδοχικά τις φάσεις της μίτωσης.

5. Ποια είναι η βιολογική σημασία της μίτωσης;

<<< Назад

Εμπρός >>>