Stanični ciklus. Interfaza

Mejoza je metoda stanične diobe u eukariota koja proizvodi haploidne stanice. To se razlikuje od mejoze do mitoze, koja proizvodi diploidne stanice.

Osim toga, mejoza se odvija u dvije uzastopne diobe, koje se nazivaju prva (mejoza I) i druga (mejoza II). Već nakon prve diobe stanice sadrže jednu, tj. haploidnu garnituru kromosoma. Stoga se prva podjela često naziva redukcionistička. Iako se ponekad izraz "redukcijska dioba" koristi u odnosu na cjelokupnu mejozu.

Druga podjela je tzv jednadžbeni a mehanizam nastanka sličan je mitozi. U mejozi II sestrinske kromatide pomiču se prema polovima stanice.

Mejozi, kao i mitozi, u interfazi prethodi sinteza DNA – replikacija, nakon čega se svaki kromosom već sastoji od dvije kromatide, koje se nazivaju sestrinske kromatide. Ne postoji sinteza DNA između prvog i drugog odjeljka.

Ako se kao rezultat mitoze formiraju dvije stanice, a zatim kao rezultat mejoze - 4. Međutim, ako tijelo proizvodi jaja, tada ostaje samo jedna stanica, koja ima koncentrirane hranjive tvari u sebi.

Količina DNA prije prve diobe obično se označava kao 2n 4c. Ovdje n označava kromosome, c – kromatide. To znači da svaki kromosom ima homologni par (2n), dok se istovremeno svaki kromosom sastoji od dvije kromatide. Uzimajući u obzir prisutnost homolognog kromosoma, dobivaju se četiri kromatide (4c).

Nakon prve i prije druge diobe, količina DNA u svakoj od dviju stanica kćeri smanjuje se na 1n 2c. To jest, homologni kromosomi se raspršuju u različite stanice, ali se i dalje sastoje od dvije kromatide.

Nakon druge diobe formiraju se četiri stanice sa skupom 1n 1c, tj. svaka sadrži samo jedan kromosom iz para homolognih i sastoji se od samo jedne kromatide.

Dolje je detaljan opis prve i druge mejotičke diobe. Oznaka faza je ista kao u mitozi: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Međutim, procesi koji se odvijaju u tim fazama, posebno u profazi I, nešto su drugačiji.

Mejoza I

Profaza I

Ovo je obično najduža i najsloženija faza mejoze. Potrebno je mnogo dulje nego tijekom mitoze. To je zbog činjenice da se u ovom trenutku homologni kromosomi približavaju i razmjenjuju dijelove DNA (dolazi do konjugacije i križanja).

Konjugacija- proces povezivanja homolognih kromosoma. Prelazak preko- izmjena identičnih regija između homolognih kromosoma. Nesestrinske kromatide homolognih kromosoma mogu razmjenjivati ​​ekvivalentne dijelove. Na mjestima gdje dolazi do takve razmjene, tzv chiasma.

Upareni homologni kromosomi nazivaju se dvovalenti, ili bilježnice. Veza traje do anafaze I i osigurana je centromerama između sestrinskih kromatida i kijazmama između nesestrinskih kromatida.

U profazi dolazi do spiralizacije kromosoma, tako da do kraja faze kromosomi poprimaju svoj karakterističan oblik i veličinu.

U kasnijim fazama profaze I, jezgrina ovojnica se raspada u vezikule, a jezgrice nestaju. Počinje se formirati mejotičko vreteno. Formiraju se tri vrste vretenastih mikrotubula. Neki su pričvršćeni na kinetohore, drugi - na cijevi koje rastu iz suprotnog pola (struktura djeluje kao razmaknice). Drugi pak tvore zvjezdastu strukturu i pričvršćuju se na membranski kostur, služeći kao oslonac.

Centrosomi s centriolima divergiraju prema polovima. Mikrotubule prodiru u područje bivše jezgre i pričvršćuju se za kinetohore smještene u području centromera kromosoma. U ovom slučaju, kinetohore sestrinskih kromatida spajaju se i djeluju kao jedinstvena jedinica, što omogućuje da se kromatide jednog kromosoma ne odvoje i potom zajedno pomaknu na jedan od polova stanice.

Metafaza I

Fisijsko vreteno je konačno formirano. Parovi homolognih kromosoma nalaze se u ekvatorijalnoj ravnini. Nižu se jedan nasuprot drugom duž ekvatora stanice tako da je ekvatorijalna ravnina između parova homolognih kromosoma.

Anafaza I

Homologni kromosomi se odvajaju i kreću prema različitim polovima stanice. Zbog crossing overa koji se dogodio tijekom profaze, njihove kromatide više nisu identične jedna drugoj.

Telofaza I

Jezgre su obnovljene. Kromosomi despiriraju u tanki kromatin. Stanica se dijeli na dva dijela. U životinja, invaginacija membrane. Biljke tvore staničnu stijenku.

Mejoza II

Interfaza između dviju mejotičkih dioba naziva se interkineza, vrlo je kratak. Za razliku od interfaze, ne dolazi do duplikacije DNA. Zapravo, već je udvostručen, samo što svaka od dviju stanica sadrži jedan od homolognih kromosoma. Mejoza II se događa istovremeno u dvije stanice nastale nakon mejoze I. Donji dijagram prikazuje diobu samo jedne stanice od dvije.

Profaza II

Kratak. Jezgre i jezgrice ponovno nestaju, a kromatide se spiraliziraju. Vreteno se počinje formirati.

Metafaza II

Svaki kromosom, koji se sastoji od dvije kromatide, pričvršćen je na dvije vretenaste niti. Jedna nit s jedne motke, druga s druge. Centromeri se sastoje od dva odvojena kinetohora. Metafazna ploča formirana je u ravnini okomitoj na ekvator metafaze I. To jest, ako se roditeljska stanica u mejozi I podijelila duž, onda će se sada dvije stanice podijeliti poprijeko.

Anafaza II

Protein koji veže sestrinske kromatide se odvaja i one se pomiču na različite polove. Sada se sestrinske kromatide nazivaju sestrinskim kromosomima.

Telofaza II

Slično telofazi I. Dolazi do despiralizacije kromosoma, nestaje vreteno, stvaraju se jezgre i jezgrice te dolazi do citokineze.

Značenje mejoze

U višestaničnom organizmu samo se spolne stanice dijele mejozom. Stoga je glavni značaj mejoze sigurnostimehanizamAspolno razmnožavanje,pri kojoj broj kromosoma u vrsti ostaje konstantan.

Drugo značenje mejoze je rekombinacija genetskih informacija koja se događa u profazi I, tj. kombinacijska varijabilnost. Nove kombinacije alela nastaju u dva slučaja. 1. Kada dođe do crossing overa, to jest, nesestrinske kromatide homolognih kromosoma izmijene dijelove. 2. S neovisnom divergencijom kromosoma do polova u obje mejotičke diobe. Drugim riječima, svaki se kromosom može pojaviti u jednoj stanici u bilo kojoj kombinaciji s drugim kromosomima koji mu nisu homologni.

Već nakon mejoze I stanice sadrže različite genetske informacije. Nakon druge diobe sve četiri stanice se međusobno razlikuju. Ovo je važna razlika između mejoze i mitoze, koja proizvodi genetski identične stanice.

Crossing over i nasumična divergencija kromosoma i kromatida u anafazama I i II stvaraju nove kombinacije gena i su jednood uzroka nasljedne varijabilnosti organizama, zahvaljujući kojima je moguća evolucija živih organizama.

Sve stanične strukture živih organizama normalno prolaze kroz nekoliko glavnih faza razvoja. Tijekom svog postojanja svaka stanica normalno prolazi kroz fazu reprodukcije ili diobe. Može biti izravna, neizravna ili reduktivna. Dioba je normalna faza života strukturnih jedinica raznih organizama, koja osigurava normalno postojanje, rast i razmnožavanje svih živih bića na planetu. Upravo zahvaljujući staničnoj reprodukciji u ljudskom tijelu moguća je obnova tkiva, uspostavljanje cjelovitosti oštećenog epitela ili dermisa, nasljeđivanje genetskih podataka, začeće, embriogeneza i mnogi drugi važni procesi.

Postoje dvije glavne vrste reprodukcije strukturnih jedinica u tijelu višestaničnih stvorenja: mitoza i mejoza. Svaki od ovih načina razmnožavanja ima karakteristične značajke.

Pažnja! Dioba stanica se također razlikuje jednostavnom diobom na dvoje - amitozom. U ljudskom tijelu taj se proces događa u abnormalno promijenjenim strukturama, poput tumora.

Mitoza je vegetativna dioba stanica s jezgrom, najčešći proces razmnožavanja. Ova metoda se također naziva neizravna reprodukcija ili kloniranje, budući da se par struktura kćeri formiranih tijekom nje ispostavlja potpuno identičnim majčinskom. Uz pomoć kloniranja reproduciraju se somatske strukturne jedinice ljudskog tijela.

Pažnja! Vegetativna dioba ima za cilj stvaranje apsolutno identičnih stanica iz generacije u generaciju. Sve stanice ljudskog tijela, osim reproduktivnih, razmnožavaju se na sličan način.

Kloniranje je osnova ontogeneze, odnosno razvoja organizma od začeća do trenutka smrti. Mitotička dioba nužna je za normalno funkcioniranje različitih organa i sustava te formiranje i očuvanje određenih osobina čovjeka od rođenja do smrti na morfološkoj i biokemijskoj razini. Trajanje ove metode reprodukcije stanica je u prosjeku oko 1-2 sata.

Tijek mitoze podijeljen je u četiri glavne faze:

Kao rezultat kloniranja, iz matične stanice nastaju dvije stanice kćeri koje imaju apsolutno sličan skup kromosoma i zadržavaju sve kvalitativne i kvantitativne karakteristike izvorne stanice. U ljudskom tijelu, zbog mitoze, dolazi do stalne obnove tkiva.

Pažnja! Normalan tijek mitotičkih procesa osigurava neurohumoralna regulacija, odnosno zajedničko djelovanje živčanog i endokrinog sustava.

Značajke toka redukcijske podjele

Mejotička dioba je proces koji rezultira stvaranjem reproduktivnih strukturnih jedinica – gameta. Ovom metodom razmnožavanja nastaju četiri stanice kćeri od kojih svaka ima 23 kromosoma. Budući da gamete nastale kao rezultat ove metode imaju nepotpuni set kromosoma, to se naziva redukcija. Kod ljudi, tijekom gametogeneze, moguće je formiranje dvije vrste strukturnih jedinica:

• spermatozoidi iz spermatogonija;
• jajašca u folikulima.

Karakteristike

Budući da svaka rezultirajuća spolna stanica ima jedan skup kromosoma, pri spajanju s drugom reproduktivnom stanicom dolazi do izmjene genetskog materijala i formiranja embrija koji dobiva puni kromosomski set. Kroz mejozu se osigurava kombinatorna varijabilnost - to je proces koji rezultira stvaranjem ogromne liste različitih genotipova, a fetus nasljeđuje različite osobine majke i oca.

U procesu nastanka haploidnih struktura treba razlikovati i četiri gore navedene faze karakteristične za mitozu. Glavna razlika između redukcijske podjele je u tome što se ti koraci ponavljaju dvaput.

Pažnja! Prva telofaza završava stvaranjem dviju stanica s punim genetskim skupom od 46 kromosoma. Zatim počinje druga dioba, zbog čega nastaju četiri reproduktivne stanice od kojih svaka ima 23 kromosoma.

Tijekom mejotičke diobe, prva faza traje duže. Tijekom ove faze dolazi do spajanja kromosoma i procesa razmjene genetskih podataka. Metafaza se odvija na isti način kao tijekom mitoze, ali s jednim skupom nasljednih podataka. Tijekom anafaze centromeri se ne dijele, a haploidni kromosomi se pomiču prema polovima.

Razdoblje između dviju dioba, odnosno interfaza, vrlo je kratko; tijekom tog vremena ne stvara se deoksiribonukleinska kiselina. Stoga dobivene stanice nakon druge telofaze sadrže haploidan, to jest jedan skup kromosoma. Diploidni set se obnavlja kada se dvije reproduktivne stanice spoje tijekom singamije. To je proces spajanja muških i ženskih spolnih stanica nastalih kao rezultat mejoze. Kao rezultat redukcijske diobe nastaje zigota koja ima 46 kromosoma i puni skup nasljednih informacija primljenih od oba roditelja.

Tijekom fuzije gameta moguće je formirati različite varijante bilo kojih karakteristika. Kroz mejozu djeca će naslijediti, primjerice, boju očiju jednog od roditelja. Zbog recesivnog nošenja bilo kojeg gena moguć je prijenos karakteristika kroz jednu ili više generacija.

Pažnja! Dominantne osobine su dominantne, obično se pojavljuju u prvoj generaciji potomaka. Recesivno - skriveno ili postupno nestajanje kod pojedinaca sljedećih generacija.

Uloga mitotičke diobe:

1. Održavanje konstantnog broja kromosoma. Ako bi dobivene stanice imale puni skup kromosoma, tada bi se u fetusu nakon začeća njihov broj udvostručio.
2. Zahvaljujući mejotičkoj diobi nastaju reproduktivne stanice s različitim skupovima nasljednih informacija.
3. Rekombinacija nasljedne informacije.
4. Osiguravanje varijabilnosti organizama.

Usporedne karakteristike

Metoda reprodukcije	Kloniranje	Gametogeneza
Vrste stanica	Somatski	Reproduktivni
Broj podjela	Jedan	Dva
Koliko kćeri strukturnih jedinica na kraju nastaje?	2	4
Sadržaj nasljedne informacije u stanicama kćerima	Ne mijenja se	Promjene
Konjugacija	Nije tipično
	Nije tipično	Obilježeno tijekom prve divizije

Razlike između kloniranja i redukcijske diobe

Kloniranje i redukcijsko razmnožavanje stanica prilično su slični procesi. Mejotička dioba uključuje iste faze kao i mitotička dioba, međutim, njihovo trajanje i procesi koji se odvijaju u različitim fazama imaju značajne razlike.

Video - Mitoza i mejoza

Razlike u tijeku spolne i nespolne diobe

Stanice nastale mitotičkom diobom i gametogenezom nose različita funkcionalna opterećenja. Zbog toga se tijekom mejoze bilježe neke značajke toka:

1. U prvoj fazi redukcijske diobe bilježe se konjugacija i križanje. Ti su procesi nužni za međusobnu razmjenu genetskih informacija.
2. Tijekom anafaze uočava se segregacija sličnih kromosoma.
3. U razdoblju između dva ciklusa dioba ne dolazi do reduplikacije molekula deoksiribonukleinske kiseline.

Pažnja! Konjugacija je stanje postupne konvergencije homolognih, odnosno sličnih kromosoma međusobno i naknadno stvaranje parova. Crossing over je prijelaz određenih dijelova s ​​jednog kromosoma na drugi.

Druga faza gametogeneze odvija se na potpuno isti način kao i mitoza.

Karakteristične razlike u rezultatima procesa podjele:

1. Rezultat kloniranja je formiranje dviju strukturnih jedinica, a rezultat redukcijske diobe je četiri.
2. Uz pomoć kloniranja dijele se somatske strukturne jedinice koje čine različita tkiva tijela. Kao rezultat mejoze nastaju samo reproduktivne stanice: jajašca i spermija.
3. Kloniranje dovodi do stvaranja apsolutno identičnih strukturnih jedinica, a tijekom mejotske diobe dolazi do preraspodjele genetskih podataka.
4. Kao rezultat redukcijske diobe, količina nasljednih informacija u reproduktivnim stanicama smanjena je za 50%. To omogućuje naknadno spajanje genetskih podataka majčinih i očevih stanica tijekom oplodnje.

Kloniranje i redukcijska dioba najvažniji su procesi koji osiguravaju normalno funkcioniranje tijela. Stanice kćeri nastale kao rezultat kloniranja identične su izvornoj u svemu, pa tako i na razini deoksiribonukleinske kiseline. To omogućuje da se skup kromosoma nepromijenjen prenosi s jedne generacije stanica na drugu. Mitoza je osnova normalnog rasta tkiva. Biološki značaj redukcijske diobe leži u očuvanju određenog broja kromosoma u organizmima čije se razmnožavanje odvija spolnim putem. Istodobno, mejotička dioba omogućuje očitovanje najvažnije kvalitete raznih višestaničnih organizama - kombinativnu varijabilnost. Zahvaljujući njoj, moguće je potomstvu prenijeti različite karakteristike i oca i majke.

Tijekom spolnog razmnožavanja, organizam kćer nastaje kao rezultat spajanja dviju spolnih stanica ( gamete) i naknadni razvoj iz oplođenog jajašca - zigote.

Reproduktivne stanice roditelja imaju haploidni skup ( n) kromosoma, au zigoti, kada se spoje dva takva skupa, broj kromosoma postaje diploidan (2 n): svaki par homolognih kromosoma sadrži jedan očev i jedan majčin kromosom.

Haploidne stanice nastaju iz diploidnih kao rezultat posebne stanične diobe – mejoze.

mejoza - vrsta mitoze, uslijed koje iz diploidnih (2p) somatskih stanica istinastaju haploidne gamete (1n). Tijekom oplodnje dolazi do stapanja jezgri gameta i obnavljanja diploidnog skupa kromosoma. Dakle, mejoza osigurava da skup kromosoma i količina DNA ostanu konstantni za svaku vrstu.

Mejoza je kontinuirani proces koji se sastoji od dvije uzastopne diobe koje se nazivaju mejoza I i mejoza II. U svakoj se podjeli razlikuju profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Kao rezultat mejoze I, broj kromosoma je prepolovljen ( redukcijska podjela): Tijekom mejoze II, stanična haploidija je očuvana (jednačka podjela). Stanice koje ulaze u mejozu sadrže genetsku informaciju 2n2xp (slika 1).

U profazi mejoze I dolazi do postupne spiralizacije kromatina kako bi se formirali kromosomi. Homologni kromosomi se spajaju i tvore zajedničku strukturu koja se sastoji od dva kromosoma (bivalentni) i četiri kromatide (tetrad). Dodir dvaju homolognih kromosoma cijelom duljinom naziva se konjugacija. Zatim se pojavljuju sile odbijanja između homolognih kromosoma, a kromosomi se najprije odvajaju na centromerama, ostaju spojeni na krakovima i tvore križanja (chiasmata). Divergencija kromatida postupno se povećava, a križići se pomiču prema njihovim krajevima. Tijekom procesa konjugacije može doći do izmjene dijelova između nekih kromatida homolognih kromosoma - crossing over, što dovodi do rekombinacije genetskog materijala. Do kraja profaze, jezgrina ovojnica i jezgrice se otapaju i formira se akromatsko vreteno. Sadržaj genetskog materijala ostaje isti (2n2hr).

U metafazi U mejozi I dvovalenti kromosoma nalaze se u ekvatorijalnoj ravnini stanice. U ovom trenutku njihova spiralizacija doseže svoj maksimum. Sadržaj genetskog materijala se ne mijenja (2n2xr).

U anafazi Homologni kromosomi mejoze I, koji se sastoje od dvije kromatide, konačno se udaljavaju jedan od drugoga i divergiraju prema polovima stanice. Posljedično, iz svakog para homolognih kromosoma samo jedan ulazi u stanicu kćer - broj kromosoma se prepolovi (dolazi do redukcije). Sadržaj genetskog materijala postaje 1n2xp na svakom polu.

U telofazi Stvaraju se jezgre i dijeli se citoplazma – nastaju dvije stanice kćeri. Stanice kćeri sadrže haploidni set kromosoma, svaki kromosom sadrži dvije kromatide (1n2hr).

Interkineza- kratki interval između prve i druge mejotičke diobe. U to vrijeme ne dolazi do replikacije DNA, a dvije stanice kćeri brzo ulaze u mejozu II, koja se nastavlja kao mitoza.

Riža. 1. Dijagram mejoze (prikazan je jedan par homolognih kromosoma). Mejoza I: 1, 2, 3. 4. 5 - profaza; 6 - metafaza; 7 - anafaza; 8 - telofaza; 9 - interkineza. Mejoza II; 10 - metafaza; II - anafaza; 12 - stanice kćeri.

U profazi U mejozi II odvijaju se isti procesi kao u profazi mitoze. U metafazi se kromosomi nalaze u ekvatorijalnoj ravnini. Nema promjena u sadržaju genetskog materijala (1n2hr). U anafazi mejoze II, kromatide svakog kromosoma pomiču se na suprotne polove stanice, a sadržaj genetskog materijala na svakom polu postaje lnlxp. U telofazi nastaju 4 haploidne stanice (lnlxp).

Dakle, kao rezultat mejoze, iz jedne diploidne matične stanice nastaju 4 stanice s haploidnim skupom kromosoma. Osim toga, u profazi mejoze I dolazi do rekombinacije genetskog materijala (crossing over), au anafazi I i II kromosomi i kromatide nasumično se pomiču prema jednom ili drugom polu. Ti su procesi uzrok kombinacijske varijabilnosti.

Biološki značaj mejoze:

1) je glavna faza gametogeneze;

2) osigurava prijenos genetske informacije s organizma na organizam tijekom spolnog razmnožavanja;

3) stanice kćeri nisu genetski identične majci i jedna drugoj.

Također, biološki značaj mejoze leži u činjenici da je smanjenje broja kromosoma potrebno tijekom stvaranja zametnih stanica, budući da se tijekom oplodnje jezgre gameta stapaju. Da se to smanjenje nije dogodilo, tada bi u zigoti (a time iu svim stanicama organizma kćeri) bilo dvostruko više kromosoma. Međutim, to je u suprotnosti s pravilom stalnog broja kromosoma. Zahvaljujući mejozi spolne stanice su haploidne, a oplodnjom se u zigoti obnavlja diploidna garnitura kromosoma (sl. 2 i 3).

Riža. 2. Shema gametogeneze: ? - spermatogeneza; ? - ovogeneza

Riža. 3.Dijagram koji prikazuje mehanizam održavanja diploidnog skupa kromosoma tijekom spolnog razmnožavanja

Odavno su poznate dvije vrste stanične diobe: mitotička i redukcijska dioba. Prvi se naziva i mitoza, a drugi mejoza. Prva metoda, mitoza, dijeli sve stanice, druga - samo spolne stanice.

Prvo, o mitozi. Prethodi mu udvostručenje molekula koje nose nasljednu informaciju.

Molekule DNA, koje sadrže genetski kod, nalaze se u jezgri stanice, u posebnim dugim nitima – kromosomima. Svaka vrsta životinja i biljaka ima strogo određen broj kromosoma. Obično ih ima nekoliko desetaka. Kod ljudi, na primjer, 46 ( Do 1956. smatralo se da ih u ljudskim stanicama ima 48. No 1956. genetičari Tzhio i Levan točno su utvrdili da ljudi imaju 46, a ne 48 kromosoma.). A jedan od crva ima samo dva. Neki rakovi imaju 200 kromosoma. Ali rekord su srušili mikroskopski radiolarijani: jedan od njih ima 1600 kromosoma!

Kada se molekule DNK udvostruče, udvostruče se i kromosomi. Svaki gradi dvojnika na svoju sliku. To znači da neko vrijeme u našim stanicama ima dvostruko više kromosoma nego inače.

Između dvije diobe, u tzv. interfazi, kromosomi nisu vidljivi pod običnim mikroskopom. Kao da ih uopće nema. U elektroničkom se vidi da su još tu, nisu nigdje nestale, ali su toliko tanke da se ne vide bez jakog povećanja. Kažu da u ovoj fazi svoje aktivnosti kromosomi imaju izgled "četke za svjetiljke". Doista, pomalo su poput četki koje su se nekada koristile za čišćenje stakla petrolejskih lampi.

U deset do dvadeset sati relativnog odmora između dvije diobe, kromosomi moraju imati vremena sintetizirati svoje dvojnike s potpunom kopijom svih gena koje sadrže, svih molekula DNA.

Čim su blizanci spremni, dugačke kromosomske niti (izvornici i njihove kopije) počinju se savijati u čvrste spirale. I uvijaju se u spirale drugog reda. Značenje ovog obrata sasvim je jasno. Do sada su kromosomi ležali u zamršenoj kugli i njihovo rastezanje na različite polove stanice vjerojatno ne bi bilo lako. Sada je svaki kromosom spirala upletena u spiralu - vrlo kompaktna "prtljaga" koju je lako transportirati.

Sva DNK ljudske stanice, rastegnuta u jednu nit, duga je otprilike oko metar, a ta nit, presavijena u dvostruku spiralu, stane u 46 kromosoma, od kojih je svaki dugačak samo nekoliko mikrona.

Dakle, prije dijeljenja, kromosomi se pakiraju u kompaktne "pakete". U tom trenutku, koji se u staničnoj diobi naziva profaza, jezgrina ovojnica se otapa, a nama već poznati centrioli, odn. centrosomi divergiraju na suprotne polove stanice. Niti takozvanog mitotičkog aparata ili vretena povezuju svaki kromosom s jednim od polova.

Kromosomi se zatim poredaju u parove (original jedan pored drugog sa svojom kopijom) duž ekvatora stanice, poput plesača na balu. Ova faza diobe naziva se metafaza.

Zatim svaki od uparenih kromosoma juri na svoj pol. Partneri se rastaju zauvijek, jer će uskoro pregrada staru ćeliju duž ekvatora podijeliti na dvije nove. Dojam je kao da centrioli vuku kromosome prema sebi uzicama, kao lutke.

I doista, kromosomi imaju izgled kakav ima svako savitljivo tijelo kad se pomoću niti provlači kroz tekućinu.

Mjesto za koje se povlači uvijek je isto za svaki kromosom. Naziva se kinetohor ili centromera. Gdje se kinetohor nalazi na kromosomu često određuje njegov oblik. Ako je kinetohor u sredini, tada se kromosom, kada ga tijekom mitoze povuče nit, savija na pola i postaje sličan latinskom broju "pet" (V). Ako je kinetohor na samom kraju kromosoma, tada se savija na način latiničnog slova “jot” (J).

Nekada se smatralo da su niti mitotičkog aparata svojevrsne tračnice po kojima se kromosomi kotrljaju prema polovima. Tada su zaključili da su oni više poput tankih elastičnih vrpci, minijaturnih mišića koji kontrahirajući povlače svoj kromosomski teret prema polovima. No tada bi se niti skupljajući postajale deblje i "smršavjele", produžujući se. Međutim, to se ne događa. Skraćujući se i produžujući, ne postaju ni deblji ni tanji.

Očigledno, mehanika staničnog vretena je drugačija. Možda su, misle neki znanstvenici, niti skraćene jer su neke od molekula koje ih čine izvan igre: odnosno iz niti. A dodavanje molekula u jednom linearnom smjeru dovodi do produljenja niti.

Na ovaj ili onaj način, kromosomi se povlače iz središta stanice prema njezinim polovima brzinom od oko jednog mikrona u minuti. Od ove točke mitoza ulazi u fazu koja se naziva anafaza.

Nakon anafaze slijedi telofaza. Kromosomske spirale se odmotavaju. Ponovno na scenu dolaze "kistovi za svjetiljke". Spletovi filamentoznih kromosoma obrasli su nuklearnim membranama: stanica sada ima dvije jezgre blizance. Prstenasto suženje uskoro će ga podijeliti na pola. Svaka polovica će dobiti svoju jezgru.

Dioba stanica završava udvostručenjem centriola. Bilo ih je četvero - po dvoje na svakom stupu. Stanica se podijelila, au svakoj polovici bila su samo dva centriola.

Na ekranu elektronskog mikroskopa centrioli izgledaju kao šuplji cilindri napravljeni od cijevi. Centriole uvijek leže pod pravim kutom jedna prema drugoj. Stoga jednoga od njih uvijek vidimo u poprečnom, a drugoga u uzdužnom presjeku.

U telofazi iz svake centriole pupa mali centriol - gusto cilindrično tijelo. Brzo raste, a sada u stanici postoje četiri centriola.

Kroz mitozu, jedna stanica proizvodi dvije stanice, potpuno identične nasljeđe skrivene u njihovim kromosomima (ako nijedna nije podvrgnuta mutaciji).

Mitoza obično traje sat ili dva sata. U živčanim tkivima mitoze se javljaju vrlo rijetko. Ali u koštanoj srži, gdje se svake sekunde rađa 10 milijuna crvenih krvnih stanica, svake sekunde dogodi se 10 milijuna mitoza!

Sada, prije nego što govorimo o drugoj vrsti stanične diobe - mejozi, moramo uvesti nekoliko novih pojmova.

Skup kromosoma koji se nalazi u jezgri normalne somatske (drugim riječima, ne spolne, već obične) stanice tijela genetičari nazivaju dvostruki diploid. U čovjeka je diploidna garnitura kromosoma 46. Svih tih 46 kromosoma, po izgledu i veličini, lako se dijele u parove koji su identične konfiguracije (samo partneri jednog para - spolni kromosomi "x" i "y" - nisu slični jedni drugima.Ali o tome kasnije) .

Skup kromosoma u kojem je prisutan samo jedan partner iz svakog para naziva se haploidni ili obični. Sve spolne stanice ili gamete sadrže haploidni set kromosoma. (To znači da postoje samo dvadeset i tri kromosoma u ljudskoj spermi i jajnim stanicama.) U suprotnom, tijekom oplodnje jajašca, kada se spoje majčine i očinske gamete, rezultat bi bila zigota s dvostruko većim normalnim brojem kromosoma.

Mejoza, koja prethodi formiranju spermija i jajašca, osmišljena je tako da spolne stanice dobiju polovinu haploidnog broja kromosoma. A kada se gamete spoje, zigota će već imati normalan diploidan broj kromosoma. Pola od majke, pola od oca.

Je li sada jasno zašto su svi kromosomi u zigoti upareni?

Uostalom, svaki majčin kromosom odgovara kromosomu oca koji je potpuno isti po obliku, veličini i prirodi nasljednih informacija. Upareni kromosomi nazivaju se homologni.

Mejoza počinje činjenicom da se kromosomi iste vrste u konfiguraciji kombiniraju u parove i konjugiraju. Tada svaki od kromosoma svakog para stvara svog dvojnika od tvari otopljenih u protoplazmi. Kao u mitozi.

Sada više ne postoje dva, već četiri kromosoma iste vrste. U četiri, ili tetrade, čvrsto stisnute jedna uz drugu, poredane su duž ekvatora ćelije. Niti vretena ponovno razdvajaju četvorke u parove, povlačeći ih na različite polove.

Stanica se dijeli na pola, a zatim se ponovno dijeli, ali sada u drugoj ravnini, okomito na prvu. Ovaj put kromosomi nisu duplicirani. Parovi poredani duž ekvatora razilaze se jedan po jedan na različite krajeve kaveza.

Na svakom polu sada ih je upola manje nego tijekom mitoze ili u prvoj fazi mejoze. Stoga, kada je stanica rastrgana na pola, dvije nove gamete rođene iz nje dobivaju haploidan broj kromosoma. Budući da se u prvoj fazi mejoze iz jedne stanice rađaju dvije diploidne stanice, na kraju druge faze imamo četiri gamete. I svaki, ponavljam, ima haploidan broj kromosoma. Ako su to ljudske spolne stanice, tada će imati dvadeset i tri kromosoma. A kada se tijekom oplodnje spoje u jednu zigotu, u njoj će biti četrdeset i šest kromosoma.

Iz zigote nastaje ljudski embrij, sve stanice u kojima će imati 46 kromosoma.

Mehanika stanične diobe u mejozi - divergenciji uparenih kromosoma u različite spolne stanice, od kojih svaka potječe od oca ili majke - objašnjava mnoge zakone nasljeđa i varijabilnosti koje su otkrili Gregor Mendel i drugi genetičari.

Poljski znanstvenici nedavno su snimili izvrstan film o mitozi koristeći time-lapse fotografiju. Sve faze mitoze na ekranu su ubrzane nekoliko stotina puta. U stvarnosti, kretanja kromosoma tijekom diobe odvijaju se mnogo sporije. Gledao sam ovaj film i pogodio me više nego najbolji od najboljih igranih filmova.

Ima neobične aktere – kromosome. Oni se okupljaju, razilaze, redaju i raspršuju u različitim smjerovima, poput plesača na balu koji izvode složene korake u drevnom plesu. Američki biolog Möller, utemeljitelj radijacijske genetike, nazvao je plesom kromosoma njihove čudne pokrete tijekom diobe stanica.

Svake sekunde u našem tijelu dogode se milijuni mitoza! I stotine milijuna neživih, ali vrlo discipliniranih malih balerina izvode najstariji ples na svijetu. Ples života. U takvim plesovima stanice tijela popunjavaju svoje redove. A mi rastemo i postojimo.

Svi fenomeni nasljeđa i života temelje se na koordiniranoj divergenciji kromosoma na različite polove stanice. Uostalom, svaki je kromosom složena kombinacija divovskih nukleinskih kiselina i proteina. A nukleinske kiseline nose veliku raznolikost nasljednih jedinica – gena, odnosno suštinu svega što postoji na Zemlji.

http://nplit.ru "NPLit.ru: Knjižnica mladog istraživača"