Mitotička dioba stanica provodi se kao stereotip. Mitoza biljne stanice

Mitotička dioba stanica

Štene raste i povećava se zbog diobe somatskih stanica tzv mitoza. Mitoza nije izravna podjela somatske stanice kada se pojave složene promjene u svojoj jezgri i citoplazmi. Nakon oplodnje (ovogamije) jajašca spermijem (fuzije ili kopulacije gameta), zigota(oocista) je novi organizam koji se sastoji od samo jedne stanice. Proces rasta i razvoja novog organizma počinje od trenutka prve mitotičke diobe ove stanice (majčine), kada iz nje nastaju dvije njoj potpuno slične stanice kćeri (točnije sestrinske) i nastavlja se do smrti

Slika 1 Struktura stanice

Tijekom procesa mitoze događa se:

1- udvostručenje kromosomske supstance;

2- promijeniti fizičko stanje i kemijska organizacija kromosoma;

3- divergencija sestrinskih kromosoma na polove stanice;

4- naknadna dioba citoplazme i potpuni oporavak dvije jezgre u novim stanicama.

Položen u mitozu životni ciklus nuklearni geni: dupliciranje, distribucija i funkcioniranje. Razdoblje između staničnih dioba naziva se međufaza, tijekom kojih se u njemu odvijaju aktivni životni procesi i priprema za sljedeću podjelu. Cijeli ciklus promjena koje se događaju u stanici

iz jedne podjele u drugu zove se mitotski ciklus. Potonji se sastoji od dva glavna razdoblja - interfaze i same mitoze.

Kao rezultat mitoze, jedna stanica proizvodi dvije stanice s identičnim kromosomima. Dakle, mitozom se osigurava kontinuitet i stalnost broja i skupa, odnosno kvalitativna specifičnost kromosoma u uzastopnim generacijama stanica koje se dijele (vidi sliku 2).

U interfazi, razdoblju između dviju uzastopnih staničnih dioba, u jezgri se događa replikacija (autoduplikacija ili samoduplikacija) DNA, a time i broj kromosoma u stanici (stvaranje sestrinskih kromatida koje zajedno drži centromera, tj. , tijelo koje funkcionira kao mehaničko središte kromosoma), kao i despiralizacija potonjeg.

U metafazi, ili središnjoj fazi diobe jezgre, kromosom koji se sastoji od dvije kromatide pretvara se u dva kromosoma kćeri.

Riža. 2. Mitoza

1 - tri para kromosoma; 2 - replikacija kromosoma s stvaranjem sestrinskih kromatida povezanih na centromeri; 3 - na polovima jezgrene ovojnice vidljivi su centrosomi s asteralnim zrakama, koji idu do centromernog područja kromatida, poredanih duž ekvatora, kako bi odvojili centromere sestrinskih kromatida i premjestili ih na različite polove; 4 - despiralizacija kromosoma, obnova jezgrene membrane i stvaranje stanične pregrade uz stvaranje dviju stanica kćeri identičnih majčinoj s točno istim brojem kromosoma kao u njoj

U anafazi dolazi do diobe i divergencije kromosoma kćeri do polova stanice, odnosno vraća se njihov pravilan broj. U telofazi, završnoj fazi stanične diobe, kromosomi poprimaju isti izgled kao prije početka diobe, a količina DNK u svakoj jezgri kćeri prepolovljena je u odnosu na prethodne faze. Dakle, obje stanice kćeri sadrže jednake količine citoplazmu i identične setove kromosoma te su spremni proći mitozu.

Ne dijele se sve somatske stanice u tijelu stalno. U nastajanju embrionalni razvoj dolazi do diferencijacije organa i tkiva koji se razvijaju svojim specifičnim, genetski određenim putem. Stoga se neke stanice pretvaraju u moždane stanice, druge u krvne stanice, itd. Štoviše, neke od njih se neprestano dijele, dok druge samo u određenoj fazi razvoja ili ako je potrebno, odgovorne su, na primjer, za regeneraciju

(restorativne) procese.

Dioba stanica središnja je točka reprodukcije.

Tijekom procesa diobe iz jedne stanice nastaju dvije stanice. Na temelju asimilacije organskih i anorganskih tvari stanica stvara vlastitu stanicu karakteristične građe i funkcija.

U diobi stanice mogu se uočiti dva glavna momenta: dioba jezgre - mitoza i dioba citoplazme - citokineza, odnosno citotomija. Glavna pažnja genetičara i dalje je usmjerena na mitozu, budući da se s gledišta teorije kromosoma jezgra smatra "organom" nasljedstva.

Tijekom procesa mitoze događa se:

1. udvostručenje kromosomske supstance;
2. promjene u fizičkom stanju i kemijskoj organizaciji kromosoma;
3. divergencija kromosoma kćeri, ili bolje rečeno sestre, do polova stanice;
4. naknadna dioba citoplazme i potpuna obnova dviju novih jezgri u sestrinskim stanicama.

Dakle, cijeli životni ciklus jezgrinih gena položen je u mitozi: dupliciranje, distribucija i funkcioniranje; Kao rezultat završetka mitotskog ciklusa, sestrinske stanice završavaju s jednakim "nasljeđem".

Tijekom diobe stanična jezgra prolazi kroz pet uzastopnih faza: interfazu, profazu, metafazu, anafazu i telofazu; neki citolozi identificiraju još jednu šestu fazu - prometafazu.

Između dvije uzastopne stanične diobe jezgra je u interfaznom stadiju. U tom razdoblju jezgra tijekom fiksacije i bojenja ima mrežastu strukturu nastalu bojenjem tankih niti koje se u sljedećoj fazi formiraju u kromosome. Iako se interfaza naziva drugačije faza jezgre u mirovanju, na samom tijelu, metabolički procesi u jezgri tijekom tog razdoblja javljaju se s najvećom aktivnošću.

Profaza je prva faza pripreme jezgre za diobu. U profazi mrežasta struktura jezgra se postupno pretvara u niti kromosoma. Od najranije profaze čak u svjetlosni mikroskop može se uočiti dualna priroda kromosoma. To sugerira da se u jezgri upravo u ranoj ili kasnoj interfazi događa najvažniji proces mitoze - udvostručenje, odnosno reduplikacija kromosoma, pri čemu svaki od majčinskih kromosoma gradi sebi sličan - kći. Kao rezultat toga, svaki kromosom izgleda uzdužno udvostručen. Međutim, ove polovice kromosoma, koje su tzv sestrinske kromatide, ne razilaze se u profazi, budući da ih zajedno drži jedno zajedničko područje - centromera; centromerna regija se kasnije dijeli. U profazi kromosomi prolaze kroz proces uvijanja duž svoje osi, što dovodi do njihovog skraćivanja i zadebljanja. Mora se naglasiti da je u profazi svaki kromosom u kariolimfi smješten nasumično.

U životinjskim stanicama, čak iu kasnoj telofazi ili vrlo ranoj interfazi, dolazi do duplikacije centriola, nakon čega u profazi centriole kćeri počinju konvergirati prema polovima i formiranju astrosfere i vretena, nazvanog novi aparat. Istovremeno se nukleoli otapaju. Bitan znak završetka profaze je otapanje jezgrene membrane, uslijed čega kromosomi završavaju u općoj masi citoplazme i karioplazme, koje sada tvore miksoplazmu. Ovo završava profazu; stanica ulazi u metafazu.

U U zadnje vrijeme Između profaze i metafaze istraživači su počeli razlikovati međufazu tzv prometafaza. Prometafazu karakterizira otapanje i nestanak jezgrene membrane te pomicanje kromosoma prema ekvatorijalnoj ravnini stanice. Ali do ovog trenutka formiranje akromatinskog vretena još nije završeno.

Metafaza nazvan stupanj završetka rasporeda kromosoma na ekvatoru vretena. Karakterističan raspored kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini naziva se ekvatorijalna ili metafazna ploča. Raspored kromosoma jedan u odnosu na drugi je slučajan. U metafazi se broj i oblik kromosoma jasno otkrivaju, osobito kada se ekvatorska ploča promatra s polova stanične diobe. Akromatinsko vreteno je potpuno formirano: vretenasti filamenti poprimaju gušću konzistenciju od ostatka citoplazme i pričvršćeni su na centromerno područje kromosoma. Citoplazma stanice u tom razdoblju ima najnižu viskoznost.

Anafaza nazvana sljedeća faza mitoze, u kojoj se kromatide dijele, koje se sada mogu nazvati sestrinskim ili kćerkim kromosomima, i odvajaju prema polovima. U ovom slučaju, prije svega, centromerna područja se međusobno odbijaju, a zatim se sami kromosomi odvajaju prema polovima. Mora se reći da divergencija kromosoma u anafazi počinje istovremeno - "kao na naredbu" - i završava vrlo brzo.

Tijekom telofaze kromosomi kćeri despiriraju i gube svoju prividnu individualnost. Formiraju se ljuska jezgre i sama jezgra. Jezgra se rekonstruira u obrnuti redoslijed u usporedbi s promjenama koje je doživio u profazi. Na kraju se obnavljaju i jezgrice (ili jezgrice) i to u istoj količini u kojoj su bile prisutne u matičnim jezgrama. Broj jezgrica karakterističan je za svaki tip stanice.

Istodobno počinje simetrična dioba staničnog tijela. Jezgre stanica kćeri ulaze u interfazno stanje.

Gornja slika prikazuje dijagram citokineze u životinjskim i biljnim stanicama. U životinjska stanica dioba se događa vezivanjem citoplazme matične stanice. U biljnoj stanici, formiranje stanične pregrade događa se s područjima vretenastih plakova, tvoreći pregradu zvanu fragmoplast u ekvatorijalnoj ravnini. Time završava mitotski ciklus. Njegovo trajanje očito ovisi o vrsti tkiva, fiziološko stanje tijela, vanjskih čimbenika (temperatura, svjetlosni režim) i traje od 30 minuta do 3 sata.Prema različitim autorima brzina prolaska pojedinih faza je promjenjiva.

I unutarnji i vanjski faktori okoline koje djeluju na rast organizma i njegovo funkcionalno stanje utječu na trajanje stanične diobe i njezinih pojedinih faza. Budući da jezgra igra veliku ulogu u metaboličkim procesima stanice, prirodno je vjerovati da trajanje mitotičkih faza može varirati u skladu s funkcionalnim stanjem tkiva organa. Na primjer, utvrđeno je da je tijekom odmora i spavanja životinja mitotička aktivnost različitih tkiva mnogo veća nego tijekom budnosti. Kod niza životinja učestalost staničnih dioba opada na svjetlu, a raste u mraku. Također se pretpostavlja da hormoni utječu na mitotičku aktivnost stanice.

Razlozi koji određuju spremnost stanice na diobu još uvijek ostaju nejasni. Postoje razlozi za predložiti nekoliko razloga:

1. udvostručenje mase stanične protoplazme, kromosoma i drugih organela, zbog čega dolazi do poremećaja nuklearno-plazmatskih odnosa; Da bi se podijelila, stanica mora doseći određenu težinu i volumen karakteristične za stanice određenog tkiva;
2. udvostručenje kromosoma;
3. izlučivanje kromosomima i drugim organelima stanica posebnih tvari koje potiču diobu stanica.

Mehanizam divergencije kromosoma prema polovima u anafazi mitoze također ostaje nejasan. Čini se da aktivnu ulogu u ovom procesu imaju vretenaste niti, koje predstavljaju proteinske niti organizirane i usmjerene centriolima i centromerama.

Priroda mitoze, kao što smo već rekli, varira ovisno o vrsti i funkcionalno stanje tkanine. Stanice različitih tkiva karakteriziraju Različite vrste mitoze.U opisanom tipu mitoze dioba stanica odvija se na jednak i simetričan način. Kao rezultat simetrične mitoze, sestrinske stanice su nasljedno ekvivalentne u smislu nuklearnih gena i citoplazme. No, osim simetrične, postoje i druge vrste mitoza, a to su: asimetrična mitoza, mitoza s odgođenom citokinezom, dioba višejezgrenih stanica (dioba sincicija), amitoza, endomitoza, endoreprodukcija i politenija.

U slučaju asimetrične mitoze, sestrinske stanice su nejednake u veličini, količini citoplazme, a također iu odnosu na svoju buduću sudbinu. Primjer za to je nejednaka veličina sestrinskih (kćeri) stanica neuroblasta skakavca, životinjskih jaja tijekom sazrijevanja i tijekom spiralne fragmentacije; kada se jezgre u peludnim zrncima dijele, jedna od stanica kćeri se može dalje dijeliti, druga ne može itd.

Mitozu s odgođenom citokinezom karakterizira činjenica da se stanična jezgra dijeli mnogo puta, a tek onda se dijeli tijelo stanice. Kao rezultat ove diobe nastaju višejezgrene stanice poput sincicija. Primjer za to je stvaranje stanica endosperma i proizvodnja spora.

Amitoza zove se izravna nuklearna fisija bez stvaranja fisijskih figura. U ovom slučaju, podjela jezgre se događa tako što se "veze" na dva dijela; katkada iz jedne jezgre nastaje odjednom nekoliko jezgri (fragmentacija). Amitoza se stalno javlja u stanicama niza specijaliziranih i patoloških tkiva, na primjer u kancerogenih tumora. Može se uočiti pod utjecajem različitih štetnih tvari (ionizirajuće zračenje i visoka temperatura).

Endomitoza Ovo je naziv za proces u kojem se nuklearna fisija udvostručuje. U ovom slučaju, kromosomi se, kao i obično, razmnožavaju u interfazi, ali njihova naknadna divergencija se događa unutar jezgre uz očuvanje nuklearne ovojnice i bez stvaranja akromatinskog vretena. U nekim slučajevima, iako se nuklearna membrana otapa, kromosomi ne divergiraju prema polovima, zbog čega se broj kromosoma u stanici umnoži i nekoliko desetaka puta. Endomitoza se javlja u stanicama različitih tkiva biljaka i životinja. Na primjer, A.A. Prokofieva-Belgovskaya pokazala je da se putem endomitoze u stanicama specijaliziranih tkiva: u hipodermisu kiklopa, masnom tijelu, peritonealnom epitelu i drugim tkivima ždrebice (Stenobothrus) - skup kromosoma može povećati 10 puta. . Ovo povećanje broja kromosoma povezano je s funkcionalne značajke diferencirano tkivo.

Tijekom politenije, broj kromosomskih niti se umnožava: nakon reduplikacije duž cijele duljine, one se ne razilaze i ostaju jedna uz drugu. U tom slučaju, broj kromosomskih niti unutar jednog kromosoma se višestruko povećava, kao rezultat toga promjer kromosoma se značajno povećava. Broj takvih tankih niti u politenskom kromosomu može doseći 1000-2000. U tom slučaju nastaju takozvani divovski kromosomi. S politenijom ispadaju sve faze mitotskog ciklusa, osim glavne - reprodukcije primarnih niti kromosoma. Fenomen politenije opažen je u stanicama niza diferenciranih tkiva, na primjer u tkivu žlijezde slinovnice Diptera, u stanicama nekih biljaka i protozoa.

Ponekad dolazi do duplikacije jednog ili više kromosoma bez ikakvih jezgrinih transformacija – taj se fenomen naziva endoreprodukcija.

Dakle, sve faze mitoze stanice, komponente, obvezne su samo za tipičan proces.

u nekim slučajevima, uglavnom u diferencirana tkiva, mitotski ciklus prolazi kroz promjene. Stanice takvih tkiva izgubile su sposobnost reprodukcije cijelog organizma, a metabolička aktivnost njihove jezgre prilagođena je funkciji socijaliziranog tkiva.

Embrionalne i meristemske stanice koje nisu izgubile funkciju reprodukcije cijelog organizma i pripadaju nediferenciranim tkivima zadržavaju puni ciklus mitoza, na kojoj se temelji nespolno i vegetativno razmnožavanje.

Stanice višestaničnog organizma izuzetno su raznolike u funkcijama koje obavljaju. Sukladno svojoj specijalizaciji stanice imaju različita trajanjaživot. Na primjer, nervozan i mišićne stanice nakon završetka embrionalno razdoblje razvoji se prestaju dijeliti i funkcioniraju tijekom cijelog života organizma. Stanice drugih tkiva - koštana srž, epidermis, epitel tanko crijevo- u procesu obavljanja svoje funkcije brzo umiru i zamjenjuju se novima kao rezultat kontinuiranog razmnožavanja stanica.

Dakle, životni ciklus stanica u obnavljanju tkiva uključuje funkcionalno aktivan rad i razdoblje podjele. Dioba stanica je temelj razvoja i rasta organizama, njihove reprodukcije, a također osigurava samoobnavljanje tkiva tijekom cijelog života organizma i obnovu njihova integriteta nakon oštećenja.

Najčešći oblik reprodukcije stanica u živim organizmima je neizravna podjela, ili mitoza. Mitozu karakteriziraju složene transformacije stanične jezgre, popraćene stvaranjem specifičnih struktura kromosoma. Kromosomi su stalno prisutni u stanici, ali su u razdoblju između dviju dioba – interfaze – u despiraliziranom stanju i stoga nisu vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. U interfazi se događa priprema za mitozu, koja se uglavnom sastoji od udvostručenja (reduplikacije) DNA. Naziva se skup procesa koji se odvijaju tijekom pripreme stanice za diobu, kao i tijekom same mitoze mitotski ciklus. Slika pokazuje da nakon završetka diobe stanica može ući u razdoblje pripreme za sintezu DNA, označeno simbolom G1 . U to vrijeme u stanici se intenzivno sintetiziraju RNA i proteini, a povećava se i aktivnost enzima uključenih u sintezu DNA. Stanica tada započinje sintezu DNK. Dvije spirale stare DNK molekule se odvajaju i svaka postaje predložak za sintezu novih DNK niti. Kao rezultat toga, svaka od dvije molekule kćeri nužno uključuje jednu staru spiralu i jednu novu. Nova molekula je potpuno identična staroj. To ima duboko biološko značenje: na taj se način čuva kontinuitet genetskih informacija tijekom bezbrojnih generacija stanica.

Trajanje sinteze DNA u različitim stanicama varira i kreće se od nekoliko minuta u bakterijama do 6-12 sati u stanicama sisavaca. Nakon završene sinteze DNA – faza S mitotski ciklus – stanica se ne počinje odmah dijeliti. Razdoblje od završetka sinteze DNA do početka mitoze naziva se faza G2. Tijekom tog razdoblja stanica dovršava pripremu za mitozu: nakuplja se ATP, sintetiziraju se proteini akromatinskog vretena, a centrioli se udvostručuju.

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

U profaza povećava se volumen jezgre i stanice u cjelini, stanica se zaokružuje, smanjuje ili prestaje funkcionalna aktivnost(primjerice, ameboidno kretanje u protozoama i u leukocitima viših životinja). Često specifične stanične strukture (cilije, itd.) nestaju. Centrioli se u parovima odvajaju prema polovima, kromosomi se spiraliziraju i, kao rezultat, zadebljaju i postaju vidljivi. Čitanje genetskih informacija iz molekula DNK postaje nemoguće: sinteza RNK prestaje i jezgrica nestaje. Niti diobenog vretena rastegnute su između polova stanice - formira se aparat koji osigurava divergenciju kromosoma do polova stanice. Tijekom profaze, kromosomi se nastavljaju spiralizirati, postajući debeli i kratki. Na kraju profaze, nuklearna membrana se raspada i kromosomi se pojavljuju nasumično razbacani u citoplazmi.

U metafaza spiralizacija kromosoma doseže maksimum, a skraćeni kromosomi hrle prema ekvatoru stanice, koji se nalazi na jednakoj udaljenosti od polova. Formira se ekvatorijalna ili metafazna ploča. U ovoj fazi mitoze, struktura kromosoma je jasno vidljiva, lako ih je prebrojati i proučavati njihove pojedinačne karakteristike.

Svaki kromosom ima područje primarne konstrikcije - centromeru, na koju se tijekom mitoze vežu nit i krakovi vretena. U fazi metafaze, kromosom se sastoji od dvije kromatide, međusobno povezane samo na centromeri.

Sve somatske stanice bilo kojeg organizma sadrže strogo određeni broj kromosoma. U svim organizmima koji pripadaju istoj vrsti, broj kromosoma u stanicama je isti: u kućnoj muhi - 12, u Drosophili - 8, u kukuruzu - 20, u jagodama - 56, u rakovima - 116, u ljudima - 46. , u čimpanza, žohara i papra - 48. Kao što se može vidjeti, broj kromosoma ne ovisi o visini organizacije i ne ukazuje uvijek na filogenetski odnos. Broj kromosoma, dakle, ne služi kao vrstno specifično obilježje. Ukupnost obilježja kromosomskog sklopa (kariotipa) - oblik, veličina i broj kromosoma - svojstvena je samo jednoj vrsti biljke ili životinje.

Broj kromosoma u somatskim stanicama uvijek je uparen. To se objašnjava činjenicom da u tim stanicama postoje dva kromosoma istog oblika i veličine: jedan dolazi iz organizma oca, drugi iz organizma majke. Kromosomi koji su identični po obliku i veličini i nose iste gene nazivaju se homolognima. Kromosomski set somatske stanice, u kojem svaki kromosom ima par, naziva se dvostruko, ili diploidni skup, i označava se s 2n. Količina DNA koja odgovara diploidnom skupu kromosoma označena je kao 2c. Iz svakog para homolognih kromosoma samo jedan dospijeva u spolne stanice pa se kromosomski set gameta naziva singl ili haploidan.

Proučavanje detalja strukture kromosoma metafazne ploče vrlo je veliki značaj za dijagnostiku ljudskih bolesti uzrokovanih abnormalnostima u strukturi kromosoma.

U anafaza viskoznost citoplazme se smanjuje, centromeri se odvajaju, a od tog trenutka kromatide postaju neovisni kromosomi. Vretenaste niti pričvršćene na centromere vuku kromosome do polova stanice, dok krakovi kromosoma pasivno slijede centromere. Dakle, u anafazi, kromatide kromosoma udvostručenih u interfazi točno divergiraju do polova stanice. U ovom trenutku stanica sadrži dva diploidna niza kromosoma (4n4c).

U završnoj fazi - telofaza - kromosomi se odmotaju i despiriraju. Jezgrina ovojnica nastaje od membranskih struktura citoplazme. Kod životinja se stanica stvaranjem suženja dijeli na dvije manje. Kod biljaka citoplazmatska membrana nastaje u sredini stanice i proteže se do periferije, dijeleći stanicu na pola. Nakon formiranja poprečne citoplazmatska membrana biljne stanice razvijaju celuloznu stijenku. Tako iz jedne stanice nastaju dvije stanice kćeri u kojima nasljedna informacija točno kopira informaciju sadržanu u stanici majci. Počevši od prve mitotske diobe oplođene jajne stanice (zigote), sve stanice kćeri nastale mitozom sadrže isti skup kromosoma i iste gene. Stoga je mitoza metoda stanične diobe koja uključuje preciznu raspodjelu genetskog materijala između stanica kćeri.

Kao rezultat mitoze, obje stanice kćeri dobivaju diploidni set kromosoma.

Mitoza je inhibirana visokom temperaturom visoke doze ionizirajuće zračenje, djelovanje biljnih otrova. Jedan od tih otrova, kolhicin, koristi se u citogenetici: njime se može zaustaviti mitoza u fazi metafazne ploče, što omogućuje prebrojavanje broja kromosoma i svakom od njih daje individualnu karakteristiku, tj. kariotipizacija.

Stol Mitotski ciklus i mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologija. Zadaci i vježbe. Vodič za kandidate za sveučilišta. M., 1991 )

		Proces koji se odvija u stanici
Interfaza (faza između staničnih dioba)	Presintetsko razdoblje	Sinteza proteina. RNA se sintetizira na despiraliziranim molekulama DNA
	Sintetičko razdoblje	Sinteza DNA je samodupliciranje molekule DNA. Izgradnja druge kromatide u koju ulazi novostvorena molekula DNA: dobivaju se bikromatidni kromosomi.
	Postsintetsko razdoblje	Sinteza proteina, skladištenje energije, priprema za diobu
	Profaza (prva faza diobe)	Bikromatidni kromosomi se spiraliziraju, nukleoli se otapaju, centrioli se odvajaju, jezgrina ovojnica se otapa, formiraju se vretenasti filamenti
Faze mitoze	Metafaza (faza nakupljanja kromosoma)	Vretenaste niti su pričvršćene na centromere kromosoma; bikromatidni kromosomi su koncentrirani na ekvatoru stanice
	Anafaza (faza segregacije kromosoma)	Centromeri se dijele, jednokromatidni kromosomi rastegnuti su vretenastim filamentima do polova stanice
	Telofaza (kraj faze diobe)	Jednokromatidni kromosomi despiriraju, formira se jezgrica, nuklearna membrana se obnavlja, pregrada između stanica počinje se stvarati na ekvatoru, a vretenaste niti se rastvaraju

Značajke mitoze u biljaka i životinja

Vrijeme od jednog do drugog. Odvija se u dvije uzastopne faze – međufaza i sama dioba. Trajanje ovog procesa varira i ovisi o vrsti stanice.

Interfaza je razdoblje između dviju staničnih dioba, vrijeme od zadnje diobe do smrti stanice ili gubitka sposobnosti diobe.

U tom razdoblju stanica raste i udvostručuje svoju DNK, kao i mitohondrije i plastide. Drugi također prolaze kroz interfazu organski spojevi. Proces sinteze se najintenzivnije odvija u sintetskom razdoblju međufaze. U to se vrijeme nuklearne kromatide udvostručuju, akumulira se energija koja će se koristiti tijekom diobe. Povećava se i broj staničnih organela i centriola.

Interfaza zauzima gotovo 90% staničnog ciklusa. Nakon toga dolazi do mitoze, koja je glavni način diobe stanica kod eukariota (organizama čije stanice sadrže formiranu jezgru).

Tijekom mitoze kromosomi se zbijaju i formira se poseban aparat koji je odgovoran za jednolika raspodjela nasljedne informacije između stanica koje nastaju kao rezultat ovog procesa.

Odvija se u nekoliko faza. Karakterizirani su stadiji mitoze individualne karakteristike i određeno trajanje.

Faze mitoze

Tijekom mitotske stanične diobe prolaze odgovarajuće faze mitoze: profaza, zatim metafaza, anafaza i završna faza je telofaza.

Faze mitoze karakteriziraju sljedeće značajke:

Koji biološki značaj proces mitoze?

Faze mitoze doprinose točnom prijenosu nasljednih informacija na stanice kćeri, bez obzira na broj podjela. U ovom slučaju, svaki od njih dobiva 1 kromatidu, koja pomaže u održavanju konstantnog broja kromosoma u svim stanicama koje nastaju kao rezultat diobe. Mitoza je ta koja osigurava prijenos stabilnog skupa genetskog materijala.

Zapamtiti!

Kako, prema stanična teorija, ima li povećanja broja stanica?

Mislite li da je životni vijek različitih vrsta stanica u višestaničnom organizmu isti? Obrazložite svoje mišljenje.

U trenutku rođenja dijete u prosjeku teži 3-3,5 kg i ima visinu od oko 50 cm, mladunče smeđeg medvjeda, čiji roditelji dosegnu težinu od 200 kg ili više, teži ne više od 500 g, a maleni medvjed klokan teži manje od 1 grama. Iz sivog, neuglednog pilića izrasta lijepi labud, okretni punoglavac pretvara se u staloženu žabu krastaču, a žir posađen u blizini kuće izrasta u golemi hrast koji stotinjak godina kasnije svojom ljepotom oduševljava nove generacije ljudi. Sve te promjene moguće su zahvaljujući sposobnosti organizama da rastu i razvijaju se. Stablo se neće pretvoriti u sjeme, riba se neće vratiti u jaje - procesi rasta i razvoja su nepovratni. Ova dva svojstva žive tvari neraskidivo su povezana jedno s drugim, a temelje se na sposobnosti stanice da se dijeli i specijalizira.

Rast trepljavice ili amebe je povećanje veličine i kompliciranje strukture pojedine stanice uslijed procesa biosinteze. Ali rast višestaničnog organizma nije samo povećanje veličine stanica, već i njihova aktivna dioba - povećanje broja. Brzina rasta, značajke razvoja, veličina do koje određena jedinka može narasti - sve to ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući utjecaj okoline. Ali glavni, odlučujući faktor u svim tim procesima je nasljedna informacija, koja je pohranjena u obliku kromosoma u jezgri svake stanice. Sve stanice višestaničnog organizma potječu od jednog oplođenog jajašca. Tijekom procesa rasta svaka novonastala stanica mora primiti točna kopija genetski materijal, kako bi se, imajući opći nasljedni program organizma, mogao specijalizirati i, obavljajući svoju specifičnu funkciju, biti sastavni dio cjeline.

U vezi s diferencijacijom, tj. podjelom na različiti tipovi, stanice višestaničnog organizma imaju nejednak životni vijek. Na primjer, nervne ćelije prestati dijeliti čak i tijekom intrauterini razvoj, a tijekom života organizma njihov se broj može samo smanjivati. Nakon što nastanu, više se ne dijele i žive onoliko dugo koliko tkivo ili organ u kojem su uključene, a stanice tvore prugaste mišićno tkivo kod životinja i skladišnih tkiva kod biljaka. Stanice crvene koštane srži neprestano se dijele kako bi formirale krvne stanice, koje imaju ograničen životni vijek. U procesu obavljanja svojih funkcija, epitelne stanice kože brzo umiru, dakle germinalnu zonu Epidermalne stanice se vrlo intenzivno dijele. Stanice kambija i stanice konusa rasta u biljkama se aktivno dijele. Što je veća specijalizacija stanica, to je manja njihova sposobnost reprodukcije.

U ljudskom tijelu postoji oko 10 14 stanica. Svaki dan umire oko 70 milijardi crijevnih epitelnih stanica i 2 milijarde crvenih krvnih stanica. Najkraće žive stanice su epitelne stanice crijeva, čiji je životni vijek samo 1-2 dana.

Životni ciklus stanice. Razdoblje života stanice od trenutka njezina nastanka u procesu diobe do smrti ili završetka sljedeće diobe nazvao životni ciklus. Stanica nastaje tijekom diobe matične stanice i nestaje tijekom vlastite diobe ili smrti. Trajanje životnog ciklusa različite stanice uvelike varira i ovisi o vrsti stanice i uvjetima vanjsko okruženje(temperatura, dostupnost kisika i hranjivim tvarima). Na primjer, životni ciklus amebe je 36 sati, a bakterije se mogu dijeliti svakih 20 minuta.

Životni ciklus bilo koje stanice skup je događaja koji se događaju u stanici od trenutka njezina nastanka kao rezultat diobe do smrti ili mitoze koja slijedi. Životni ciklus može uključivati ​​mitotski ciklus koji se sastoji od pripreme za mitozu - međufaza i sama dioba, kao i stadij specijalizacije – diferencijacije, tijekom kojeg stanica obavlja svoje specifične funkcije. Trajanje interfaze uvijek je duže od same diobe. U epitelnim stanicama crijeva glodavaca interfaza traje prosječno 15 sati, a dioba se događa za 0,5-1 sat. Tijekom interfaze u stanici se aktivno odvijaju procesi biosinteze, stanica raste, formira organele i priprema se za sljedeću diobu. Ali nedvojbeno najviše važan proces, koji se javlja tijekom interfaze u pripremi za diobu, je duplikacija DNA (§).

Dijeljenje stanica. Mitoza" class="img-responsive img-thumbnail">

Riža. 52. Faze mitoze

Dvije spirale molekule DNA se razilaze i na svakoj od njih se sintetizira novi polinukleotidni lanac. Do reduplikacije DNA dolazi s najveća preciznost, što je osigurano načelom komplementarnosti. Nove molekule DNA potpuno su identične kopije originalne, a nakon završenog procesa dupliciranja ostaju spojene na centromeri. Molekule DNA koje čine dio kromosoma nakon reduplikacije nazivaju se kromatide.

Točnost procesa reduplikacije sadrži duboko biološko značenje: kršenje kopiranja dovelo bi do iskrivljavanja nasljednih informacija i, kao posljedica toga, do poremećaja u funkcioniranju stanica kćeri i cijelog organizma u cjelini.

Kad ne bi došlo do umnožavanja DNA, tada bi se sa svakom diobom stanice broj kromosoma prepolovio i vrlo brzo u svakoj stanici ne bi više bilo kromosoma. Međutim, znamo da je u svim stanicama tijela višestaničnog organizma broj kromosoma isti i da se ne mijenja iz generacije u generaciju. Ova postojanost postiže se mitotičkom diobom stanica.

Mitoza. Mitoza- ovo je dioba tijekom koje postoji strogo identična raspodjela točno kopiranih kromosoma između stanica kćeri, što osigurava stvaranje genetski identičnih - identičnih - stanica.

Cjelokupni proces mitotičke diobe konvencionalno se dijeli u četiri faze: profazu, metafazu, anafazu i telofazu (slika 52).

U profaza kromosomi se počinju aktivno spiralizirati – uvijati i poprimaju kompaktan oblik. Kao rezultat takvog pakiranja, čitanje informacija iz DNK postaje nemoguće i sinteza RNK se zaustavlja. Spiralizacija kromosoma je preduvjet uspješna dioba genetskog materijala između stanica kćeri. Zamislite malu sobu, čiji je cijeli volumen ispunjen sa 46 niti, ukupna dužina koja je stotine tisuća puta veća od veličine ove sobe. Ovo je jezgra ljudske stanice. Tijekom procesa reduplikacije svaki se kromosom udvostruči, a već imamo 92 zapletene niti u istom volumenu. Gotovo ih je nemoguće jednako razdvojiti, a da se ne zapetljaju ili potrgaju. Ali ove niti namotajte u klupke, pa ih lako rasporedite u dvije jednake grupe - po 46 klupka u svakoj. Nešto slično događa se tijekom mitotske diobe.

Pred kraj profaze, nuklearna membrana se raspada, a filamenti vretena, aparata koji osigurava jednoliku raspodjelu kromosoma, rastežu se između polova stanice.

U metafaza spiralizacija kromosoma postaje maksimalna, a kompaktni kromosomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini stanice. U ovoj fazi jasno je vidljivo da se svaki kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide povezane u centromeri. Vretenasti filamenti su pričvršćeni za centromeru.

Anafaza odvija se vrlo brzo. Centromeri se dijele na dva dijela i od tog trenutka sestrinske kromatide postaju neovisni kromosomi. Vretenasti filamenti pričvršćeni na centromere povlače kromosome prema polovima stanice.

Na pozornici telofaze kromosomi kćeri, skupljeni na polovima stanice, odmotavaju se i rastežu. Ponovno se pretvaraju u kromatin i postaju teško vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Nove nuklearne membrane stvaraju se oko kromosoma na oba pola stanice. Formiraju se dvije jezgre koje sadrže identične diploidne setove kromosoma.

Riža. 53. Značenje mitoze: A – rast (vrh korijena); B – vegetativno razmnožavanje (pupanje kvasca); B – regeneracija (rep guštera)

Mitoza završava diobom citoplazme. Istodobno s divergencijom kromosoma, stanične organele su približno ravnomjerno raspoređene na dva pola. U životinjskim stanicama stanična membrana počinje se izbočiti prema unutra, a stanica se stezanjem dijeli. U biljnim stanicama membrana se formira unutar stanice u ekvatorijalnoj ravnini i, šireći se prema periferiji, dijeli stanicu na dva jednaka dijela.

Značenje mitoze. Kao rezultat mitoze nastaju dvije stanice kćeri koje sadrže isti broj kromosoma kao što je bilo u jezgri stanice majke, tj. nastaju stanice identične matičnoj. U normalnim uvjetima nema promjena u genetskim informacijama tijekom mitoze, dakle mitotička dioba podržava genetska stabilnost Stanice. Mitoza je temelj rasta, razvoja i vegetativne reprodukcije višestanični organizmi. Zahvaljujući mitozi provode se procesi regeneracije i zamjene odumrlih stanica (slika 53). Kod jednostaničnih eukariota mitoza osigurava nespolno razmnožavanje.

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Što je životni ciklus stanice?

2. Kako dolazi do duplikacije DNA u mitotskom ciklusu? Koja je svrha ovog procesa?

3. Što je priprema stanice za mitozu?

4. Opišite redoslijedom faze mitoze.

5. Koji je biološki značaj mitoze?

<<< Назад

Naprijed >>>