Stanični ciklus. Interfaza

Mejoza je metoda diobe stanica u eukariota, pri čemu nastaju haploidne stanice. Mejoza se razlikuje od 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 smanjenje. Iako se ponekad termin "redukcijska dioba" koristi u odnosu na cjelokupnu mejozu.

Druga podjela je tzv jednadžbeni a po mehanizmu sličan mitozi. U mejozi II sestrinske kromatide divergiraju 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. Između prve i druge diobe ne dolazi do sinteze DNA.

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 označava kromatide. To znači da svaki kromosom ima homologni par (2n), a istovremeno se svaki kromosom sastoji od dvije kromatide. S obzirom na 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 divergiraju u različite stanice, ali se i dalje sastoje od dvije kromatide.

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

Slijedi 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 kod mitoze. To je zbog činjenice da se u ovom trenutku homologni kromosomi međusobno približavaju i razmjenjuju segmente 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 regije. Na mjestima gdje dolazi do takve razmjene, tzv chiasma.

Upareni homologni kromosomi nazivaju se dvovalenti, ili tetrade. Komunikacija se održava do anafaze I i osiguravaju je centromeri između sestrinskih kromatida i kijazmati između nesestrinskih kromatida.

U profazi se kromosomi spiraliziraju, tako da do kraja faze kromosomi poprimaju svoj karakterističan oblik i veličinu.

U kasnijim fazama profaze I, jezgrina ovojnica se raspada u vezikule i jezgrice nestaju. Počinje se formirati mejotičko vreteno. Formiraju se tri vrste vretenastih mikrotubula. Neki su pričvršćeni na kinetohore, drugi - na tubule koji rastu iz suprotnog pola (struktura djeluje kao razmaknice). Drugi pak tvore zvjezdastu strukturu i pričvršćeni su na kostur membrane, obavljajući funkciju potpore.

Centrosomi s centriolima divergiraju prema polovima. Mikrotubule se uvode u područje bivše jezgre, pričvršćene na kinetohore smještene u području centromera kromosoma. U ovom slučaju, kinetohore sestrinskih kromatida spajaju se i djeluju kao jedinstvena cjelina, što omogućuje da se kromatide jednog kromosoma ne odvajaju i zatim zajedno kreću prema jednom od polova stanice.

Metafaza I

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

Anafaza I

Homologni kromosomi se odvajaju i divergiraju na različite polove stanice. Zbog crossing overa koji se dogodio tijekom profaze, njihove kromatide više nisu identične jedna drugoj.

Telofaza I

Jezgre su obnovljene. Kromosomi se despiraliziraju u tanki kromatin. Ćelija je podijeljena na dva dijela. U životinja, invaginacijom membrane. Biljke imaju 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, on je već udvostručen, samo 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

Na svaki kromosom, koji se sastoji od dvije kromatide, pričvršćene su 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 sam roditeljsku stanicu u mejozi podijelio duž, sada će se dvije stanice podijeliti poprijeko.

Anafaza II

Protein koji veže sestrinske kromatide se odvaja i one se razilaze na različite polove. Sestrinske kromatide danas se nazivaju sestrinskim kromosomima.

Telofaza II

Slično telofazi I. Dolazi do despiralizacije kromosoma, nestaje fisijsko vreteno, stvaranje jezgri i jezgrica, citokineza.

Značenje mejoze

U višestaničnom organizmu samo se spolne stanice dijele mejozom. Stoga je glavno značenje mejoze sigurnostimehanizamaspolno razmnožavanje,koji održava stalnost broja kromosoma u vrsti.

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, tj. nesestrinske kromatide homolognih kromosoma zamijene mjesta. 2. S neovisnom divergencijom kromosoma do polova u obje mejotičke diobe. Drugim riječima, svaki kromosom može biti u istoj stanici u bilo kojoj kombinaciji s drugim nehomolognim kromosomima.

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, u kojoj nastaju genetski identične stanice.

Crossing over i nasumična segregacija kromosoma i kromatida u anafazama I i II stvaraju nove kombinacije gena i su jednouzroka nasljedne varijabilnosti organizamašto omogućuje evoluciju 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 redukcijska. Dioba je normalna faza u životu strukturnih jedinica različitih organizama, koja osigurava normalno postojanje, rast i reprodukciju svih živih bića na planetu. Upravo zahvaljujući reprodukciji stanica u ljudskom tijelu moguće je obnavljanje tkiva, vraćanje 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 se metoda također naziva neizravna reprodukcija ili kloniranje, budući da se par dječjih struktura formiranih tijekom nje ispostavlja potpuno identičnim roditelju. Uz pomoć kloniranja umnožavaju se somatske strukturne jedinice ljudskog tijela.

Pažnja! Vegetativna dioba ima za cilj stvaranje potpuno istih 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 osobe 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 tijeka 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 set kromosoma, kada se spoji s drugom reproduktivnom stanicom, dolazi do razmjene genetskog materijala i formiranja embrija koji dobiva kompletan set kromosoma. Zbog mejoze je osigurana kombinatorna varijabilnost - to je proces koji rezultira ogromnim popisom različitih genotipova, a fetus nasljeđuje različite osobine majke i oca.

U procesu nastanka haploidnih struktura treba razlikovati i četiri gore navedene faze koje su karakteristične za mitozu. Glavna razlika podjele redukcije je da se ti koraci ponavljaju dva puta.

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

U mejotičkoj diobi prva faza traje duže. Tijekom te faze odvija se spajanje kromosoma i proces razmjene genetskih podataka. Metafaza se odvija na isti način kao tijekom mitoze, ali s jednim skupom nasljednih podataka. Tijekom anafaze ne dolazi do diobe centromera, a haploidni kromosomi divergiraju prema polovima.

Razdoblje između dviju dioba, odnosno interfaza, vrlo je kratko; u tom vremenu se ne stvara deoksiribonukleinska kiselina. Dakle, stanice dobivene nakon druge telofaze sadrže haploid, odnosno jedan set 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 s 46 kromosoma i kompletnim nasljednim informacijama dobivenim od oba roditelja.

Tijekom fuzije gameta moguće je stvaranje različitih varijanti bilo kojeg znaka. Kroz mejozu djeca nasljeđuju, primjerice, boju očiju jednog od roditelja. Zbog recesivnog nošenja bilo kojeg gena moguć je prijenos osobina kroz jednu ili više generacija.

Pažnja! Dominantna svojstva su dominantna, obično se manifestiraju u prvoj generaciji potomaka. Recesivno - skriveno ili postupno nestajanje kod pojedinaca sljedećih generacija.

Uloga mitotičke diobe:

1. Održavanje konstantnog broja kromosoma. Ako su dobivene stanice imale kompletan skup kromosoma, tada bi se u fetusu nakon začeća njihov broj udvostručio.
2. Uslijed mejotske diobe 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 je podređenih strukturnih jedinica formirano kao rezultat	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 različito funkcionalno opterećenje. Zato se tijekom mejoze bilježe neke značajke tijeka:

1. U prvoj fazi redukcijske diobe bilježi se konjugacija i križanje. Ti su procesi nužni za međusobnu razmjenu genetskih informacija.
2. Tijekom anafaze primjećuje 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 stvaranje parova nakon toga. Crossing over - prijelaz određenih dijelova s ​​jednog kromosoma na drugi.

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

Karakteristične razlike prema 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 redistribucije genetskih podataka.
4. Kao rezultat redukcijske diobe, količina nasljednih informacija u reproduktivnim stanicama smanjena je za 50%. To daje mogućnost naknadnog spajanja 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 u svemu, uključujući i na razini deoksiribonukleinske kiseline, izvorniku. To vam omogućuje prijenos kromosomskog skupa nepromijenjenog iz jedne generacije stanica u drugu. Mitoza je osnova normalnog rasta tkiva. Biološki značaj redukcijske diobe je očuvanje određenog broja kromosoma u organizmima čije se razmnožavanje odvija spolnim putem. Istodobno, mejotička dioba omogućuje očitovanje najvažnije kvalitete različitih višestaničnih organizama - kombinacijske varijabilnosti. Zahvaljujući njoj, moguće je prenijeti različite znakove oca i majke na potomstvo.

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

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

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

mejoza - vrsta mitoze, uslijed koje diploidne (2n) somatske stanice zametnih stanicaformirane haploidne gamete (1n). Tijekom oplodnje dolazi do stapanja jezgri gameta i obnavljanja diploidnog skupa kromosoma. Dakle, mejoza osigurava očuvanje konstantnog skupa kromosoma i količine DNA za svaku vrstu.

Mejoza je kontinuirani proces koji se sastoji od dvije uzastopne diobe koje se nazivaju mejoza I i mejoza II. Svaki dio je podijeljen na profazu, metafazu, anafazu i telofazu. Kao rezultat mejoze I, broj kromosoma je prepolovljen ( redukcijska podjela): tijekom mejoze II haploidne stanice su sačuvane (jednačka podjela). Stanice koje ulaze u mejozu sadrže genetsku informaciju 2n2xp (slika 1).

U profazi I mejoze, kromatin se postupno uvija u obliku kromosoma. Homologni kromosomi se približavaju jedan drugome, tvoreći zajedničku strukturu koja se sastoji od dva kromosoma (bivalentni) i četiri kromatide (tetrad). Dodir dvaju homolognih kromosoma cijelom duljinom naziva se konjugacija. Tada se javljaju sile odbijanja između homolognih kromosoma, te se kromosomi najprije odvajaju u području centromera, ostaju spojeni u području ramena i tvore križeve (chiasmata). Divergencija kromatida postupno se povećava, a križanja se pomiču prema njihovim krajevima. U procesu konjugacije između nekih kromatida homolognih kromosoma može doći do izmjene mjesta - crossing overa, što dovodi do rekombinacije genetskog materijala. Do kraja profaze, jezgrina ovojnica i jezgrice se otapaju i formira se akromatinsko vreteno. Sadržaj genetskog materijala ostaje isti (2n2hr).

U metafazi mejoza I bivalenti kromosoma nalaze se u ekvatorijalnoj ravnini stanice. U ovom trenutku njihova spiralizacija doseže maksimum. Sadržaj genetskog materijala se ne mijenja (2n2xp).

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

u telofazi dolazi do stvaranja jezgri i diobe citoplazme – nastaju dvije stanice kćeri. Stanice kćeri sadrže haploidni set kromosoma, svaki kromosom ima dvije kromatide (1n2xp).

Interkineza- kratki interval između prve i druge mejotičke diobe. U ovom trenutku ne dolazi do replikacije DNA, a dvije stanice kćeri brzo ulaze u mejozu II, nastavljajući prema vrsti mitoze.

Riža. jedan. Dijagram mejoze (prikazan 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 mejoze II, događaju se isti procesi kao i 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 do slučajnog odlaska kromosoma i kromatida na jedan ili drugi pol. 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 roditeljskoj i jedna drugoj.

Također, biološki značaj mejoze leži u činjenici da je smanjenje broja kromosoma neophodno za stvaranje spolnih stanica, budući da se jezgre gameta spajaju tijekom oplodnje. 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 stalnosti broja kromosoma. Zbog mejoze spolne stanice su haploidne, a tijekom oplodnje u zigoti se obnavlja diploidna garnitura kromosoma (sl. 2 i 3).

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

Riža. 3.Shema koja ilustrira mehanizam za održavanje diploidnog skupa kromosoma tijekom spolnog razmnožavanja

Odavno su poznate dvije vrste stanične diobe: mitotička i redukcijska dioba. Prvi se također naziva mitoza, a drugi - mejoza. Prvi način, mitoza, dijeli sve stanice, drugi - samo spol.

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. mislili su da ih u ljudskim stanicama ima 48. No 1956. genetičari Tjio i Levan točno su utvrdili da čovjek ima 46, a ne 48 kromosoma.). A jedan od crva ima samo dva. Neki oblici raka imaju 200 kromosoma. Ali rekord su srušili mikroskopski radiolarijani: jedan od njih ima 1600 kromosoma!

Kada se molekule DNA dupliciraju, dupliciraju 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 takozvanoj interfazi, kromosomi nisu vidljivi konvencionalnim mikroskopom. Kao da ih uopće nema. U elektronskoj se vidi da su još tu, nisu nestale, ali su toliko tanke da se ne vide bez jakog porasta. Rečeno je da u ovoj fazi svoje aktivnosti kromosomi izgledaju poput "četki svjetiljki". Doista, pomalo nalikuju rufovima koji su se nekada koristili 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 niti kromosoma (izvornici i njihove kopije) počinju se uvijati u čvrste spirale. A one su upletene u spiralu drugog reda. Značenje ovog obrata sasvim je jasno. Do sada su kromosomi ležali u zamršenoj kugli i vjerojatno ih ne bi bilo lako razvući duž različitih polova stanice. Sada je pak svaki kromosom spirala upletena u spiralu, vrlo kompaktna i lako transportna "prtljaga".

Sva DNK ljudske stanice, rastegnuta u jednu nit, dugačka je oko metar, a dvostruko smotana ova nit stane u 46 kromosoma, od kojih je svaki dugačak samo nekoliko mikrona.

Dakle, prije diobe, kromosomi se pakiraju u kompaktne "pakete". Do ovog trenutka, koji se naziva profaza u staničnoj diobi, ljuska jezgre se otapa, a nama već poznati centrioli, odn. centrosomi se pomiču na suprotne polove stanice. Niti takozvanog mitotičkog aparata ili vretena povezuju svaki kromosom s jednim od polova.

Kromosomi se zatim poredaju u parove (izvornik jedan pored drugog sa svojom kopijom) duž stanične ekvatora, 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 podijeliti na dvije nove duž ekvatora. Dojam je da centriole poput marioneta vuku kromosome prema sebi.

Doista, kromosomi imaju izgled kakav ima svako savitljivo tijelo kad se povuče uzicom 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, savije na pola i postane 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 mitotskog aparata svojevrsne tračnice po kojima se kromosomi kotrljaju prema polovima. Zatim su zaključili da su više poput tankih gumenih vrpci, minijaturnih mišića koji, kontrahirajući, povlače svoj kromosomski teret na polove. No onda bi se niti skupljajući postajale deblje, produžujući se "tanje". Međutim, to se ne događa. Skraćujući se i produžujući, ne postaju deblji ili 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 izduženja 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 odmotaju. Opet "kistovi za svjetiljke" dolaze u obzir. Splet končastih kromosoma obrasli su nuklearnim membranama: u stanici sada postoje dvije jezgre blizanci. 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, a svaka polovica sadržavala je 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 i sada u stanici postoje četiri centriola.

Mitozom se iz jedne dobivaju dvije stanice potpuno identične nasljeđe skrivene u njihovim kromosomima (ako nijedna od njih nije mutirana).

Obično mitoza traje sat ili dva sata. Mitoze su vrlo rijetke u živčanim tkivima. 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 - o mejozi, moramo uvesti nekoliko novih pojmova.

Skup kromosoma zatvorenih u jezgri normalne somatske (drugim riječima, ne spolne, već obične) stanice tijela genetika naziva dvostruko - diploidnom. Kod ljudi je diploidni set kromosoma 46. Svih tih 46 kromosoma po izgledu i veličini lako se dijele na identične parove po konfiguraciji (samo partneri jednog para - spolni kromosomi "x" i "y" - nisu slični. Ali više o tome kasnije).

Skup kromosoma u kojem je prisutan samo jedan partner iz svakog para naziva se haploidni ili obični. Sve zametne stanice ili gamete sadrže haploidni skup kromosoma. (To znači da ljudski spermij i jajašca imaju samo po dvadeset i tri kromosoma.) U suprotnom, kada se jajna stanica oplodi, kada se spoje majčine i očinske spolne stanice, dobila bi se zigota s dvostruko većim brojem kromosoma od normalnog.

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 potpuno istom očevom kromosomu u obliku, veličini i prirodi nasljednih informacija. Upareni kromosomi nazivaju se homologni.

Mejoza počinje činjenicom da su kromosomi iste vrste u konfiguraciji upareni i konjugirani. Tada svaki od kromosoma svakog para stvara svog blizanca od tvari otopljenih u protoplazmi. Kao u mitozi.

Sada kromosoma iste vrste više nisu dva, već četiri. Četvorke, ili tetrade, čvrsto priljubljene jedna uz drugu, poredaju se duž ekvatora ćelije. Niti vretena ponovno razdvajaju četvorke u parove, razdvajajući ih na različite polove.

Stanica se dijeli na pola, a zatim se ponovno dijeli, ali sada u drugoj ravnini, okomito na prvu. Ovaj put se kromosomi ne udvostruče. Parovi poredani duž ekvatora jedan po jedan odlaze na različite krajeve ćelije.

Na svakom polu ih je sada upola manje nego tijekom mitoze ili u prvoj fazi mejoze. Stoga, kada se stanica prepolovi, 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 njezine druge faze imamo četiri gamete. I u svakom, ponavljam, 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, u kojem će sve stanice imati 46 kromosoma.

Mehanika stanične diobe u mejozi - divergencija u različitim spolnim stanicama uparenih kromosoma, od kojih svaki ima svoju vlastitu liniju od oca ili od majke - objašnjava mnoge zakone nasljeđivanja 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 dojmio me se više nego najbolji od najboljih igranih filmova.

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

Milijuni mitoza odvijaju se svake sekunde u našem tijelu! 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 jako puno nasljednih jedinica – gena, odnosno bit svega što postoji na Zemlji.

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