Mitotička dioba stanica provodi se kao stereotip. mitoza biljne stanice

mitotička stanična dioba

Štene raste i povećava se u veličini zbog diobe somatskih stanica, tzv mitoza. Mitoza nije izravna podjela somatska stanica kada složene promjene u svojoj jezgri i citoplazmi. Nakon oplodnje (ovogamije) jajašca spermatozoidom (fuzije ili kopulacije gameta), zigota(oocista) - 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 kćeri (točnije, sestrinske) stanice, njoj potpuno slične, i nastavlja se do smrti .

Slika 1 Struktura stanice

Tijekom mitoze događa se sljedeće:

1- udvostručenje supstance kromosoma;

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.

u mitozi životni ciklus nuklearni geni: udvostručenje, 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 iz jedne stanice nastaju 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 samo-udvostručenje) DNA, a time i broj kromosoma u stanici (stvaranje sestrinskih kromatida koje zajedno drži centromera, tj. , tijelo koje obavlja funkciju mehaničkog središta kromosoma), kao i despiralizacija potonjeg.

U metafazi, odnosno 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 u području centromera; 3 - na polovima nuklearne membrane vidljivi su centrosomi s asterijalnim zrakama koje idu u centromerno područje kromatida, poredane duž ekvatora kako bi se razdvojile centromere sestrinskih kromatida i razdvojile 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 vraćanja njihovog pravilnog broja. U telofazi, završnoj fazi stanične diobe, kromosomi poprimaju isti oblik 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 neprestano. U procesu embrionalni razvoj dolazi do diferencijacije organa i tkiva koji se razvijaju svojim specifičnim, genetski ugrađenim putem. Stoga se neke stanice pretvaraju u moždane stanice, druge u krvne stanice, itd. Štoviše, neke od njih se stalno dijele, dok druge samo u određenoj fazi razvoja ili, ako je potrebno, odgovorne su, na primjer, za regenerativne

(restorativne) procese.

Dioba stanica je središnji trenutak reprodukcije.

U procesu diobe iz jedne stanice nastaju dvije stanice. Stanica na temelju asimilacije organskih i anorganskih tvari stvara svoju vrstu s karakterističnom građom i funkcijama.

U staničnoj diobi mogu se uočiti dvije glavne točke: dioba jezgre - mitoza i dioba citoplazme - citokineza, odnosno citotomija. Glavna pozornost genetičara još uvijek je prikovana za mitozu, budući da se s gledišta teorije kromosoma jezgra smatra "organom" nasljedstva.

Tijekom mitoze događa se sljedeće:

1. udvostručenje supstance kromosoma;
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 nuklearnih gena položen je u mitozi: dupliciranje, distribucija i funkcioniranje; kao rezultat završetka mitotskog ciklusa, sestrinske stanice završavaju s jednakim "nasljeđem".

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

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

Profaza je prva faza u pripremi jezgre za diobu. u profazi mrežasta struktura jezgra se postupno pretvara u niti kromosoma. Od najranije profaze, čak i u svjetlosni mikroskop može se uočiti dualna priroda kromosoma. To sugerira da se u jezgri upravo u ranoj ili kasnoj interfazi odvija 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. Treba naglasiti da je u profazi svaki kromosom u kariolimfi smješten nasumično.

U životinjskim stanicama, čak iu kasnoj telofazi ili vrlo ranoj interfazi, dolazi do udvostručenja centriola, nakon čega u profazi centrioli kćeri počinju konvergirati prema polovima i formiranje astrosfere i vretena, nazvanog novi aparat. Istovremeno se nukleoli otapaju. Bitan znak završetka profaze je otapanje jezgrene membrane, uslijed čega se kromosomi nalaze u ukupnoj masi citoplazme i karioplazme, koji sada tvore miksoplazmu. Time završava profaza; stanica ulazi u metafazu.

NA novije 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 tog vremena, formiranje akromatinskog vretena još nije završeno.

Metafaza nazvan završni stadij 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, broj i oblik kromosoma su dobro otkriveni, posebno kada se uzme u obzir ekvatorska ploča 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, razilaze se 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 u isto vrijeme - "kao na naredbu" - i završava vrlo brzo.

U telofazi kromosomi kćeri despiraliziraju se i gube svoju vidljivu individualnost. Nastaju ovojnica jezgre i sama jezgra. Nukleus je rekonstruiran obrnuti redoslijed u usporedbi s promjenama kroz koje je prošao u profazi. Na kraju se obnavljaju i jezgrice (ili nukleolusi) i to u 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 stanje interfaze.

Gornja slika prikazuje dijagram citokineze životinjskih i biljnih stanica. NA životinjski kavez dioba nastaje podvezivanjem citoplazme matične stanice. U biljnoj stanici, formiranje stanične pregrade događa se s područjima vretenastih plakova koji tvore pregradu u ravnini ekvatora, koja se naziva fragmoplast. Time završava mitotski ciklus. Čini se da njegovo trajanje 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 utječu 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 se trajanje faza mitoze može mijenjati u skladu s funkcionalnim stanjem tkiva organa. Na primjer, utvrđeno je da je mitotička aktivnost različitih tkiva tijekom odmora i spavanja kod životinja znatno 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 za diobu još uvijek nisu jasni. Postoje razlozi za pretpostavku nekoliko takvih razloga:

1. udvostručenje mase stanične protoplazme, kromosoma i drugih organela, zbog čega se narušavaju odnosi jezgre i plazme; za diobu stanica mora doseći određenu težinu i volumen karakteristične za stanice određenog tkiva;
2. duplikacija kromosoma;
3. izlučivanje kromosomima i drugim staničnim organelama posebnih tvari koje potiču diobu stanica.

Mehanizam divergencije kromosoma prema polovima u anafazi mitoze također ostaje nejasan. Aktivnu ulogu u ovom procesu očito igraju vretenasti filamenti, koji su proteinski filamenti organizirani i usmjereni centriolima i centromerama.

Priroda mitoze, kao što smo već rekli, varira ovisno o vrsti i funkcionalno stanje tkanine. Karakteriziraju se stanice različitih tkiva različiti tipovi Mitoza.U opisanom tipu mitoze dioba stanica odvija se na jednak i simetričan način. Kao rezultat simetrične mitoze, sestrinske stanice su nasljedno ekvivalentne u pogledu 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 su sestrinske (kćeri) stanice nejednake veličine neuroblasta skakavca, životinjska jaja tijekom sazrijevanja i tijekom spiralne fragmentacije; tijekom diobe jezgri u peludnim zrncima jedna od stanica kćeri može se dalje dijeliti, druga ne može itd.

Mitozu s odgodom citokineze karakterizira činjenica da se stanična jezgra višestruko dijeli, a tek tada dolazi do diobe staničnog tijela. Kao rezultat ove diobe nastaju višejezgrene stanice poput sincicija. Primjer za to je stvaranje stanica endosperma i stvaranje spora.

Amitoza zove se izravna fisija jezgre bez stvaranja fisijskih figura. U ovom slučaju, podjela jezgre se događa tako što se "uvezuje" u dva dijela; katkada iz jedne jezgre nastaje odjednom nekoliko jezgri (fragmentacija). Amitoza se stalno nalazi 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 naziva se takav proces kada dolazi do udvostručenja nuklearne fisije. U ovom slučaju, kromosomi se, kao i obično, reproduciraju u interfazi, ali njihova naknadna divergencija se događa unutar jezgre uz očuvanje nuklearne ovojnice i bez stvaranja akromatinskog vretena. U nekim slučajevima, iako se ljuska jezgre otapa, međutim, ne dolazi do divergencije kromosoma prema polovima, zbog čega se broj kromosoma u stanici umnožava čak i nekoliko desetaka puta. Endomitoza se javlja u stanicama različitih tkiva biljaka i životinja. Tako je, na primjer, A. A. Prokofieva-Belgovskaya pokazala da se endomitozom u stanicama specijaliziranih tkiva: u hipodermi 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.

S politenijom se broj niti kromosoma umnožava: nakon reduplikacije duž cijele duljine, one se ne razilaze i ostaju jedna uz drugu. U ovom slučaju, broj kromosomskih niti unutar jednog kromosoma se umnožava, 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, sve faze mitotskog ciklusa ispadaju, 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 ikakve transformacije jezgre – taj se fenomen naziva endoreprodukcija.

Dakle, sve faze stanične mitoze koje čine obavezne su samo za tipičan proces.

nekim slučajevima, posebno 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 vezane uz nediferencirana tkiva zadržavaju puni ciklus mitoza, na kojoj se temelji nespolno i vegetativno razmnožavanje.

Stanice višestaničnog organizma izuzetno su raznolike u svojim funkcijama. Po svojoj specijalizaciji stanice imaju različito trajanježivot. Na primjer, nervozan i mišićne stanice nakon završetka embrionalno razdoblje razvoj prestati dijeliti i funkcionirati 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 snažna aktivnost 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.

Najrašireniji oblik razmnožavanja 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 – interfazi – u despiraliziranom stanju i stoga nisu vidljivi u svjetlosnom mikroskopu. U interfazi se provodi priprema za mitozu, koja se uglavnom sastoji od udvostručenja (reduplikacije) DNA. Ukupnost procesa koji se odvijaju tijekom pripreme stanice za diobu, kao i tijekom same mitoze, naziva se 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 nastavlja sintetizirati DNA. 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 je duboko biološko značenje: na taj se način u bezbrojnim generacijama stanica čuva kontinuitet genetske informacije.

Trajanje sinteze DNA u različitim stanicama nije isto 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. U tom razdoblju stanica dovršava svoju pripremu za mitozu: ATP se nakuplja, sintetiziraju se proteini akromatinskog vretena, a centrioli se udvostručuju.

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

NA 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). Specifične stanične strukture (cilije itd.) često nestaju. Centrioli se u parovima divergiraju prema polovima, kromosomi se spiraliziraju i kao rezultat toga zadebljaju i postaju vidljivi. Čitanje genetskih informacija iz molekula DNK postaje nemoguće: sinteza RNK prestaje, jezgrica nestaje. Između polova stanice rastežu se niti diobenog vretena - formira se aparat koji osigurava divergenciju kromosoma do polova stanice. Kroz profazu se nastavlja spiralizacija kromosoma koji postaju debeli i kratki. Na kraju profaze, nuklearna membrana se raspada i kromosomi su nasumično raspršeni u citoplazmi.

NA 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 koje su međusobno povezane samo u području centromere.

Sve somatske stanice bilo kojeg organizma sadrže strogo određeni broj kromosoma. U svim organizmima koji pripadaju istoj vrsti, broj kromosoma u stanicama je isti: kod kućnih muha - 12, kod Drosophila - 8, kod kukuruza - 20, kod vrtnih jagoda - 56, kod riječnog raka - 116, kod ljudi - 46, kod čimpanza, žohara i papra - 48. Kao što se može vidjeti, broj kromosoma ne ovisi o visini organizacije i ne ukazuje uvijek na filogenetsku povezanost. Broj kromosoma, dakle, ne služi kao specifično obilježje vrste.Skup obilježja kromosomskog sklopa (kariotipa) - oblik, veličina i broj kromosoma - svojstven je samo jednoj vrsti biljke ili životinje.

Broj kromosoma u somatskim stanicama uvijek je uparen. To je zbog činjenice da u tim stanicama postoje dva kromosoma istog oblika i veličine: jedan dolazi iz očinskog, drugi iz majčinog organizma. Kromosomi koji su istog oblika i veličine 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. Samo jedan od svakog para homolognih kromosoma ulazi u spolne stanice, pa se kromosomski set gameta naziva singl ili haploidan.

Proučavanje detalja strukture kromosoma metafazne ploče vrlo je veliki značaj za dijagnozu ljudskih bolesti uzrokovanih kršenjem strukture kromosoma.

NA anafaza viskoznost citoplazme se smanjuje, centromeri se odvajaju, a od tog trenutka kromatide postaju samostalni kromosomi. Vretenasta vlakna pričvršćena na centromere vuku kromosome do polova stanice, dok krakovi kromosoma pasivno slijede centromere. Dakle, u anafazi, kromatide udvostručenih kromosoma koji su još u interfazi točno divergiraju prema polovima stanice. U ovom trenutku u stanici postoje dva diploidna seta kromosoma (4n4c).

U završnoj fazi - telofaza - kromosomi se odmotaju, despiraliziraju. 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 imaju celuloznu stijenku. Tako iz jedne stanice nastaju dvije stanice kćeri u kojima nasljedne informacije točno kopiraju informacije sadržane u stanici majci. Počevši od prve mitotske diobe oplođene jajne stanice (zigote), sve stanice kćeri nastale kao rezultat mitoze sadrže isti set kromosoma i iste gene. Stoga je mitoza metoda stanične diobe, koja se sastoji u točnoj raspodjeli 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. da nosi izvan kariotipizacije.

Stol Mitotski ciklus i mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologija. Zadaci i vježbe. Dodatak za upis na sveučilišta. M., 1991 )

		Proces koji se odvija u stanici
Interfaza (faza između staničnih dioba)	Presintetsko razdoblje	Sinteza proteina. RNA se sintetizira na nezamotanim molekulama DNA
	Sintetičko razdoblje	Sinteza DNA je samoudvostručenje molekule DNA. Izgradnja druge kromatide u koju ulazi novostvorena molekula DNA: dobivaju se dvokromatidni kromosomi
	Postsintetsko razdoblje	Sinteza proteina, skladištenje energije, priprema za diobu
	Profaza (prva faza diobe)	Dvokromatidni kromosomi se spiraliziraju, nukleoli se otapaju, centrioli divergiraju, nuklearna membrana se otapa, formiraju se vretenasta vlakna
Faze mitoze	Metafaza (faza nakupljanja kromosoma)	Vretenaste niti pričvršćuju se na centromere kromosoma, dvokromatidni kromosomi koncentrirani su na ekvatoru stanice
	Anafaza (faza divergencije kromosoma)	Centromeri se dijele, pojedinačni kromatidni kromosomi rastegnuti su nitima vretena do polova stanice
	Telofaza (završna faza diobe)	Jednokromatidni kromosomi se despiraliziraju, formira se jezgrica, obnavlja se nuklearna ovojnica, počinje se stvarati pregrada između stanica na ekvatoru, rastvaraju se niti fisijskog vretena

Značajke mitoze u biljaka i životinja

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

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. U međufazi, ostalo organski spojevi. Proces sinteze je najintenzivniji u sintetskom razdoblju interfaze. U to vrijeme, nuklearne kromatide se udvostruče, akumulira se energija koja će se koristiti tijekom diobe. Povećava se i broj staničnih organela i centriola.

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

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

Prolazi kroz nekoliko faza. Karakterizirani su stadiji mitoze pojedinačne značajke i određeno trajanje.

Faze mitoze

Tijekom mitotske stanične diobe prolaze odgovarajuće faze mitoze: profaza, nakon nje dolazi metafaza, anafaza, završna 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. Istodobno, svaki od njih dobiva 1 kromatidu, što pomaže u održavanju konstantnosti 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, postoji povećanje broja stanica?

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

U trenutku rođenja beba u prosjeku teži 3-3,5 kg i visoka je oko 50 cm, mladunče smeđeg medvjeda čiji roditelji dosegnu težinu od 200 kg ili više ne teži više od 500 g, a maleni klokan teži manje od 1 grama. Prekrasan labud raste iz sivog neuglednog pileta, okretni punoglavac pretvara se u mirnu žabu krastaču, a golemi hrast raste iz žira posađenog u blizini kuće, koji sto godina kasnije svojom ljepotom raduje 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 jaja - procesi rasta i razvoja su nepovratni. Ova dva svojstva žive tvari međusobno su neraskidivo povezana, a temelje se na sposobnosti stanice da se dijeli i specijalizira.

Rast cilijata ili ameba 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. U procesu rasta svaka novonastala stanica mora primiti točna kopija genetski materijal, kako bi se, imajući zajednički nasljedni program organizma, specijalizirao i, obavljajući svoju specifičnu funkciju, bio 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 u isto vrijeme prenatalni 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 čiji su dio, stanice koje tvore prugaste mišićna tkiva 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, stanice epitela kože brzo umiru, dakle, u 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 stanica crijevnog epitela i 2 milijarde eritrocita. Najkraće žive stanice crijevnog epitela, čiji je životni vijek samo 1-2 dana.

Životni ciklus stanice. Razdoblje života stanice od trenutka njezine pojave u procesu diobe do smrti ili završetka sljedeće diobe nazvao životni ciklus. Stanica nastaje u procesu diobe matične stanice i nestaje tijekom vlastite diobe ili smrti. Duljina životnog ciklusa različite stanice uvelike varira i ovisi o vrsti stanice i uvjetima vanjsko okruženje(temperatura, prisutnost 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 stanicama crijevnog epitela glodavaca interfaza traje prosječno 15 sati, a dioba se odvija 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 svakako najviše važan proces koja se događa 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. Replikacija DNA se događa sa najveća preciznost, što je osigurano načelom komplementarnosti. Nove molekule DNA potpuno su identične kopije originala, a nakon završenog procesa umnožavanja ostaju povezane u području centromere. Molekule DNA koje nakon reduplikacije čine kromosom nazivaju se kromatide.

U točnosti procesa reduplikacije postoji duboko biološko značenje: kršenje kopiranja dovelo bi do iskrivljavanja nasljednih informacija i, kao rezultat, 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 više uopće ne bi bilo kromosoma. No, 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.

Cijeli proces mitotičke diobe uvjetno se dijeli na četiri faze: profazu, metafazu, anafazu i telofazu (slika 52).

NA profaza kromosomi se počinju aktivno spiralizirati - uvijati i dobiti kompaktan oblik. Kao rezultat takvog pakiranja, čitanje informacija iz DNK postaje nemoguće i sinteza RNK se zaustavlja. Spiralizacija kromosoma je preduvjet uspješno odvajanje genetskog materijala između stanica kćeri. Zamislite neku malu sobu, čiji je cijeli volumen ispunjen sa 46 niti, ukupna dužina koje su stotine tisuća puta veće od veličine ove sobe. Ovo je jezgra ljudske stanice. U procesu reduplikacije svaki se kromosom udvostručuje, a već imamo 92 zapletene niti u istom volumenu. Gotovo ih je nemoguće jednako podijeliti, a da se ne zabune i ne 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.

Do kraja profaze nuklearna membrana se raspada, a vretenasta vlakna rastežu se između polova stanice - aparat koji osigurava ravnomjernu raspodjelu kromosoma.

NA metafaza spiralizacija kromosoma postaje maksimalna, a kompaktni kromosomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini stanice. U ovoj se fazi jasno vidi da se svaki kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide spojene na centromeri. Vlakna vretena pričvršćena su za centromeru.

Anafaza teče vrlo brzo. Centromeri se cijepaju na dva dijela i od tog trenutka sestrinske kromatide postaju neovisni kromosomi. Vretenasta vlakna pričvršćena na centromere vuku kromosome do polova stanice.

Na pozornici telofaza kromosomi kćeri, skupljeni na polovima stanice, odmotavaju se i rastežu. Ponovno se pretvaraju u kromatin i postaju slabo vidljivi u svjetlosnom mikroskopu. Nove nuklearne membrane stvaraju se oko kromosoma na oba pola stanice. Formiraju se dvije jezgre koje sadrže iste diploidne setove kromosoma.

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

Mitoza završava diobom citoplazme. Istodobno s divergencijom kromosoma, organele stanice približno su ravnomjerno raspoređene duž 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 stanici. NA 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? Koje je značenje ovog procesa?

3. Što je priprema stanice za mitozu?

4. Opišite sekvencijalno faze mitoze.

5. Koji je biološki značaj mitoze?

<<< Назад

Naprijed >>>