Mi a mitotikus osztódás? Mit tanultunk? Ebből a rövid megfontolásból világos, hogy a mitózis fő jellemzője általában az orsószerkezetek megjelenése, amelyek különböző struktúrák központjaihoz kapcsolódnak.
Mitózis- Ez a leggyakoribb módja az eukarióta sejtek osztódásának. A mitózis során a két létrejövő sejt genomja azonos egymással, és egybeesik az eredeti sejt genomjával.
A mitózis az utolsó és általában a legrövidebb szakasz sejtciklus. A végével életciklus A sejtek véget érnek, és két újonnan képződött sejt ciklusa megkezdődik.
A diagram a sejtciklus szakaszainak időtartamát szemlélteti. Az M betű mitózist jelöl. Legnagyobb sebesség Mitózis a csírasejtekben figyelhető meg, a legkisebb a nagy differenciálódású szövetekben, ha sejtjeik osztódnak egyáltalán.
Bár a mitózist a G 1, S és G 2 periódusokból álló interfázistól függetlenül tekintjük, a felkészülés pontosan ebben történik. A legtöbb fontos pont olyan DNS-replikáció, amely a szintetikus (S) periódusban megy végbe. A replikáció után minden kromoszóma már két egyforma kromatidából áll. Teljes hosszukban közel vannak egymáshoz, és a kromoszóma centromerájánál kapcsolódnak egymáshoz.
Az interfázis során a kromoszómák a sejtmagban helyezkednek el, és vékony, nagyon hosszú kromatinszálak gubancát alkotják, amelyek csak elektronmikroszkóp alatt láthatók.
A mitózisnak számos egymást követő fázisa van, amelyeket szakaszoknak vagy periódusoknak is nevezhetünk. A mérlegelés klasszikus egyszerűsített változatában négy fázist különböztetnek meg. Ez profázis, metafázis, anafázis és telofázis. Gyakran több fázist különböztetnek meg: prometafázis(profázis és metafázis között), preprophase(növényi sejtekre jellemző, megelőzi a profázist).
A mitózishoz kapcsolódó másik folyamat az citokinézis, amely főleg a telofázis időszakában fordul elő. Azt mondhatjuk, hogy a citokinézis mintegy szerves része telofázisok, vagy mindkét folyamat párhuzamosan megy végbe. A citokinézis az anyasejt citoplazmájának (de nem magjának!) szétválását jelenti. Az atommaghasadást nevezik kariokinézis, és megelőzi a citokinézist. A mitózis során azonban magosztódás nem következik be, mert először az egyik, a szülő, szétesik, majd két új jön létre, a leány.
Vannak esetek, amikor kariokinézis fordul elő, de citokinézis nem. Ilyen esetekben többmagvú sejtek képződnek.
Magának a mitózisnak és fázisainak időtartama egyéni, és a sejt típusától függ. Általában a profázis és a metafázis a leghosszabb időszakok.
A mitózis átlagos időtartama körülbelül két óra. Az állati sejtek általában gyorsabban osztódnak, mint a növényi sejtek.
Az eukarióta sejtek osztódása során szükségszerűen létrejön egy bipoláris hasadási orsó, amely mikrotubulusokból és kapcsolódó fehérjékből áll. Neki köszönhetően ez megtörténik egyenlő elosztásörökletes anyag a leánysejtek között.
Az alábbiakban a sejtben a mitózis különböző fázisaiban lezajló folyamatokat ismertetjük. Az egyes következő fázisokba való átmenetet a sejtben speciális biokémiai vezérlőpontok szabályozzák, amelyek „ellenőrzik”, hogy minden rendben van-e szükséges folyamatokat helyesen lettek kitöltve. Ha vannak hibák, az osztás leállhat, vagy nem. Ez utóbbi esetben kóros sejtek jelennek meg.
A mitózis fázisai
A profázisban a következő folyamatok mennek végbe (többnyire párhuzamosan):
A kromoszómák kondenzálódnak
A sejtmagok eltűnnek
A nukleáris burok szétesik
Két orsópólus alakul ki
A mitózis a kromoszómák lerövidülésével kezdődik. Alkotó kromatidpárjaik spiráloznak, aminek következtében a kromoszómák erősen megrövidülnek, megvastagodnak. A profázis vége felé fénymikroszkóp alatt láthatók.
A magvak eltűnnek, mert a kromoszómák őket alkotó részei (nukleoláris szervezők) már spirális formában vannak, ezért inaktívak és nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ezenkívül a nukleoláris fehérjék szétesnek.
Állati sejtekben és alsóbb növények A sejtközpont centrioljai a sejt pólusaihoz térnek el és kinyúlnak mikrotubulus szervező központok. Habár magasabb rendű növények Nincsenek centriolák, mikrotubulusok is kialakulnak.
A rövid (asztrális) mikrotubulusok kezdenek eltávolodni az egyes szerveződési központoktól. Csillagszerű szerkezet alakul ki. Növényekben nem termelődik. Osztópólusaik szélesebbek, a mikrotubulusok nem kis, hanem viszonylag széles területről bukkannak elő.
A nukleáris burok kis vakuólumokra bontása a profázis végét jelzi.
Jobb oldalon a mikrofotón zöld a mikrotubulusok, a kromoszómák kékkel, a kromoszóma centromerek pirossal vannak kiemelve.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a mitózis profázisa során az EPS feldarabolódik, kis vakuolákra bomlik; A Golgi-apparátus egyedi diktioszómákra bomlik.
A prometafázis kulcsfolyamatai többnyire egymás után következnek be:
A kromoszómák kaotikus elrendezése és mozgása a citoplazmában.
Mikrotubulusokkal összekapcsolva.
A kromoszómák mozgása a sejt egyenlítői síkjába.
A kromoszómák a citoplazmában kötnek ki, és véletlenszerűen mozognak. A pólusokhoz érve nagyobb eséllyel csatlakoznak a mikrotubulus plusz végéhez. Végül az izzószál a kinetochorehoz kapcsolódik.
Egy ilyen kinetochore mikrotubulus növekedésnek indul, ami elmozdítja a kromoszómát a pólustól. Egy bizonyos ponton egy másik mikrotubulus kapcsolódik a testvérkromatid kinetohorjához, amely az osztódás másik pólusából nő ki. Ő is elkezdi nyomni a kromoszómát, de az ellenkező irányba. Ennek eredményeként a kromoszóma az Egyenlítőhöz kerül.
A kinetokorok fehérjeképződmények a kromoszómák centromerjein. Minden testvérkromatidának megvan a maga kinetokorja, amely a profázisban „érik”.
Az asztrális és kinetochores mikrotubulusok mellett vannak olyanok is, amelyek egyik pólusról a másikra mennek, mintha az egyenlítőre merőleges irányban tágítanák a sejtet.
A metafázis kezdetének jele a kromoszómák elrendezése az Egyenlítő mentén, az úgynevezett metafázis vagy egyenlítői lemez. A metafázis során jól látható a kromoszómák száma, különbségei, valamint az a tény, hogy két, a centromeren összekapcsolódó testvérkromatidából állnak.
A kromoszómákat a különböző pólusokon lévő mikrotubulusokon kiegyensúlyozott feszítő erők tartják össze.
A testvérkromatidák szétválnak, mindegyik a saját pólusa felé halad.
A pólusok távolodnak egymástól.
Az anafázis a mitózis legrövidebb fázisa. Akkor kezdődik, amikor a kromoszómák centromerei két részre válnak. Ennek eredményeként minden kromatida független kromoszómává válik, és egy pólusú mikrotubulushoz kapcsolódik. A szálak ellentétes pólusokra „húzzák” a kromatidákat. Valójában a mikrotubulusokat szétszerelik (depolimerizálják), azaz lerövidítik.
Az állati sejtek anafázisában nemcsak a leánykromoszómák mozognak, hanem maguk a pólusok is. Más mikrotubulusok hatására szétnyomnak, asztrális mikrotubulusok tapadnak a membránokhoz és „húznak is”.
A kromoszóma mozgása leáll
A kromoszómák dekondenzálódnak
Nukleolusok jelennek meg
A nukleáris membrán helyreáll
A legtöbb mikrotubulus eltűnik
A telofázis akkor kezdődik, amikor a kromoszómák mozgása leáll, és a pólusoknál megáll. Despirálnak, hosszúká és cérnaszerűvé válnak.
Az orsó mikrotubulusai a pólusoktól az egyenlítőig, azaz a mínusz végüktől elpusztulnak.
A kromoszómák körül nukleáris burok jön létre a membrán vezikulák fúziójával, amelyekbe az anyai sejtmag és az EPS a profázisban felbomlott. Mindegyik póluson saját leánymag képződik.
Ahogy a kromoszómák szétesnek, a nukleoláris szervezők aktívvá válnak, és nukleolusok jelennek meg.
Az RNS szintézis újraindul.
Ha a pólusoknál lévő centriolok még nincsenek párosítva, akkor mindegyik közelébe egy pár épül. Így minden póluson újra létrejön a saját sejtközpontja, amely a leánysejtbe kerül.
A telofázis jellemzően a citoplazma elválasztásával, azaz citokinézissel ér véget.
A citokinézis már anafázisban elkezdődhet. A citokinézis kezdetére a sejtszervecskék viszonylag egyenletesen oszlanak el a pólusokon.
A növényi és állati sejtek citoplazmájának szétválása különböző módon történik.
Az állati sejtekben a rugalmasság miatt a sejt egyenlítői részében lévő citoplazma membrán befelé kezd kidudorodni. Barázda képződik, amely végül bezárul. Más szóval, az anyasejt ligációval osztódik.
BAN BEN növényi sejtek A telofázis során az orsószálak nem tűnnek el az egyenlítőn. Közelebb lépnek hozzá citoplazmatikus membrán, számuk növekszik és kialakulnak phragmoplaszt. Rövid mikrotubulusokból, mikrofilamentumokból és az EPS részeiből áll. Ide költöznek a riboszómák, a mitokondriumok és a Golgi komplexum. A Golgi-vezikulák és tartalmuk az egyenlítőn a leánysejtek medián sejtlemezét, sejtfalát és membránját alkotják.
A mitózis jelentése és funkciói
A mitózis biztosítja a genetikai stabilitást: a genetikai anyag pontos reprodukciója több generáción keresztül. Az új sejtek magjai ugyanannyi kromoszómát tartalmaznak, mint az eredeti sejt, és ezek a kromoszómák pontos másolatok szülői (kivéve persze, ha mutációk keletkeztek). Más szavakkal, a leánysejtek genetikailag azonosak az anyasejttel.
A mitózis azonban számos más fontos funkciót is ellát:
magasság többsejtű szervezet,
különböző szövetek sejtjeinek pótlása többsejtű szervezetekben,
Egyes fajoknál előfordulhat a testrészek regenerációja.
Ez egy folyamatos folyamat, amelynek minden szakasza észrevétlenül átmegy az utána következőbe. A mitózisnak négy szakasza van: profázis, metafázis, anafázis és telofázis (1. ábra). A mitózis tanulmányozása során a fő hangsúly a kromoszómák viselkedésén van.
Prophase . A mitózis első szakaszának - a profázisnak - kezdetén a sejtek megőrzik ugyanazt a megjelenést, mint az interfázisban, csak a sejtmag növekszik észrevehetően, és kromoszómák jelennek meg benne. Ebben a fázisban világos, hogy minden kromoszóma két kromatidából áll, amelyek egymáshoz képest spirálisan csavarodnak. A kromatidák a belső spiralizációs folyamat következtében rövidülnek és megvastagodnak. A kromoszóma gyengén színű és kevésbé kondenzált régiója kezd kirajzolódni - a centroméra, amely két kromatidot köt össze, és minden kromoszómán egy szigorúan meghatározott helyen található.
A profázis során a sejtmagok fokozatosan szétesnek: a magmembrán is tönkremegy, a kromoszómák a citoplazmába kerülnek. A késői profázisban (prometafázis) intenzíven kialakul a sejt mitotikus apparátusa. Ekkor a centriol osztódik, és a leány centriolák szétszóródnak a sejt ellentétes végein. Vékony sugár alakú szálak nyúlnak ki mindegyik centriólumból; a centriolok között orsószálak képződnek. Kétféle filament létezik: orsóhúzó szálak, amelyek a kromoszómák centromereihez kapcsolódnak, és támasztószálak, amelyek összekötik a sejt pólusait.
Amikor a kromoszómák összehúzódása eléri maximális mértékét, rövid rúd alakú testekké alakulnak, és a sejt egyenlítői síkjába irányulnak.
Metafázis . A metafázisban a kromoszómák teljesen a sejt egyenlítői síkjában helyezkednek el, és az úgynevezett metafázis- vagy ekvatoriális lemezt alkotják. Az egyes kromoszómák centroméra, amely mindkét kromatidát összetartja, szigorúan a sejt egyenlítőjében helyezkedik el, és a kromoszómák karjai többé-kevésbé párhuzamosan húzódnak az orsószálakkal.
A metafázisban az egyes kromoszómák alakja és szerkezete egyértelműen kiderül, a mitotikus apparátus kialakulása véget ér, és a húzószálak a centromerekhez kapcsolódnak. A metafázis végén egy adott sejt összes kromoszómájának egyidejű osztódása következik be (és a kromatidák két teljesen külön leánykromoszómává alakulnak).
Anafázis. Közvetlenül a centromer osztódása után a kromatidák taszítják egymást, és a sejt ellentétes pólusai felé mozognak. Minden kromatida egyszerre kezd el mozogni a pólusok felé. A centromerek fontos szerepet játszanak a kromatidák orientált mozgásában. Az anafázisban a kromatidákat testvérkromoszómáknak nevezik.
A testvérkromoszómák anafázisban történő mozgása két folyamat kölcsönhatása révén megy végbe: a húzószálak összehúzódása és a mitotikus orsó tartószálainak megnyúlása.
Telofázis. A telofázis kezdetén a testvérkromoszómák mozgása véget ér, és tömör képződmények és vérrögök formájában a sejt pólusaira koncentrálódnak. A kromoszómák despirálnak és elvesztik látszólagos egyéniségüket. Minden egyes leánymag körül nukleáris burok képződik; a sejtmagvak ugyanolyan mennyiségben állnak helyre, mint az anyasejtben. Ezzel befejeződik a nukleáris osztódás (kariokinézis) és kialakulása sejt membrán. A telofázisban a leánymagok kialakulásával egyidejűleg az eredeti anyasejt teljes tartalmának osztódása vagy citokinézis következik be.
Amikor egy sejt osztódik, egy szűkület vagy barázda jelenik meg a felületén az Egyenlítő közelében. Fokozatosan mélyíti és felosztja a citoplazmát
két leánysejt, amelyek mindegyikének van egy sejtmagja.
A mitózis folyamata során egy anyasejtből két leánysejt keletkezik, amelyek ugyanazt a kromoszómakészletet tartalmazzák, mint az eredeti sejt.
1. ábra Mitózis diagram
A mitózis biológiai jelentősége . Alapok biológiai jelentősége A mitózis a kromoszómák pontos eloszlásából áll két leánysejt között. A szabályos és rendezett mitotikus folyamat biztosítja a genetikai információ átvitelét az egyes leánymagokba. Ennek eredményeként minden egyes leánysejt genetikai információt tartalmaz a szervezet összes jellemzőjéről.
A meiózis a mag egy speciális osztódása, amely egy tetrád kialakulásával végződik, azaz. négy sejt haploid kromoszómakészlettel. Az ivarsejtek meiózissal osztódnak.
A meiózis két sejtosztódásból áll, amelyekben a kromoszómák száma felére csökken, így az ivarsejtek feleannyi kromoszómát kapnak, mint a test többi sejtje. Amikor két ivarsejt egyesül a megtermékenyítés során, a kromoszómák normális száma helyreáll. A kromoszómaszám csökkenése a meiózis során nem véletlenszerűen, hanem teljesen természetes módon következik be: az egyes kromoszómapárok tagjai különböző leánysejtekbe oszlanak szét. Ennek eredményeként minden ivarsejt egy-egy kromoszómát tartalmaz minden párból. Ezt hasonló vagy homológ kromoszómák páronkénti összekapcsolásával érik el (azonos méretűek és formájúak, és hasonló géneket tartalmaznak), és a pár tagjainak ezt követő divergenciájával, amelyek mindegyike az egyik pólushoz megy. A homológ kromoszómák konvergenciája során crossing over is előfordulhat, pl. gének kölcsönös cseréje a homológ kromoszómák között, ami növeli a kombinatív variabilitás szintjét.
A meiózisban számos olyan folyamat játszódik le, amelyek fontosak a tulajdonságok öröklődésében: 1) redukció - a sejtekben a kromoszómák számának felére csökkentése; 2) homológ kromoszómák konjugációja; 3) átkelés; 4) a kromoszómák véletlenszerű divergenciája a sejtekbe.
A meiózis két egymást követő osztódásból áll: az elsőt, amely egy haploid kromoszómakészlettel rendelkező mag kialakulását eredményezi, redukciónak nevezik; a második felosztást egyenletnek nevezik, és mitózisként megy végbe. Mindegyikben megkülönböztetünk profázist, metafázist, anafázist és telofázist (2. ábra). Az első osztódás fázisait általában Ι számmal jelöljük, a másodikat - P. Az Ι és P osztódások között a sejt interkinézis állapotban van (latin inter - között + gr. kinesis - mozgás). Az interfázistól eltérően az interkinézis során a DNS nem replikálódik, és a kromoszómaanyag nem duplázódik meg.
2. ábra Meiózis diagram
Csökkentő felosztás
I. próféta
A meiózis fázisa, amely során a kromoszómaanyag komplex szerkezeti átalakulásai következnek be. Hosszabb, és több egymást követő szakaszból áll, amelyek mindegyikének megvannak a saját jellegzetes tulajdonságai:
– leptoten – leptonema (szálak összekapcsolódása) stádiuma. Az egyes szálakat - kromoszómákat - monovalenseknek nevezzük. A meiózisban lévő kromoszómák hosszabbak és vékonyabbak, mint a mitózis legkorábbi szakaszában lévő kromoszómák;
– zigotén – zigonema stádium (szálak összekapcsolódása). Megtörténik a homológ kromoszómák konjugációja vagy szinapszisa (párokba kapcsolás), és ez a folyamat nem csak homológ kromoszómák között megy végbe, hanem a homológok pontosan megfelelő egyedi pontjai között. A konjugáció eredményeként bivalensek keletkeznek (páronként összekapcsolódó homológ kromoszómák komplexei), amelyek száma megfelel a haploid kromoszómakészletnek.
A szinapszis a kromoszómák végéről jön létre, így a homológ gének elhelyezkedése az egyik vagy a másik kromoszómán egybeesik. Mivel a kromoszómák megkétszereződnek, a kétértékű kromoszómában négy kromatid található, amelyek mindegyike végül kromoszómának bizonyul.
– pachytene – pachynema stádiuma (vastag filamentumok). A mag és a mag méretei nőnek, a bivalensek rövidülnek és megvastagodnak. A homológok kapcsolata olyan szorossá válik, hogy nehéz megkülönböztetni két különálló kromoszómát. Ebben a szakaszban a kromoszómák keresztezése vagy keresztezése történik;
– diplotén – a diplonéma stádiuma (kettős szál), vagy négy kromatid stádiuma. A kétértékű kromoszómák mindegyik homológ kromoszómája két kromatidra hasad, így a bivalens négy kromatidot tartalmaz. Bár a kromatidák tetradjai helyenként eltávolodnak egymástól, máshol szorosan érintkeznek egymással. Ebben az esetben a különböző kromoszómák kromatidái X-alakú alakzatokat alkotnak, amelyeket chiasmatának neveznek. A kiazmus jelenléte tartja össze az egyértékűeket.
A kétértékű kromoszómák folyamatos rövidülésével és ennek megfelelően megvastagodásával egyidejűleg kölcsönös taszításuk – divergenciájuk – következik be. A kapcsolat csak a dekuszkáció síkjában - a chiasmatában - megmarad. A kromatidák homológ régióinak cseréje befejeződött;
– a diakinézist a diplotén kromoszómák maximális megrövidülése jellemzi. A homológ kromoszómák bivalensei a sejtmag perifériájára terjednek ki, így könnyen megszámolhatók. A nukleáris burok töredékei és a magvak eltűnnek. Ezzel befejeződik az 1. próba.
Metafázis I
– a magmembrán eltűnésének pillanatától kezdődik. A mitotikus orsó kialakulása befejeződött, a bivalensek a citoplazmában az egyenlítői síkban helyezkednek el. A kromoszóma centromerek a mitotikus orsóhoz kapcsolódnak, de nem osztódnak.
Anafázis I
– a homológ kromoszómák közötti kapcsolat teljes feloldása, egymásból való taszítása és a különböző pólusokhoz való divergenciája jellemzi.
Vegye figyelembe, hogy a mitózis során az egykromatid kromoszómák a pólusokhoz tértek el, amelyek mindegyike két kromatidából áll.
Így az anafázis alatt történik a redukció – a kromoszómák számának megőrzése.
Telofázis I
– nagyon rövid életű és rosszul különül el az előző fázistól. Az 1. telofázisban két leánymag képződik.
Interkinézis
Ez egy rövid nyugalmi állapot 1 és 2 hadosztály között. A kromoszómák gyengén despiralizáltak, a DNS-replikáció nem megy végbe, mivel minden kromoszóma már két kromatidából áll. Az interkinézis után kezdődik a második osztódás.
A hármas osztódás mindkét leánysejtben ugyanúgy történik, mint a mitózisban.
P próféta
A sejtek magjában jól láthatóak a kromoszómák, amelyek mindegyike két kromatidából áll, amelyeket centromer köt össze. Meglehetősen vékony szálaknak tűnnek, amelyek a mag kerülete mentén helyezkednek el. A P profázis végén a magburok feldarabolódik.
Metafázis P
Mindegyik cellában befejeződik az osztódási orsó kialakulása. A kromoszómák az Egyenlítő mentén helyezkednek el. Az orsószálak a kromoszómák centromereihez kapcsolódnak.
Anafázis P
A centromerek osztódnak, és a kromatidák általában gyorsan mozognak a sejt ellentétes pólusaira.
Telofázis P
A testvérkromoszómák a sejtpólusokon koncentrálódnak és despiralizálódnak. Kialakul a sejtmag és a sejtmembrán. A meiózis négy, haploid kromoszómakészlettel rendelkező sejt képződésével ér véget.
A meiózis biológiai jelentősége
A mitózishoz hasonlóan a meiózis is biztosítja a genetikai anyag pontos eloszlását a leánysejtekben. De a mitózissal ellentétben a meiózis a kombinatív variabilitás szintjének növelésének eszköze, ami két okkal magyarázható: 1) a kromoszómák szabad, véletlenszerű kombinációja fordul elő a sejtekben; 2) átkelés, ami új génkombinációk megjelenéséhez vezet a kromoszómákon belül.
Az osztódó sejtek minden következő generációjában a fenti okok következtében új génkombinációk jönnek létre az ivarsejtekben, és amikor az állatok szaporodnak, a szülők új génkombinációi alakulnak ki utódaikban. Ez minden alkalommal új lehetőségeket nyit meg a szelekció és a genetikailag eltérő formák létrehozása előtt, ami lehetővé teszi, hogy egy állatcsoport változó környezeti feltételek mellett is létezzen.
Így a meiózis a genetikai alkalmazkodás egyik eszköze, amely generációkon keresztül növeli az egyedek létezésének megbízhatóságát.
Idő egyikről a másikra. Ez két egymást követő szakaszban zajlik - interfázisban és magában a felosztásban. Ennek a folyamatnak az időtartama változó és a sejt típusától függ.
Az interfázis két sejtosztódás közötti időszak, az utolsó osztódástól a sejt elhalásáig vagy osztódási képességének elvesztéséig tartó idő.
Ebben az időszakban a sejt növekszik és megkétszerezi DNS-ét, valamint a mitokondriumokat és a plasztidokat. Mások is áthaladnak az interfázison szerves vegyületek. A szintézis folyamata legintenzívebben az interfázis szintetikus periódusában megy végbe. Ekkor a nukleáris kromatidák megduplázódnak, energia halmozódik fel, amelyet az osztódás során használnak fel. Növekszik a sejtszervecskék és centriolák száma is.
Az interfázis a sejtciklus közel 90%-át foglalja el. Ezt követően mitózis következik be, amely az eukarióták (olyan szervezetek, amelyek sejtjei kialakult magot tartalmaznak) sejtosztódásának fő módszere.
A mitózis során a kromoszómák tömörülnek, és egy speciális apparátus jön létre, amely felelős a egyenletes eloszlásörökletes információ a sejtek között, amelyek e folyamat eredményeként képződnek.
Ez több szakaszban történik. A mitózis szakaszait jellemzik egyéni jellemzőkés egy bizonyos időtartam.
A mitózis fázisai
A mitotikus sejtosztódás során a mitózis megfelelő fázisai mennek keresztül: profázis, majd metafázis, anafázis, és a végső fázis a telofázis.
A mitózis fázisait a következő jellemzők jellemzik:
Mi a mitózis folyamatának biológiai jelentősége?
A mitózis fázisai hozzájárulnak az örökletes információk pontos átviteléhez a leánysejtekhez, függetlenül az osztódások számától. Ebben az esetben mindegyikük 1 kromatidot kap, ami segít fenntartani a kromoszómák állandó számát az osztódás eredményeként képződő összes sejtben. A mitózis biztosítja a genetikai anyag stabil halmazának átvitelét.
1. Határozza meg a sejt élet- és mitotikus ciklusait!
Életciklus- a sejt osztódásának eredményeként történő megjelenésétől a haláláig vagy a következő osztódásig eltelt idő.
Mitotikus ciklus- egy sor szekvenciális és egymással összefüggő folyamatok a sejt osztódásra való felkészítése során, valamint maga a mitózis során.
2. Válaszoljon arra, hogy miben tér el a „mitózis” fogalma a „mitózisos ciklus” fogalmától!
A mitotikus ciklus magában foglalja magát a mitózist és a sejtosztódásra való felkészítés szakaszait, míg a mitózis csak sejtosztódás.
3. Sorolja fel a mitotikus ciklus periódusait!
1. a DNS-szintézis előkészítésének időszaka (G1)
2. DNS szintézis periódusa (S)
3. a sejtosztódásra való felkészülés időszaka (G2)
4. A mitózis biológiai jelentőségének bővítése.
A mitózis során a leánysejtek az anyasejttel azonos diploid kromoszómakészletet kapnak. A szervek szerkezetének állandósága és megfelelő működése lehetetlen lenne a genetikai anyag azonos készletének fenntartása nélkül a sejtgenerációkban. A mitózis biztosítja embrionális fejlődés, növekedés, szövetek helyreállítása károsodás után, a szövetek szerkezeti integritásának megőrzése a sejtek folyamatos elvesztésével a működésük során.
5. Jelölje meg a mitózis fázisait, és készítsen vázlatos rajzokat, amelyek tükrözik a sejtben a mitózis egy bizonyos fázisában bekövetkező eseményeket. Töltse ki a táblázatot.
A mitózis fázisának neve Sematikus rajz 1. Prophase 2. Metafázis 3. Anafázis 4. Telofázis Egy növényi sejtben
Az osztódásnak két módja van: 1) a leggyakoribb, teljes osztódás a mitózis (nem közvetlen felosztás) és 2) amitózis (közvetlen osztódás). A mitotikus osztódás során a citoplazma átrendeződik, a magmembrán elpusztul, kromoszómák jelennek meg. A sejt életében van magának a mitózisnak az időszaka és az osztódások közötti intervallum, amelyet interfázisnak neveznek. Az interfázis (nem osztódó cella) periódusa azonban eltérő jellegű lehet. Egyes esetekben az interfázis során a sejt működik, és egyben felkészül a következő osztódásra. Más esetekben a sejtek interfázisba lépnek, működnek, de már nincsenek felkészülve az osztódásra. Egy összetett többsejtű szervezet részeként számos sejtcsoport van, amely elvesztette osztódási képességét. Ezek közé tartozik pl. idegsejtek. A sejt mitózisra való felkészítése interfázisban történik. A folyamat főbb jellemzőinek elképzeléséhez emlékezzen a sejtmag szerkezetére.
Hagymasejtek a sejtciklus különböző fázisaiban
Alapvető szerkezeti egység A magok DNS-ből és fehérjéből álló kromoszómák. Az élő, nem osztódó sejtek magjában az egyes kromoszómák általában megkülönböztethetetlenek, de a kromatin nagy része, amely a festett készítményekben vékony szálak vagy különböző méretű szemcsék formájában található, kromoszómáknak felel meg. Egyes sejtekben az egyes kromoszómák jól láthatóak az interfázisú sejtmagban, például a fejlődő megtermékenyített petesejt gyorsan osztódó sejtjeiben és egyes protozoonok magjaiban. BAN BEN különböző időszakok A sejt élete során a kromoszómák ciklikus változásokon mennek keresztül, amelyek egyik osztódásról a másikra követhetők. A mitózis során a kromoszómák megnyúlt, sűrű testek, amelyek hossza mentén két szálat lehet megkülönböztetni - DNS-t tartalmazó kromatidokat, amelyek a kromoszóma megkettőződésének eredménye. Minden kromoszómának van egy elsődleges szűkülete vagy centroméra. A kromoszómának ez a leszűkített része elhelyezkedhet akár a közepén, akár közelebb az egyik végéhez, de minden egyes kromoszómánál a helye szigorúan állandó. A mitózis során a kromoszómák és kromatidák szorosan összetekeredő szálak (tekercses vagy kondenzált állapot). Az interfázisú sejtmagban a kromoszómák erősen megnyúltak, azaz despiralizáltak, így nehéz megkülönböztetni őket. Következésképpen a kromoszómaváltozások ciklusa a spiralizációból áll, amikor rövidülnek, megvastagodnak és jól megkülönböztethetővé válnak, valamint a despiralizációból, amikor erősen megnyúlnak, összefonódnak, és ekkor lehetetlenné válik mindegyik külön megkülönböztetése. A spiralizáció és a despiralizáció összefügg a DNS aktivitásával, mivel csak despiralizált állapotban működik. Az információkiadás, az RNS képződése a DNS-en helikális állapotban, azaz mitózis során leáll. Azt, hogy a nem osztódó sejt magjában kromoszómák vannak, a DNS mennyiségének, a kromoszómák számának állandósága és az osztódástól az osztódásig tartó egyéniségének megőrzése is bizonyítja.
A sejt felkészítése a mitózisra. Az interfázis során számos folyamat játszódik le, amelyek lehetővé teszik a mitózist. Nevezzük meg közülük a legfontosabbakat: 1) centriolák kettősek, 2) kromoszómák kettősek, i.e. a DNS és a kromoszómális fehérjék mennyisége, 3) szintetizálódnak azok a fehérjék, amelyekből az akromatin orsó épül, 4) energia halmozódik fel ATP formájában, amelyet az osztódás során fogyasztanak el, 5) a sejtnövekedés véget ér. A DNS-szintézis és a kromoszóma-duplikáció elsődleges fontosságú a sejt mitózisra való felkészítésében. A kromoszóma-duplikáció elsősorban a DNS-szintézishez és a kromoszómafehérjék egyidejű szintéziséhez kapcsolódik. A duplázási folyamat 6-10 óráig tart, és eltart középső része interfázis. A kromoszóma duplikációja úgy megy végbe, hogy a DNS minden egyes régi szála egy másodikat épít. Ez a folyamat szigorúan rendezett, és több ponttól kezdve az egész kromoszómán átterjed.
Mitózis
A mitózis a növények és állatok sejtosztódásának univerzális módszere, amelynek fő lényege a megkettőződött kromoszómák pontos elosztása a két létrejövő leánysejt között. A sejt osztódásra való felkészítése, amint látjuk, az interfázis jelentős részét foglalja el, és a mitózis csak akkor kezdődik, amikor a sejtmagban és a citoplazmában a felkészülés teljesen befejeződött. Az egész folyamat négy szakaszra oszlik. Ezek közül az első, a profázis során a centriolák szétválnak, és ellentétes irányban kezdenek szétválni. Körülöttük a citoplazmából akromatikus szálak képződnek, amelyek a centriolákkal együtt akromatikus orsót alkotnak. Amikor a centriolák divergenciája véget ér, az egész sejt polárisnak bizonyul, mindkét centriól ellentétes póluson helyezkedik el, és a középső síkot nevezhetjük egyenlítőnek. Az akromatin orsó filamentumai a centrioloknál összefolynak, és széles körben helyezkednek el az egyenlítőnél, orsó alakúak. A citoplazmában egy orsó kialakulásával egyidejűleg a sejtmag duzzadni kezd, és jól látható benne egy megvastagodott szálak - kromoszómák - golyója. A profázis során a kromoszómák spiráloznak, ami megrövidül és megvastagodik. A profázis a magmembrán feloldásával ér véget, és a kromoszómák a citoplazmában helyezkednek el. Jelenleg világos, hogy minden kromoszóma már kettős. Aztán jön a második fázis – a metafázis. A kezdetben véletlenszerűen elrendezett kromoszómák az Egyenlítő felé kezdenek mozogni. Általában mindegyik ugyanabban a síkban, a centrioloktól egyenlő távolságra helyezkedik el. Ekkor az orsószálak egy része a kromoszómákhoz kapcsolódik, míg másik részük még folyamatosan az egyik centriolától a másikig nyúlik - ezek a tartószálak. A vontatási vagy kromoszómális szálak a centromerekhez (a kromoszómák elsődleges szűkületei) kapcsolódnak, de emlékeznünk kell arra, hogy mind a kromoszómák, mind a centromerek már kétszeresek. A pólusokból kihúzó szálak azokhoz a kromoszómákhoz kapcsolódnak, amelyek közelebb vannak hozzájuk. Rövid szünet következik. Ez központi része mitózis, amely után kezdődik a harmadik fázis - anafázis. Az anafázis során az orsószálak összehúzódni kezdenek, és a kromoszómákat különböző pólusokhoz húzzák. Ebben az esetben a kromoszómák passzívan viselkednek, hajtűként meghajolva, centromerekkel haladnak előre, amelyeket egy orsószál húz. Az anafázis kezdetén a citoplazma viszkozitása csökken, ami hozzájárul a kromoszómák gyors mozgásához. Következésképpen az orsószálak biztosítják a kromoszómák pontos divergenciáját (interfázisban megkétszerezve) a sejt különböző pólusaihoz. A mitózis véget ér utolsó szakasza- telofázis. A pólusokhoz közeledő kromoszómák szorosan összefonódnak egymással. Ezzel egyidejűleg megnyúlásuk (despiralizáció) kezdődik, és lehetetlenné válik az egyes kromoszómák megkülönböztetése. A citoplazmából fokozatosan nukleáris membrán képződik, a sejtmag megduzzad, megjelenik egy mag, és helyreáll az interfázisú sejt korábbi szerkezete.
