Mi a mitotikus osztódás. Mit tanultunk? Ebből a rövid megfontolásból kitűnik, hogy a mitózis fő jellemzője általában a hasadási orsós struktúrák kialakulása, amelyek különböző struktúrák struktúráival összefüggésben jönnek létre.
Mitózis az eukarióta sejtek osztódásának leggyakoribb módja. 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 a mitózist jelenti. Csúcssebesség mitózis figyelhető meg a csírasejtekben, a legkisebb - a nagyfokú differenciálódású szövetekben, ha sejtjeik egyáltalán osztódnak.
Bár a mitózist a G 1, S és G 2 periódusokból álló interfázistól függetlenül tekintjük, a felkészülés pontosan ebben történik. a legtöbben fontos pont A szintetikus (S) periódusban végbemenő DNS-replikáció. A replikáció után minden kromoszóma két azonos kromatidából áll. Teljes hosszukban közel vannak egymáshoz, és a kromoszóma centromerének régiójában kapcsolódnak egymáshoz.
Az interfázisban a kromoszómák a sejtmagban helyezkednek el, és vékony, nagyon hosszú kromatinszálak gubancát alkotják, amelyek csak elektronmikroszkóp alatt láthatók.
A mitózisban számos egymást követő fázist különböztetnek meg, 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. Elmondható, hogy a citokinézis olyan, szerves része telofázis, vagy mindkét folyamat párhuzamosan fut. A citokinézis alatt a szülősejt citoplazmájának (de nem magjának!) osztódását értjük. Az atommaghasadást nevezik kariokinézis, és megelőzi a citokinézist. A mitózis során azonban, mint olyan, a magosztódás nem következik be, mert először az egyik szétesik - a szülő, majd két új jön létre - a leány.
Vannak esetek, amikor a kariokinézis előfordul, de a citokinézis nem. Ilyen esetekben többmagvú sejtek képződnek.
Magának a mitózisnak és fázisainak időtartama egyéni és a sejttípustól 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 kialakul egy bipoláris hasadási orsó, amely mikrotubulusokból és a hozzájuk kapcsolódó fehérjékből áll. Köszönet neki, egyenlő elosztásörökletes anyag a leánysejtek között.
Az alábbiakban a sejtben a mitózis különböző fázisaiban végbemenő folyamatok leírását adjuk. Az egyes következő fázisokba való átmenetet a sejtben speciális biokémiai ellenőrző pontok szabályozzák, amelyekben „ellenőrzik”, hogy minden szükséges folyamatokat helyesen lettek kitöltve. Ha hibák vannak, az osztás leállhat, de nem is. Ez utóbbi esetben kóros sejtek jelennek meg.
A mitózis fázisai
A profázisban a következő folyamatok mennek végbe (többnyire párhuzamosan):
A kromoszómák kondenzálódnak
Nukleolusok eltűnnek
A nukleáris burok szétesik
Az orsó két pólusa van kialakítva
A mitózis a kromoszómák lerövidülésével kezdődik. Az őket alkotó kromatidpárok spiralizálódnak, aminek következtében a kromoszómák erősen megrövidülnek, megvastagodnak. A profázis végére fénymikroszkóp alatt láthatók.
A magvak eltűnnek, mert a kromoszómák azokat alkotó részei (nukleoláris szervezők) már spiralizált formában vannak, ezért inaktívak és nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ezenkívül a nukleoláris fehérjék lebomlanak.
állati sejtekben és alsóbb növények a sejtközpont centrioljai a sejt pólusai mentén eltérnek és kinyúlnak mikrotubulus szervező központok. Habár magasabb rendű növények nincsenek centriolák, mikrotubulusok is kialakulnak.
A rövid (asztrális) mikrotubulusok kezdenek eltávolodni az egyes szerveződési központoktól. Csillaghoz hasonló szerkezet alakul ki. A növények nem termelik. Hasadási pólusaik szélesebbek, a mikrotubulusok nem kis, hanem viszonylag széles területről bukkannak elő.
A nukleáris burok kis vakuólumokra bontása a profázis végét jelzi.
Jobb oldalon a mikrofényképen zöldben a mikrotubulusok kiemelve, a kék - a kromoszómák, a piros - a kromoszómák centromerei.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a mitózis profázisa során az EPS feldarabolódik, kis vakuolákra bomlik; A Golgi-készülék egyedi diktioszómákra bomlik.
A prometafázis kulcsfolyamatai többnyire szekvenciálisak:
A kromoszómák kaotikus elrendezése és mozgása a citoplazmában.
Csatlakozásuk mikrotubulusokhoz.
A kromoszómák mozgása a sejt egyenlítői síkjában.
A kromoszómák a citoplazmában vannak, véletlenszerűen mozognak. A pólusokhoz érve nagyobb valószínűséggel kötődnek a mikrotubulus plusz végéhez. Végül a szálat a kinetochore-hoz rögzítjük.
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 fehérjestruktúrák a kromoszómák centromerjein. Minden testvérkromatidnak megvan a maga kinetokorja, amely a profázisban érik.
Az asztrális és kinetochores mikrotubulusokon kívül vannak olyanok is, amelyek egyik pólusról a másikra mennek, mintha az egyenlítőre merőleges irányban szétrobbantanák a sejtet.
A metafázis kezdetének jele a kromoszómák elhelyezkedése az Egyenlítő mentén, az úgynevezett metafázis, vagy egyenlítői lemez. A metafázisban jól látható a kromoszómák száma, különbségei, valamint az a tény, hogy két, a centromeren összekapcsolt testvérkromatidából állnak.
A kromoszómákat a különböző pólusú mikrotubulusok kiegyensúlyozott feszítőereje tartja 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 oszlanak. Ennek eredményeként minden kromatida független kromoszómává válik, és egy pólusú mikrotubulushoz kapcsolódik. A szálak "húzzák" a kromatidákat az ellenkező pólusokra. Valójában a mikrotubulusokat szétszedik (depolimerizálják), azaz lerövidítik.
Az állati sejtek anafázisában nemcsak a leánykromoszómák mozognak, hanem maguk a pólusok is. Más mikrotubulusok miatt szétnyomódnak, asztrális mikrotubulusok tapadnak a membránokhoz, és „húznak is”.
A kromoszómák mozgása leáll
A kromoszómák dekondenzálódnak
Nukleolusok jelennek meg
A nukleáris burok helyreállt
A mikrotubulusok nagy része eltűnik
A telofázis akkor kezdődik, amikor a kromoszómák mozgása leáll, a pólusoknál megállnak. Despiralizálódnak, hosszúká és fonalassá válnak.
A hasadási orsó mikrotubulusai a pólusoktól az egyenlítőig, azaz a mínusz végüktől elpusztulnak.
A kromoszómák körül a membrán vezikulák fúziójával magburok jön létre, amelybe az anyai sejtmag és az EPS profázisban szétesik. Minden pólusnak megvan a maga leánymagja.
Ahogy a kromoszómák despiralizálódnak, a nukleoláris szervezők aktívvá válnak, és nukleolusok jelennek meg.
Az RNS szintézis újraindul.
Ha a centriolok még nincsenek párosítva a pólusoknál, akkor mindegyikük közelében egy pár készül. Így minden póluson újra létrejön a saját sejtközpontja, amely a leánysejtbe kerül.
A telofázis jellemzően a citoplazma osztódásával, azaz citokinézissel ér véget.
A citokinézis már anafázisban elkezdődhet. A citokinézis kezdetére a sejtszervecskék viszonylag egyenletesen oszlanak el a pólusok mentén.
A növényi és állati sejtek citoplazmájának osztódása különböző módon történik.
Az állati sejtekben a rugalmasság miatt a sejt egyenlítői részén lévő citoplazmatikus membrán befelé kezd kidudorodni. Barázda képződik, amely végül bezárul. Más szóval, az anyasejt ligációval osztódik.
BAN BEN növényi sejtek telofázisban az orsószálak nem tűnnek el az egyenlítőn. Közelebb lépnek hozzá citoplazmatikus membrán, számuk növekszik, és kialakulnak phragmoplaszt. Rövid mikrotubulusokból, mikrofilamentumokból, az EPS részeiből áll. Ide költöznek a riboszómák, a mitokondriumok, a Golgi komplexum. A Golgi-vezikulák és tartalmuk az egyenlítőn alkotják a leánysejtek medián sejtlemezét, sejtfalát és membránját.
A mitózis jelentése és funkciói
A mitózisnak köszönhetően biztosított a genetikai stabilitás: a genetikai anyag pontos reprodukciója több generáción keresztül. Az új sejtek magjai annyi kromoszómát tartalmaznak, amennyit a szülősejt tartalmazott, és ezek a kromoszómák pontos másolatok szülői (kivéve persze, ha mutációk történtek). Más szavakkal, a leánysejtek genetikailag azonosak a szülővel.
A mitózis azonban számos más fontos funkciót is ellát:
magasság többsejtű szervezet,
különböző szövetek sejtjeinek helyettesítése 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 vizsgálata a kromoszómák viselkedésére összpontosít.
Prophase . A mitózis első szakaszának - a profázisnak - kezdetén a sejtek megtartják ugyanazt a megjelenést, mint az interfázisban, csak a sejtmag növekszik észrevehetően, és kromoszómák jelennek meg benne. Ebben a fázisban látható, 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 feltárulni - a centromer, amely két kromatidot köt össze, és minden kromoszómában egy szigorúan meghatározott helyen található.
A profázis során a sejtmagok fokozatosan szétesnek: a magmembrán is tönkremegy, a kromoszómák a citoplazmában vannak. A késői profázisban (prometafázis) intenzíven kialakul a sejt mitotikus apparátusa. Ebben az időben a centriole osztódik, és a leány centriolák a sejt ellentétes végeihez térnek el. Vékony szálak sugarak formájában indulnak el minden centriólból; a centriolok között orsószálak képződnek. Kétféle filament létezik: az orsó húzószálai, amelyek a kromoszómák centromereihez kapcsolódnak, és támasztószálak, amelyek összekötik a sejt pólusait.
Amikor a kromoszómák redukciója eléri a maximális mértéket, rövid rúd alakú testekké alakulnak, és a sejt egyenlítői síkjába kerülnek.
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 egyenlítőjének tartományában helyezkedik el, és a kromoszómák karjai többé-kevésbé párhuzamosan húzódnak az orsószálakkal.
A metafázisban az egyes kromoszómák alakja és szerkezete jól látható, a mitotikus apparátus kialakulása befejeződött, 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 pólusaira térnek el. 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 miatt következik be: a húzás összehúzódása és a mitotikus orsó támasztószálainak meghosszabbodása.
Telofázis. A telofázis kezdetén a testvérkromoszómák mozgása véget ér, és tömör képződmények és vérrögök formájában a sejt pólusaira koncentrálódnak. A kromoszómák despiralizálódnak és elveszítik látható egyéniségüket. Minden egyes leánymag körül nukleáris burok képződik; a sejtmagok ugyanabban a mennyiségben állnak helyre, mint az anyasejtben. Ezzel befejeződik a mag osztódása (kariokinézis), sejtfal. A telofázisban a leánymagok kialakulásával egyidejűleg az eredeti anyasejt teljes tartalma elválik, vagyis citokinézis.
Amikor egy sejt osztódik, egy szűkület vagy barázda jelenik meg a felületén az Egyenlítő közelében. Fokozatosan mélyíti és felosztja a citoplazmát
két leánysejt, mindegyikben egy mag.
A mitózis folyamatában egy anyasejtből két leánysejt keletkezik, amelyek ugyanazt a kromoszómakészletet tartalmazzák, mint az eredeti sejt.
1. ábra A mitózis sémája
A mitózis biológiai jelentősége . Fő biológiai jelentősége A mitózis a kromoszómák pontos eloszlását jelenti két leánysejt között. A rendszeres 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 történik: az egyes kromoszómapárok tagjai különböző leánysejtekké válnak szét. Ennek eredményeként minden ivarsejt egy-egy kromoszómát tartalmaz minden párból. Ez hasonló vagy homológ kromoszómák páronkénti összekapcsolásával valósul meg (azonos méretben és formájúak, és hasonló géneket tartalmaznak), és a pár tagjainak ezt követő divergenciájával, amelyek mindegyike az egyik pólusra 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 szegregációja sejtekbe.
A meiózis két egymást követő osztódásból áll: az elsőt, amely egy haploid kromoszómakészlettel rendelkező mag kialakulását eredményezi, redukciónak nevezik; a második felosztást egyenletnek nevezzük, és a mitózis típusának megfelelően halad. 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 (lat. inter - között + gr. kinesis - mozgás). Az interfázissal ellentétben a DNS nem replikálódik az interkinézisben, és a kromoszómaanyag nem duplikálódik.
2. ábra A meiózis sémája
Csökkentő felosztás
Prófázis I
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:
- leptotena - a 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 - a zigonema (szálak összekapcsolódása) stádiuma. Létezik a homológ kromoszómák konjugációja vagy szinapszisa (páros kapcsolódás), 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 páronként összekapcsolódó homológ kromoszómák komplexei), amelyek száma megfelel a haploid kromoszómakészletnek.
A szinapszis a kromoszómák végeiből történik, ezért a homológ gének lokalizációs helyei egy vagy másik kromoszómában egybeesnek. Mivel a kromoszómák megkétszereződnek, a kétértékű kromoszómában négy kromatid található, amelyek mindegyike végül kromoszómának bizonyul.
- pachytene - a pachinema (vastag filamentumok) stádiuma. A mag és a mag mérete megnő, a bivalensek rövidülnek, megvastagodnak. A homológok kapcsolata olyan szorossá válik, hogy már nehéz megkülönböztetni két különálló kromoszómát. Ebben a szakaszban keresztezés történik, vagy kromoszómák keresztezik egymást;
- diplotén - a diplonéma (kettős szál), vagy négy kromatid stádiuma. A bivalens homológ kromoszómái mindegyike 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, úgynevezett chiazmákat alkotnak. A chiasma jelenléte tartja össze a monovalenseket.
A kétértékű kromoszómák folyamatos rövidülésével és ennek megfelelően megvastagodásával egyidejűleg kölcsönös taszítás következik be - divergencia. A kapcsolat csak a kereszteződés síkjában - a kiazmákban - megmarad. A kromatidák homológ régióinak cseréje befejeződött;
- a diakinézist a diploten kromoszómák maximális lerövidülése jellemzi. A homológ kromoszómák bivalensei a sejtmag perifériájára kerülnek, így könnyen megszámolhatók. A nukleáris burok töredezett, a magvak eltűnnek. Ezzel befejeződik az 1. próba.
Ι metafázis
- a nukleáris burok eltűnésével kezdődik. A mitotikus orsó kialakulása befejeződött, a bivalensek a citoplazmában az egyenlítői síkban helyezkednek el. A kromoszóma centromerek a mitotikus orsó húzószálaihoz kapcsolódnak, de nem osztódnak.
Anafázis I
- a homológ kromoszómák kapcsolatának teljes megszűnésével, egymástól való taszításával és a különböző pólusokhoz való eltérésével különbözik.
Vegye figyelembe, hogy a mitózis során az egykromatid kromoszómák a pólusokhoz tértek el, amelyek mindegyike két kromatidából áll.
Így a csökkenés az anafázisban történik - a kromoszómák számának megőrzése.
Telofázis I
- nagyon rövid távú és gyengén elszigetelt az előző fázistól. Az 1. telofázis két leánymagot termel.
Interkinézis
Ez egy rövid nyugalmi állapot 1 és 2 felosztás 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 második osztódás mindkét leánysejtben ugyanúgy megtörténik, mint a mitózisban.
P próféta
A sejtek magjában egyértelműen megnyilvánulnak a kromoszómák, amelyek mindegyike két kromatidból áll, amelyeket centromer köt össze. Meglehetősen vékony filamentumoknak tűnnek, amelyek a mag perifériáján helyezkednek el. A P profázis végén a magburok feldarabolódik.
Metafázis P
Minden sejtben 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 sejt pólusaira 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 sejtekben a kromoszómák szabad, véletlenen alapuló kombinációja van; 2) átkelés, ami új génkombinációk megjelenéséhez vezet a kromoszómákon belül.
Az osztódó sejtek minden következő generációjában ezen okok hatására új génkombinációk jönnek létre az ivarsejtekben, az állatok szaporodása során pedig a szülői gének új kombinációi 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 növeli az egyedek generációkon keresztüli létezésének megbízhatóságát.
Idő egyikről a másikra. Ez két egymást követő szakaszban zajlik - interfázisban és magában a felosztásban. Ennek a folyamatnak az időtartama eltérő, és a sejtek típusától függ.
Az interfázis két sejtosztódás közötti időszak, az utolsó osztódástól a sejtpusztulásig vagy az osztódási képesség elvesztéséig tartó idő.
Ebben az időszakban a sejt növekszik és megkétszerezi DNS-ét, valamint a mitokondriumokat és a plasztidokat. Az interfázisban egyéb szerves vegyületek. A szintézis folyamata a legintenzívebb az interfázis szintetikus periódusában. 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 megy végbe, amely az eukarióta sejtek (olyan szervezetek, amelyek sejtjei kialakult sejtmagot tartalmaznak) osztódásának fő módja.
A mitózis során a kromoszómák tömörülnek, és egy speciális apparátus is kialakul, amely a egyenletes eloszlásörökletes információ a sejtek között, amelyek e folyamat eredményeként képződnek.
Több szakaszon megy keresztül. A mitózis szakaszait jellemzik egyéni jellemzőkés egy bizonyos időtartam.
A mitózis fázisai
A mitotikus sejtosztódás során a mitózis megfelelő fázisai haladnak át: profázis, utána metafázis, anafázis következik, a végső 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. Ugyanakkor mindegyikük 1 kromatidot kap, ami segít fenntartani a kromoszómák számának állandóságát 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- az időintervallum attól a pillanattól kezdve, amikor egy sejt az osztódás eredményeként megjelenik, a haláláig vagy a következő osztódásig.
Mitotikus ciklus- egy sor egymást követő 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 sejt osztódásra való felkészítésének 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 szerkezet állandósága és a szervek megfelelő működése lehetetlen lenne ugyanazon genetikai anyagkészlet sejtgenerációkban való megőrzése nélkül. A mitózis biztosítja embrionális fejlődés, növekedés, szövetek károsodás utáni helyreállítása, a szövetek szerkezeti integritásának megőrzése, működésük során folyamatosan sejtvesztéssel.
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 - mitózis (nem közvetlen felosztás) és 2) amitózis (közvetlen osztódás). A mitotikus osztódás során a citoplazma átstrukturálódik, a nukleáris burok megsemmisül, és a kromoszómák azonosításra kerülnek. A sejt életében van magának a mitózisnak az időszaka és az osztódások közötti intervallum, amelyet interfázisnak neveznek. Az interfázis (nem osztódó sejtek) periódusa azonban lényegében eltérő lehet. Egyes esetekben az interfázis során a sejt működik, és egyidejűleg készül a következő osztódásra. Más esetekben a sejtek interfázisba lépnek, működnek, de már nem készülnek fel az osztódásra. Egy összetett többsejtű szervezet részeként számos sejtcsoport van, amely elvesztette osztódási képességét. Ezek közé tartozik pl. idegsejtek. A sejtek mitózisra való felkészítése az 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 festett készítményeken vékony filamentumok vagy különböző méretű szemcsék formájában található kromatin nagy része a kromoszómáknak felel meg. Egyes sejtekben az egyes kromoszómák az interfázisú sejtmagban is jól láthatóak, például a fejlődő megtermékenyített petesejt gyorsan osztódó sejtjeiben és egyes protozoonok magjában. 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 feltekeredő spirális filamentumok (spiralizált vagy kondenzált állapot). Az interfázisú magban a kromoszómák erősen megnyúltak, azaz despiralizáltak, emiatt nehezen megkülönböztethetők. Következésképpen a kromoszómaváltozások ciklusa spiralizációból áll, amikor rövidülnek, megvastagodnak és jól megkülönböztethetővé válnak, és despiralizációból, amikor erősen megnyúlnak, összefonódnak, és akkor lehetetlenné válik az egyes elkülönítése. A spiralizáció és a despiralizáció összefügg a DNS aktivitásával, mivel csak despiralizált állapotban működik. Az információk felszabadulása, az RNS képződése a DNS-en spiralizált állapotban, vagyis mitózis során leáll. Azt, hogy a nem osztódó sejt magjában kromoszómák vannak, a DNS mennyiségének, a kromoszómák számának állandósága, egyéniségének megőrzése osztódásról osztódásra is bizonyítja.
Sejt előkészítése mitózisra. Az interfázis során számos folyamat játszódik le, amelyek lehetővé teszik a mitózist. Nevezzük meg ezek közül a legfontosabbakat: 1) a centriolok megkétszereződnek, 2) a kromoszómák megkétszereződnek, i.e. a DNS és a kromoszómális fehérjék mennyisége, 3) olyan fehérjék szintetizálódnak, amelyekből az akromatin orsó épül fel, 4) energia halmozódik fel ATP formájában, amelyet az osztódás során fogyasztanak el, 5) a sejtnövekedés véget ér. A sejt mitózisra való felkészítésében kiemelkedő jelentőségű a DNS szintézise és a kromoszómák duplikációja. A kromoszómák megkettőződése elsősorban a DNS szintézisével és a kromoszómafehérjék egyidejű szintézisével függ össze. A duplázási folyamat 6-10 óráig tart, és eltart középső része interfázisok. A kromoszóma duplikációja úgy megy végbe, hogy a DNS minden egyes régi szála egy másodikat épít magának. Ez a folyamat szigorúan rendezett, és több ponttól kezdve az egész kromoszómán átterjed.
Mitózis
A mitózis a növények és állatok sejtosztódásának univerzális módszere, melynek fő lényege a megkettőződött kromoszómák pontos eloszlása a két kialakult leánysejt között. A sejt osztódásra való felkészítése, mint 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 el divergálni. Körülöttük a citoplazmából akromatin filamentumok képződnek, amelyek a centriolákkal együtt akromatin orsót alkotnak. Amikor a centriolák divergenciája véget ér, az egész sejt poláris, mindkét centriól ellentétes póluson helyezkedik el, és a középső síkot nevezhetjük egyenlítőnek. Az akromatin orsó filamentumai a centrioloknál összefolynak, és az egyenlítőn széles körben eloszlanak, orsó alakúra hasonlítva. A citoplazmában egy orsó kialakulásával egyidejűleg a sejtmag duzzadni kezd, és egyértelműen megkülönböztethető benne a megvastagodott szálak - kromoszómák - golyója. A profázis során a kromoszómák spiralizálódnak, rövidülnek és megvastagodnak. A profázis a magburok feloldódásával ér véget, és kiderül, hogy a kromoszómák a citoplazmában helyezkednek el. Ekkor látható, hogy már minden kromoszóma dupla. Aztán jön a második fázis – a metafázis. Az eleinte 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 nyúlik egyik centriolától a másikig - ezek a tartószálak. A húzó vagy kromoszómális szálak a centromerekhez (a kromoszómák elsődleges szűkületei) kapcsolódnak, de emlékeznünk kell arra, hogy mind a kromoszómák, mind a centromerek már kettősek. 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 orsó húzószálai összehúzódni kezdenek, és a kromoszómákat különböző pólusokra nyújtják. Ebben az esetben a kromoszómák passzívan viselkednek, hajtűként meghajolva centromerekkel haladnak előre, amihez orsószál húzza őket. Az anafázis kezdetén a citoplazma viszkozitása csökken, ami hozzájárul a kromoszómák gyors mozgásához. Következésképpen az orsó menetei biztosítják a kromoszómák pontos divergenciáját (interfázisban is megduplázódva) a sejt különböző pólusaihoz. A mitózis befejeződött utolsó szakasza- telofázis. A pólusokhoz közeledő kromoszómák szorosan összefonódnak egymással. Ezzel párhuzamosan megindul a nyújtásuk (despiralizáció), és lehetetlenné válik az egyes kromoszómák megkülönböztetése. A citoplazmából fokozatosan kialakul a magburok, a sejtmag megduzzad, megjelenik a sejtmag, és helyreáll az interfázis én korábbi szerkezete.
