Čo je mitotické delenie? Čo sme sa naučili? Z tejto krátkej úvahy je zrejmé, že hlavnou črtou mitózy vo všeobecnosti je vznik vretenovitých štruktúr, vytvorených v spojení s centrami rôznych štruktúr.
Mitóza- Ide o najbežnejší spôsob delenia eukaryotických buniek. Počas mitózy sú genómy každej z dvoch výsledných buniek navzájom identické a zhodujú sa s genómom pôvodnej bunky.
Mitóza je posledná a zvyčajne najkratšia fáza bunkový cyklus. S jeho koncom životný cyklus bunky končí a začínajú cykly dvoch novovzniknutých.
Diagram znázorňuje trvanie fáz bunkového cyklu. Písmeno M označuje mitózu. Najvyššia rýchlosť Mitózu pozorujeme v zárodočných bunkách, najmenšiu v tkanivách s vysokým stupňom diferenciácie, ak sa ich bunky vôbec delia.
Hoci sa mitóza zvažuje nezávisle od interfázy, pozostávajúcej z periód G 1, S a G 2, príprava na ňu prebieha práve v nej. Najviac dôležitý bod je replikácia DNA, ktorá sa vyskytuje v syntetickom (S) období. Po replikácii už každý chromozóm pozostáva z dvoch identických chromatidov. Sú blízko seba po celej svojej dĺžke a spojené v centromére chromozómu.
Počas interfázy sa chromozómy nachádzajú v jadre a sú spleťou tenkých, veľmi dlhých chromatínových vlákien, ktoré sú viditeľné iba pod elektrónovým mikroskopom.
Mitóza má niekoľko po sebe nasledujúcich fáz, ktoré sa môžu tiež nazývať štádiá alebo obdobia. V klasickej zjednodušenej verzii úvahy sa rozlišujú štyri fázy. Toto profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Často sa rozlišuje viac fáz: prometafázy(medzi profázou a metafázou), predprofáza(charakteristické pre rastlinné bunky, predchádza profáze).
Ďalší proces spojený s mitózou je cytokinéza, ktorá sa vyskytuje najmä v období telofázy. Môžeme povedať, že cytokinéza je takpovediac neoddeliteľnou súčasťou telofázy, alebo oba procesy prebiehajú paralelne. Cytokinéza označuje oddelenie cytoplazmy (ale nie jadra!) rodičovskej bunky. Jadrové štiepenie sa nazýva karyokinéza a predchádza cytokinéze. Pri mitóze ako takej však k jadrovému deleniu nedochádza, pretože najprv sa rozpadne jedno, rodičovské, potom vznikajú dva nové, dcérske.
Existujú prípady, keď karyokinéza nastane, ale cytokinéza nie. V takýchto prípadoch sa vytvárajú viacjadrové bunky.
Trvanie samotnej mitózy a jej fáz je individuálne a závisí od typu bunky. Profáza a metafáza sú zvyčajne najdlhšie obdobia.
Priemerná dĺžka trvania mitózy je asi dve hodiny. Živočíšne bunky sa vo všeobecnosti delia rýchlejšie ako rastlinné bunky.
Keď sa eukaryotické bunky delia, nevyhnutne sa vytvorí bipolárne štiepne vreteno pozostávajúce z mikrotubulov a pridružených proteínov. Vďaka nemu sa to deje rovnomerné rozdelenie dedičný materiál medzi dcérskymi bunkami.
Nižšie popíšeme procesy, ktoré sa vyskytujú v bunke počas rôznych fáz mitózy. Prechod do každej ďalšej fázy je v bunke riadený špeciálnymi biochemickými kontrolnými bodmi, ktoré „kontrolujú“, či je všetko v poriadku potrebné procesy boli vyplnené správne. Ak sa vyskytnú chyby, rozdelenie sa môže alebo nemusí zastaviť. V druhom prípade sa objavia abnormálne bunky.
Fázy mitózy
V profáze prebiehajú tieto procesy (väčšinou paralelne):
Chromozómy kondenzujú
Jadierka zmiznú
Jadrový obal sa rozpadá
Sú vytvorené dva vretenové póly
Mitóza začína skrátením chromozómov. Ich základné páry chromatidov sa špirálovito otáčajú, v dôsledku čoho sa chromozómy značne skracujú a zhrubnú. Ku koncu profázy ich možno vidieť pod svetelným mikroskopom.
Jadierka zmiznú, pretože časti chromozómov, ktoré ich tvoria (nukleárne organizátory), sú už v špirálovej forme, preto sú neaktívne a navzájom neinteragujú. Okrem toho sa nukleárne proteíny rozpadajú.
V živočíšnych bunkách a nižšie rastliny Centrioly bunkového centra sa rozchádzajú k pólom bunky a vyčnievajú centrá na organizovanie mikrotubulov. Hoci vyššie rastliny Chýbajú centrioly, tvoria sa aj mikrotubuly.
Krátke (astrálne) mikrotubuly sa začínajú rozchádzať z každého centra organizácie. Vytvára sa hviezdicovitá štruktúra. Nevyrába sa v rastlinách. Ich deliace póly sú širšie, mikrotubuly vystupujú nie z malého, ale z pomerne širokého regiónu.
Rozpad jadrového obalu na malé vakuoly znamená koniec profázy.
Vpravo na mikrofotografii zelená mikrotubuly sú zvýraznené, chromozómy sú zvýraznené modrou farbou, chromozómové centroméry sú zvýraznené červenou farbou.
Treba tiež poznamenať, že počas profázy mitózy dochádza k fragmentácii EPS, ktorá sa rozpadá na malé vakuoly; Golgiho aparát sa rozpadá na jednotlivé diktyozómy.
Kľúčové procesy prometafázy sa vyskytujú väčšinou postupne:
Chaotické usporiadanie a pohyb chromozómov v cytoplazme.
Ich spojenie s mikrotubulami.
Pohyb chromozómov do ekvatoriálnej roviny bunky.
Chromozómy končia v cytoplazme a pohybujú sa náhodne. Keď sú na póloch, majú väčšiu šancu pripojiť sa k plusovému koncu mikrotubulu. Nakoniec sa vlákno pripojí ku kinetochore.
Začne rásť taký kinetochorový mikrotubul, ktorý posunie chromozóm od pólu. V určitom bode sa na kinetochore sesterskej chromatidy pripojí ďalší mikrotubul, ktorý vyrastá z druhého pólu delenia. Tiež začne tlačiť chromozóm, ale v opačnom smere. Výsledkom je, že chromozóm sa nachádza na rovníku.
Kinetochory sú proteínové formácie na centroméroch chromozómov. Každá sesterská chromatída má svoj vlastný kinetochór, ktorý „dozrieva“ v profáze.
Okrem astrálnych a kinetochorových mikrotubulov existujú aj také, ktoré prechádzajú z jedného pólu na druhý, akoby rozširovali bunku v smere kolmom na rovník.
Znakom nástupu metafázy je usporiadanie chromozómov pozdĺž rovníka, takzvaný metafáza alebo rovníková platňa. Počas metafázy je jasne viditeľný počet chromozómov, ich rozdiely a skutočnosť, že pozostávajú z dvoch sesterských chromatíd spojených v centromére.
Chromozómy sú držané pohromade vyváženými napínacími silami na mikrotubuly na rôznych póloch.
Sesterské chromatidy sa oddelia, každá sa pohybuje smerom k svojmu pólu.
Póly sa od seba vzďaľujú.
Anafáza je najkratšia fáza mitózy. Začína, keď sa centroméry chromozómov rozdelia na dve časti. Výsledkom je, že každá chromatida sa stáva nezávislým chromozómom a je pripojená k mikrotubulu jedného pólu. Vlákna „ťahajú“ chromatidy k opačným pólom. V skutočnosti sú mikrotubuly demontované (depolymerizované), to znamená, že sú skrátené.
V anafáze živočíšnych buniek sa pohybujú nielen dcérske chromozómy, ale aj samotné póly. Vplyvom iných mikrotubulov sa od seba odtláčajú, astrálne mikrotubuly sa prichytávajú k membránam a tiež „ťahajú“.
Pohyb chromozómov sa zastaví
Chromozómy dekondenzujú
Objavujú sa jadierka
Jadrová membrána je obnovená
Väčšina mikrotubulov zmizne
Telofáza začína, keď sa chromozómy prestanú pohybovať a zastavia sa na póloch. Dešpirujú, stávajú sa dlhými a niťovitými.
Mikrotubuly vretena sú zničené od pólov k rovníku, t.j. od ich mínusových koncov.
Jadrový obal sa vytvára okolo chromozómov fúziou membránových vezikúl, do ktorých sa profázne rozpadli materské jadro a EPS. Na každom póle sa vytvorí jeho vlastné dcérske jadro.
Keď sa chromozómy odvíjajú, nukleárne organizátory sa aktivujú a objavujú sa jadierka.
Syntéza RNA sa obnoví.
Ak centrioly na póloch ešte nie sú spárované, potom je pár postavený blízko každého z nich. Na každom póle sa teda znovu vytvorí jeho vlastné bunkové centrum, ktoré pôjde do dcérskej bunky.
Typicky sa telofáza končí oddelením cytoplazmy, t.j. cytokinézou.
Cytokinéza môže začať už v anafáze. Na začiatku cytokinézy sú bunkové organely distribuované relatívne rovnomerne cez póly.
Oddelenie cytoplazmy rastlinných a živočíšnych buniek prebieha rôznymi spôsobmi.
V živočíšnych bunkách sa v dôsledku elasticity cytoplazmatická membrána v rovníkovej časti bunky začína vydúvať dovnútra. Vytvorí sa brázda, ktorá sa nakoniec uzavrie. Inými slovami, materská bunka sa delí ligáciou.
IN rastlinné bunky Počas telofázy vretenové vlákna na rovníku nezmiznú. Približujú sa k cytoplazmatická membrána, ich počet sa zvyšuje a tvoria sa fragmoplast. Pozostáva z krátkych mikrotubulov, mikrofilamentov a častí EPS. Pohybujú sa tu ribozómy, mitochondrie a Golgiho komplex. Golgiho vezikuly a ich obsah na rovníku tvoria strednú bunkovú platňu, bunkové steny a membránu dcérskych buniek.
Význam a funkcie mitózy
Mitóza zaisťuje genetickú stabilitu: presnú reprodukciu genetického materiálu počas série generácií. Jadrá nových buniek obsahujú rovnaký počet chromozómov ako rodičovská bunka a tieto chromozómy sú presné kópie rodičovský (pokiaľ, samozrejme, nevznikli mutácie). Inými slovami, dcérske bunky sú geneticky identické s materskou bunkou.
Avšak mitóza vykonáva aj množstvo ďalších dôležitých funkcií:
výška mnohobunkový organizmus,
náhrada buniek rôznych tkanív v mnohobunkových organizmoch,
U niektorých druhov môže dôjsť k regenerácii častí tela.
Je to nepretržitý proces, ktorého každá etapa po ňom nenápadne prechádza do ďalšej. Existujú štyri štádiá mitózy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. 1). Pri štúdiu mitózy sa hlavný dôraz kladie na správanie chromozómov.
Profáza . Na začiatku prvej fázy mitózy - profázy - si bunky zachovávajú rovnaký vzhľad ako v interfáze, iba jadro sa výrazne zväčšuje a objavujú sa v ňom chromozómy. V tejto fáze je zrejmé, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, špirálovito stočených voči sebe. Chromatidy sa skracujú a hrubnú v dôsledku procesu vnútornej špirály. Začína vznikať slabo sfarbená a menej zhustená oblasť chromozómu – centroméra, ktorá spája dve chromatidy a nachádza sa na presne definovanom mieste na každom chromozóme.
Počas profázy sa jadierka postupne rozpadajú: jadrová membrána je tiež zničená a chromozómy končia v cytoplazme. V neskorej profáze (prometafáze) sa intenzívne tvorí mitotický aparát bunky. V tomto čase sa centrioly delia a dcérske centrioly sa rozptýlia na opačné konce bunky. Z každého centriolu vychádzajú tenké lúčovité vlákna; medzi centrioly sa vytvárajú vretenové vlákna. Existujú dva typy filamentov: vretenovité ťahajúce filamenty, pripojené k centromérom chromozómov, a podporné filamenty spájajúce póly bunky.
Keď kontrakcia chromozómov dosiahne svoj maximálny rozsah, premenia sa na krátke tyčinkovité telieska a smerujú do rovníkovej roviny bunky.
Metafáza . V metafáze sú chromozómy úplne umiestnené v rovníkovej rovine bunky a tvoria takzvanú metafázu alebo rovníkovú platňu. Centroméra každého chromozómu, ktorá drží obe chromatidy pohromade, sa nachádza striktne v rovníku bunky a ramená chromozómov sú predĺžené viac-menej rovnobežne so závitmi vretienka.
V metafáze je jasne odhalený tvar a štruktúra každého chromozómu, končí sa tvorba mitotického aparátu a dochádza k prichyteniu ťažných nití k centromérom. Na konci metafázy dochádza k súčasnému deleniu všetkých chromozómov danej bunky (a chromatidy sa menia na dva úplne samostatné dcérske chromozómy).
Anaphase. Ihneď po rozdelení centroméry sa chromatidy navzájom odpudzujú a pohybujú sa k opačným pólom bunky. Všetky chromatidy sa začnú pohybovať smerom k pólom súčasne. Centroméry hrajú dôležitú úlohu v orientovanom pohybe chromatidov. V anafáze sa chromatidy nazývajú sesterské chromozómy.
K pohybu sesterských chromozómov v anafáze dochádza prostredníctvom interakcie dvoch procesov: kontrakcie ťahavých nití a predlžovania podporných nití mitotického vretienka.
Telofáza. Na začiatku telofázy sa pohyb sesterských chromozómov končí a sú sústredené na póloch bunky vo forme kompaktných útvarov a zrazenín. Chromozómy dešpirujú a strácajú svoju zdanlivú individualitu. Okolo každého dcérskeho jadra sa vytvorí jadrový obal; jadierka sa obnovia v rovnakom množstve, ako boli v materskej bunke. Tým sa dokončí jadrové delenie (karyokinéza) a tvorba bunková membrána. Súčasne s tvorbou dcérskych jadier v telofáze dochádza k deleniu celého obsahu pôvodnej materskej bunky alebo k cytokinéze.
Keď sa bunka delí, na jej povrchu v blízkosti rovníka sa objaví zúženie alebo drážka. Postupne sa prehlbuje a rozdeľuje cytoplazmu na
dve dcérske bunky, z ktorých každá má jadro.
Počas procesu mitózy vznikajú z jednej materskej bunky dve dcérske bunky, ktoré obsahujú rovnakú sadu chromozómov ako pôvodná bunka.
Obrázok 1. Schéma mitózy
Biologický význam mitózy . Základy biologický význam Mitóza pozostáva z presnej distribúcie chromozómov medzi dve dcérske bunky. Pravidelný a usporiadaný mitotický proces zabezpečuje prenos genetickej informácie do každého z dcérskych jadier. Výsledkom je, že každá dcérska bunka obsahuje genetickú informáciu o všetkých charakteristikách organizmu.
Meióza je špeciálne delenie jadra, ktoré končí vytvorením tetrády, t.j. štyri bunky s haploidnou sadou chromozómov. Pohlavné bunky sa delia meiózou.
Meióza pozostáva z dvoch bunkových delení, v ktorých sa počet chromozómov zníži na polovicu, takže gaméty dostanú polovicu chromozómov ako zvyšok buniek tela. Keď sa počas oplodnenia spoja dve gaméty, obnoví sa normálny počet chromozómov. K poklesu počtu chromozómov počas meiózy nedochádza náhodne, ale celkom prirodzene: členovia každého páru chromozómov sa rozptýlia do rôznych dcérskych buniek. Výsledkom je, že každá gaméta obsahuje jeden chromozóm z každého páru. Dosahuje sa to párovým spojením podobných alebo homológnych chromozómov (majú identickú veľkosť a tvar a obsahujú podobné gény) a následnou divergenciou členov páru, z ktorých každý smeruje k jednému z pólov. Pri konvergencii homológnych chromozómov môže dôjsť k prekríženiu, t.j. vzájomná výmena génov medzi homológnymi chromozómami, čím sa zvyšuje úroveň kombinovanej variability.
Pri meióze dochádza k množstvu procesov, ktoré sú dôležité pri dedení znakov: 1) redukcia – zníženie počtu chromozómov v bunkách na polovicu; 2) konjugácia homológnych chromozómov; 3) prechod; 4) náhodná divergencia chromozómov do buniek.
Meióza pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich delení: prvé, ktorého výsledkom je vytvorenie jadra s haploidnou sadou chromozómov, sa nazýva redukcia; druhé delenie sa nazýva rovnicové a prebieha ako mitóza. V každom z nich sa rozlišuje profáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. 2). Fázy prvého delenia sú zvyčajne označené číslom Ι, druhé - P. Medzi deleniami Ι a P je bunka v stave interkinézy (lat. inter - medzi + gr. kinesis - pohyb). Na rozdiel od interfázy sa pri interkinéze DNA nereplikuje a chromozómový materiál sa nezdvojuje.
Obrázok 2. Schéma meiózy
Redukčné delenie
Profáza I
Fáza meiózy, počas ktorej dochádza k zložitým štrukturálnym transformáciám chromozomálneho materiálu. Je dlhší a pozostáva z niekoľkých po sebe nasledujúcich etáp, z ktorých každá má svoje charakteristické vlastnosti:
– leptotén – štádium leptonómu (spájanie závitov). Jednotlivé vlákna – chromozómy – sa nazývajú monovalentné. Chromozómy v meióze sú dlhšie a tenšie ako chromozómy v najskoršom štádiu mitózy;
– zygotén – štádium zygonému (spojenie závitov). Nastáva konjugácia alebo synapsia (spájanie do párov) homológnych chromozómov a tento proces sa neuskutočňuje len medzi homológnymi chromozómami, ale medzi presne zodpovedajúcimi jednotlivými bodmi homológov. V dôsledku konjugácie vznikajú bivalenty (komplexy homológnych chromozómov spojených do párov), ktorých počet zodpovedá haploidnej sade chromozómov.
Synapsia sa vyskytuje z koncov chromozómov, takže umiestnenia homológnych génov na jednom alebo druhom chromozóme sa zhodujú. Keďže chromozómy sú zdvojené, v bivalente sú štyri chromatidy, z ktorých každá sa nakoniec ukáže ako chromozóm.
– pachytén – štádium pachynémy (hrubé filamenty). Rozmery jadra a jadierka sa zväčšujú, bivalenty sa skracujú a zahusťujú. Spojenie homológov je také úzke, že je ťažké rozlíšiť dva oddelené chromozómy. V tomto štádiu nastáva prekríženie alebo prekríženie chromozómov;
– diplotén – štádium diplonémy (dvojvláknové), alebo štádium štyroch chromatidov. Každý z homológnych chromozómov bivalentu je rozdelený na dve chromatidy, takže bivalentný obsahuje štyri chromatidy. Hoci sa tetrády chromatíd niekde od seba vzďaľujú, inde sú v tesnom kontakte. V tomto prípade chromatidy rôznych chromozómov tvoria obrazce v tvare X nazývané chiazmata. Prítomnosť chiazmy drží monovalenty pohromade.
Súčasne s pokračujúcim skracovaním a podľa toho aj zahusťovaním bivalentných chromozómov dochádza k ich vzájomnému odpudzovaniu - divergencii. Spojenie je zachované len v rovine dekusácie – v chiazmate. Výmena homológnych oblastí chromatidov je dokončená;
– diakinéza je charakterizovaná maximálnym skrátením diploténových chromozómov. Bivalenty homológnych chromozómov siahajú na perifériu jadra, takže sa dajú ľahko spočítať. Fragmenty jadrového obalu a jadierka zmiznú. Týmto sa dokončí profáza 1.
Metafáza I
– začína od okamihu zániku jadrovej membrány. Tvorba mitotického vretienka je dokončená, bivalenty sa nachádzajú v cytoplazme v rovníkovej rovine. Centroméry chromozómov sa pripájajú k mitotickému vretienku, ale nedelia sa.
Anafáza I
- charakterizované úplným rozpustením vzťahu medzi homológnymi chromozómami, ich vzájomným odpudzovaním a divergenciou k rôznym pólom.
Všimnite si, že počas mitózy sa jednochromatidové chromozómy divergovali k pólom, z ktorých každý pozostáva z dvoch chromatidov.
Počas anafázy teda dochádza k redukcii – zachovaniu počtu chromozómov.
Telofáza I
– je veľmi krátkodobý a zle oddelený od predchádzajúcej fázy. V telofáze 1 vznikajú dve dcérske jadrá.
Interkinéza
Toto je krátky stav odpočinku medzi 1 a 2 divíziami. Chromozómy sú slabo despiralizované, replikácia DNA nenastáva, keďže každý chromozóm už pozostáva z dvoch chromatidov. Po interkinéze začína druhé delenie.
Trojité delenie prebieha v oboch dcérskych bunkách rovnakým spôsobom ako pri mitóze.
Profáza P
V jadrách buniek sú jasne viditeľné chromozómy, z ktorých každý pozostáva z dvoch chromatíd spojených centromérou. Vyzerajú ako pomerne tenké vlákna umiestnené pozdĺž obvodu jadra. Na konci profázy P sa jadrový obal fragmentuje.
Metafáza P
V každej bunke je dokončená tvorba deliaceho vretena. Chromozómy sa nachádzajú pozdĺž rovníka. Vretienkové vlákna sú pripojené k centromérom chromozómov.
Anaphase P
Centroméry sa delia a chromatidy sa zvyčajne rýchlo pohybujú k opačným pólom bunky.
Telofáza P
Sesterské chromozómy sú koncentrované na póloch buniek a despiralizované. Vytvára sa jadro a bunková membrána. Meióza končí vytvorením štyroch buniek s haploidnou sadou chromozómov.
Biologický význam meiózy
Podobne ako mitóza, aj meióza zabezpečuje presnú distribúciu genetického materiálu do dcérskych buniek. Ale na rozdiel od mitózy je meióza prostriedkom na zvýšenie úrovne kombinovanej variability, čo sa vysvetľuje dvoma dôvodmi: 1) v bunkách sa vyskytuje voľná, náhodná kombinácia chromozómov; 2) kríženie, čo vedie k vzniku nových kombinácií génov v chromozómoch.
V každej ďalšej generácii deliacich sa buniek v dôsledku vyššie uvedených dôvodov vznikajú v gamétach nové kombinácie génov a pri rozmnožovaní zvierat sa v ich potomkoch vytvárajú nové kombinácie génov rodičov. To zakaždým otvára nové možnosti pre pôsobenie selekcie a vytváranie geneticky odlišných foriem, čo umožňuje existenciu skupiny zvierat v premenlivých podmienkach prostredia.
Meióza sa teda ukazuje ako prostriedok genetickej adaptácie, zvyšujúci spoľahlivosť existencie jedincov v priebehu generácií.
Čas od jedného k druhému. Prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich etapách – medzifáza a samotné delenie. Trvanie tohto procesu sa líši a závisí od typu bunky.
Interfáza je obdobie medzi dvoma bunkovými deleniami, čas od posledného delenia do odumretia bunky alebo straty schopnosti deliť sa.
Počas tohto obdobia bunka rastie a zdvojnásobuje svoju DNA, ako aj mitochondrie a plastidy. Iné tiež prechádzajú medzifázou Organické zlúčeniny. Proces syntézy prebieha najintenzívnejšie v syntetickom období medzifázy. V tomto čase sa jadrové chromatidy zdvojnásobia, akumuluje sa energia, ktorá sa využije pri delení. Zvyšuje sa aj počet bunkových organel a centriolov.
Interfáza zaberá takmer 90 % bunkového cyklu. Potom nastáva mitóza, ktorá je hlavnou metódou bunkového delenia u eukaryotov (organizmov, ktorých bunky obsahujú vytvorené jadro).
Počas mitózy sa chromozómy zhutňujú a vytvára sa špeciálny aparát, ktorý je zodpovedný za Rovnomerné rozdelenie dedičné informácie medzi bunkami, ktoré vznikajú v dôsledku tohto procesu.
Prebieha v niekoľkých etapách. Štádiá mitózy sú charakterizované individuálnych charakteristík a určité trvanie.
Fázy mitózy
Počas delenia mitotických buniek prechádzajú príslušné fázy mitózy: profáza, nasleduje metafáza, anafáza a konečnou fázou je telofáza.
Fázy mitózy sú charakterizované nasledujúcimi znakmi:
Aký je biologický význam procesu mitózy?
Fázy mitózy prispievajú k presnému prenosu dedičnej informácie do dcérskych buniek bez ohľadu na počet delení. V tomto prípade každý z nich dostane 1 chromatídu, ktorá pomáha udržiavať konštantný počet chromozómov vo všetkých bunkách, ktoré sa tvoria v dôsledku delenia. Práve mitóza zabezpečuje prenos stabilného súboru genetického materiálu.
1. Definujte život a mitotické cykly bunky.
Životný cyklus- časový úsek od okamihu, keď sa bunka objaví v dôsledku delenia, až do jej smrti alebo do ďalšieho delenia.
Mitotický cyklus- súbor sekvenčných a vzájomne prepojených procesov počas prípravy bunky na delenie, ako aj počas samotnej mitózy.
2. Odpovedzte, ako sa pojem „mitóza“ líši od pojmu „mitotický cyklus“.
Mitotický cyklus zahŕňa samotnú mitózu a štádiá prípravy bunky na delenie, zatiaľ čo mitóza je len delenie buniek.
3. Uveďte obdobia mitotického cyklu.
1. obdobie prípravy na syntézu DNA (G1)
2. Obdobie syntézy DNA (S)
3. obdobie prípravy na delenie buniek (G2)
4. Rozšírte biologický význam mitózy.
Počas mitózy dostávajú dcérske bunky diploidnú sadu chromozómov identických s materskou bunkou. Stálosť štruktúry a správne fungovanie orgánov by nebolo možné bez zachovania rovnakého súboru genetického materiálu v bunkových generáciách. Mitóza poskytuje embryonálny vývoj, rast, obnova tkaniva po poškodení, udržiavanie štrukturálnej integrity tkanív s neustálou stratou buniek v procese ich fungovania.
5. Označte fázy mitózy a urobte schematické nákresy odrážajúce udalosti vyskytujúce sa v bunke počas určitej fázy mitózy. Vyplňte tabuľku.
Názov fázy mitózy Schematický výkres 1. Profáza 2. Metafáza 3. Anafáza 4. Telofáza V rastlinnej bunke
Existujú dva spôsoby delenia: 1) najbežnejším úplným delením je mitóza (nie priame delenie) a 2) amitóza (priame delenie). Počas mitotického delenia sa cytoplazma preusporiada, jadrová membrána sa zničí a odhalia sa chromozómy. V živote bunky existuje obdobie samotnej mitózy a interval medzi deleniami, ktorý sa nazýva interfáza. Obdobie medzifázy (nedeliaca sa bunka) však môže mať rôzny charakter. V niektorých prípadoch počas interfázy bunka funguje a zároveň sa pripravuje na ďalšie delenie. V iných prípadoch bunky vstupujú do interfázy, fungujú, ale už nie sú pripravené na delenie. Ako súčasť komplexného mnohobunkového organizmu existujú početné skupiny buniek, ktoré stratili schopnosť deliť sa. Patria sem napr. nervové bunky. Príprava bunky na mitózu prebieha v interfáze. Aby ste si predstavili hlavné črty tohto procesu, nezabudnite na štruktúru bunkového jadra.
Cibuľové bunky v rôznych fázach bunkového cyklu
Základné konštrukčná jednotka jadrá sú chromozómy pozostávajúce z DNA a proteínu. V jadrách živých nedeliacich sa buniek sú spravidla jednotlivé chromozómy na nerozoznanie, ale väčšina chromatínu, ktorý sa nachádza v zafarbených prípravkoch vo forme tenkých vlákien alebo zŕn rôznych veľkostí, zodpovedá chromozómom. V niektorých bunkách sú jednotlivé chromozómy zreteľne viditeľné v medzifázovom jadre, napríklad v rýchlo sa deliacich bunkách vyvíjajúceho sa oplodneného vajíčka a jadrách niektorých prvokov. IN rôzne obdobia Počas života bunky prechádzajú chromozómy cyklickými zmenami, ktoré možno sledovať od jedného delenia k druhému. Chromozómy počas mitózy sú predĺžené husté telieska, po dĺžke ktorých možno rozlíšiť dve vlákna - chromatidy obsahujúce DNA, ktoré sú výsledkom zdvojenia chromozómov. Každý chromozóm má primárnu konstrikciu alebo centroméru. Táto zúžená časť chromozómu môže byť umiestnená buď v strede alebo bližšie k jednému z koncov, ale pre každý konkrétny chromozóm je jeho miesto prísne konštantné. Počas mitózy sú chromozómy a chromatidy pevne zvinuté vlákna (zvinutý alebo kondenzovaný stav). V interfázovom jadre sú chromozómy veľmi predĺžené, t.j. despiralizované, čo sťažuje ich rozlíšenie. Cyklus chromozómových zmien teda pozostáva zo spiralizácie, kedy sa skracujú, zahusťujú a stávajú sa zreteľne rozlíšiteľné, a z despiralizácie, keď sú silne predĺžené, prepletené a potom nie je možné rozlíšiť každý zvlášť. Špiralizácia a despiralizácia sú spojené s aktivitou DNA, pretože funguje iba v despiralizovanom stave. Vydávanie informácie, tvorba RNA na DNA v helikálnom stave, t.j. počas mitózy, sa zastaví. To, že sa chromozómy nachádzajú v jadre nedeliacej sa bunky, dokazuje aj stálosť množstva DNA, počtu chromozómov a zachovanie ich individuality od delenia po delenie.
Príprava bunky na mitózu. Počas interfázy prebieha množstvo procesov, ktoré umožňujú mitózu. Vymenujme najdôležitejšie z nich: 1) centrioly dvojité, 2) chromozómy dvojité, t.j. množstvo DNA a chromozomálnych proteínov, 3) syntetizujú sa proteíny, z ktorých je vybudované achromatínové vreteno, 4) energia sa akumuluje vo forme ATP, ktorá sa spotrebováva pri delení, 5) končí rast buniek. Syntéza DNA a duplikácia chromozómov majú primárny význam pri príprave bunky na mitózu. Duplikácia chromozómov je primárne spojená so syntézou DNA a súčasnou syntézou chromozómových proteínov. Proces zdvojenia trvá 6-10 hodín a trvá stredná časť medzifázou. Duplikácia chromozómov prebieha tak, že každý starý jeden reťazec DNA vytvára druhý. Tento proces je prísne usporiadaný a počnúc niekoľkými bodmi sa šíri pozdĺž celého chromozómu.
Mitóza
Mitóza je univerzálna metóda bunkového delenia u rastlín a živočíchov, ktorej hlavnou podstatou je presná distribúcia zdvojených chromozómov medzi obe výsledné dcérske bunky. Príprava bunky na delenie zaberá, ako vidíme, významnú časť interfázy a mitóza začína až vtedy, keď je príprava v jadre a cytoplazme úplne dokončená. Celý proces je rozdelený do štyroch fáz. Počas prvej z nich - profázy - sa centrioly rozdelia a začnú sa rozchádzať v opačných smeroch. Okolo nich sa z cytoplazmy vytvárajú achromatické filamenty, ktoré spolu s centriolami tvoria achromatické vreteno. Keď divergencia centriolov skončí, celá bunka sa ukáže ako polárna, oba centrioly sú umiestnené na opačných póloch a strednú rovinu možno nazvať rovníkom. Vlákna achromatínového vretena sa zbiehajú v centriolách a sú široko umiestnené na rovníku, pričom svojím tvarom pripomínajú vreteno. Súčasne s vytvorením vretienka v cytoplazme sa jadro začína napučiavať a je v ňom jasne vidieť klbko zhrubnutých nití - chromozómov. Počas profázy sa chromozómy špirálovito skracujú a hrubnú. Profáza končí rozpustením jadrovej membrány a chromozómy ležia v cytoplazme. V tejto dobe je jasné, že všetky chromozómy sú už dvojité. Potom prichádza druhá fáza – metafáza. Chromozómy, pôvodne usporiadané náhodne, sa začínajú pohybovať smerom k rovníku. Všetky sú zvyčajne umiestnené v rovnakej rovine v rovnakej vzdialenosti od centriolov. V tomto čase je časť závitov vretienka pripojená k chromozómom, zatiaľ čo ich druhá časť sa stále tiahne nepretržite od jedného centriolu k druhému - to sú nosné vlákna. Trakčné alebo chromozomálne vlákna sú pripevnené k centromérom (primárnym zúženiam chromozómov), ale treba pamätať na to, že chromozómy aj centroméry sú už dvojité. Vyťahovacie vlákna z pólov sú pripojené k tým chromozómom, ktoré sú k nim bližšie. Nasleduje krátka pauza. Toto centrálna časť mitóza, po ktorej nastupuje tretia fáza – anafáza. Počas anafázy sa vlákna vretienka začnú sťahovať a ťahajú chromozómy k rôznym pólom. V tomto prípade sa chromozómy správajú pasívne, ohýbajú sa ako vlásenka a pohybujú sa dopredu s centromérom, za ktorý sú ťahané vretenovou niťou. Na začiatku anafázy klesá viskozita cytoplazmy, čo prispieva k rýchlemu pohybu chromozómov. V dôsledku toho vretenové vlákna zabezpečujú presnú divergenciu chromozómov (zdvojených v interfáze) k rôznym pólom bunky. Mitóza končí posledná etapa- telofáza. Chromozómy, ktoré sa približujú k pólom, sú navzájom úzko prepojené. Zároveň sa začína ich predlžovanie (despiralizácia) a je nemožné rozlíšiť jednotlivé chromozómy. Postupne sa z cytoplazmy vytvorí jadrová membrána, jadro napučí, objaví sa jadierko a obnoví sa predchádzajúca štruktúra medzifázovej bunky.
