Bunkový cyklus. Medzifáza

meióza je spôsob delenia buniek u eukaryotov, pri ktorom vznikajú haploidné bunky. Meióza sa líši od mitózy, ktorá produkuje diploidné bunky.

Okrem toho meióza prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich deleniach, ktoré sa nazývajú prvé (meióza I) a druhé (meióza II). Už po prvom delení obsahujú bunky jeden, teda haploidný súbor chromozómov. Preto sa prvé delenie často nazýva zníženie. Aj keď niekedy sa v súvislosti s celou meiózou používa pojem „redukčné delenie“.

Druhá divízia je tzv rovnicové a podobným mechanizmom ako mitóza. V meióze II sa sesterské chromatidy rozchádzajú k pólom bunky.

Meióze, podobne ako mitóze, predchádza v interfáze syntéza DNA – replikácia, po ktorej sa už každý chromozóm skladá z dvoch chromatidov, ktoré sa nazývajú sesterské chromatidy. Medzi prvým a druhým delením nedochádza k syntéze DNA.

Ak sa v dôsledku mitózy vytvoria dve bunky, potom v dôsledku meiózy - 4. Ak však telo produkuje vajíčka, zostáva len jedna bunka, ktorá má v sebe koncentrované živiny.

Množstvo DNA pred prvým delením sa zvyčajne označuje ako 2n 4c. Tu n označuje chromozómy, c označuje chromatidy. To znamená, že každý chromozóm má homológny pár (2n), zároveň sa každý chromozóm skladá z dvoch chromatidov. Vzhľadom na prítomnosť homológneho chromozómu sa získajú štyri chromatidy (4c).

Po prvom a pred druhým delením sa množstvo DNA v každej z dvoch dcérskych buniek zníži na 1n 2c. To znamená, že homológne chromozómy sa rozchádzajú do rôznych buniek, ale naďalej pozostávajú z dvoch chromatidov.

Po druhom delení sa vytvoria štyri bunky so sadou 1n 1c, t.j. každá obsahuje len jeden chromozóm z páru homológnych a skladá sa len z jednej chromatidy.

Nasleduje podrobný popis prvého a druhého meiotického delenia. Označenie fáz je rovnaké ako pri mitóze: profáza, metafáza, anafáza, telofáza. Avšak procesy prebiehajúce v týchto fázach, najmä v profáze I, sú trochu odlišné.

Meióza I

Profáza I

Toto je zvyčajne najdlhšia a najkomplexnejšia fáza meiózy. Trvá to oveľa dlhšie ako pri mitóze. Je to spôsobené tým, že v tomto čase sa homológne chromozómy k sebe približujú a vymieňajú si segmenty DNA (dochádza ku konjugácii a kríženiu).

Konjugácia- proces spájania homológnych chromozómov. Prejsť- výmena identických oblastí medzi homológnymi chromozómami. Nesesterské chromatidy homológnych chromozómov si môžu vymieňať ekvivalentné oblasti. Na miestach, kde k takejto výmene dochádza, tzv chiasma.

Párové homológne chromozómy sa nazývajú bivalenty, alebo tetrády. Komunikácia je udržiavaná až do anafázy I a je poskytovaná centromérom medzi sesterskými chromatidami a chiazmatami medzi nesesterskými chromatidami.

V profáze sa chromozómy špiralizujú, takže na konci fázy získajú chromozómy svoj charakteristický tvar a veľkosť.

V neskorších štádiách profázy I sa jadrový obal rozpadne na vezikuly a jadierka zaniknú. Začína sa formovať meiotické vreteno. Vytvárajú sa tri typy vretenových mikrotubulov. Niektoré sú pripojené k kinetochórom, iné k tubulom rastúcim z opačného pólu (štruktúra funguje ako rozpery). Ďalšie tvoria hviezdicovú štruktúru a sú pripevnené ku kostre membrány, pričom plnia funkciu podpory.

Centrozómy s centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom. Mikrotubuly sú zavedené do oblasti bývalého jadra, pripojené ku kinetochórom umiestneným v oblasti centroméry chromozómov. V tomto prípade sa kinetochory sesterských chromatidov spájajú a pôsobia ako jeden celok, čo umožňuje, aby sa chromatidy jedného chromozómu neoddeľovali a následne sa spoločne presunuli k jednému z pólov bunky.

Metafáza I

Nakoniec sa vytvorí štiepne vreteno. Páry homológnych chromozómov sa nachádzajú v rovine rovníka. Sú zoradené oproti sebe pozdĺž rovníka bunky tak, že rovníková rovina je medzi pármi homológnych chromozómov.

Anafáza I

Homológne chromozómy sa oddeľujú a rozchádzajú sa do rôznych pólov bunky. V dôsledku kríženia, ku ktorému došlo počas profázy, ich chromatidy už nie sú navzájom identické.

Telofáza I

Jadrá sú obnovené. Chromozómy sa despiralizujú na tenký chromatín. Bunka je rozdelená na dve časti. U zvierat invagináciou membrány. Rastliny majú bunkovú stenu.

Meióza II

Interfáza medzi dvoma meiotickými deleniami sa nazýva interkinéza, je veľmi krátky. Na rozdiel od interfázy nedochádza k duplikácii DNA. V skutočnosti je už zdvojená, akurát každá z dvoch buniek obsahuje jeden z homológnych chromozómov. Meióza II sa vyskytuje súčasne v dvoch bunkách vytvorených po meióze I. Nižšie uvedený diagram ukazuje rozdelenie iba jednej bunky z dvoch.

Profáza II

Krátky. Jadrá a jadierka opäť zmiznú a chromatidy sa špirálovito rozvinú. Začína sa formovať vreteno.

Metafáza II

Ku každému chromozómu, ktorý pozostáva z dvoch chromatidov, sú pripojené dve vretienkové vlákna. Jeden závit z jedného pólu, druhý z druhého. Centroméry sa skladajú z dvoch samostatných kinetochórov. Metafázová doska je vytvorená v rovine kolmej na rovník metafázy I. To znamená, že ak sa rodičovská bunka v meióze I delila pozdĺž, teraz sa rozdelia dve bunky.

Anafáza II

Proteín, ktorý viaže sesterské chromatidy, sa oddelí a rozchádzajú sa na rôzne póly. Sesterské chromatidy sa teraz nazývajú sesterské chromozómy.

Telofáza II

Podobne ako telofáza I. Dochádza k despiralizácii chromozómov, zániku štiepneho vretienka, tvorbe jadierok a jadierok, cytokinéze.

Význam meiózy

V mnohobunkovom organizme sa meiózou delia iba zárodočné bunky. Preto je hlavným významom meiózy bezpečnosťmechanizmusApohlavné rozmnožovanie,ktorý zachováva stálosť počtu chromozómov v druhu.

Ďalším významom meiózy je rekombinácia genetickej informácie, ktorá sa vyskytuje v profáze I, teda kombinatívna variabilita. Nové kombinácie alel sa vytvárajú v dvoch prípadoch. 1. Keď dôjde k prekríženiu, t.j. nesesterské chromatidy homológnych chromozómov si vymenia miesta. 2. S nezávislou divergenciou chromozómov k pólom v oboch meiotických deleniach. Inými slovami, každý chromozóm môže byť v tej istej bunke v akejkoľvek kombinácii s inými nehomologickými chromozómami.

Už po meióze I obsahujú bunky odlišnú genetickú informáciu. Po druhom delení sa všetky štyri bunky od seba líšia. Toto je dôležitý rozdiel medzi meiózou a mitózou, pri ktorej sa tvoria geneticky identické bunky.

Kríženie a náhodná segregácia chromozómov a chromatidov v anafázach I a II vytvárajú nové kombinácie génov a sú jednoo príčinách dedičnej premenlivosti organizmovčo umožňuje evolúciu živých organizmov.

Všetky bunkové štruktúry živých organizmov bežne prechádzajú niekoľkými hlavnými štádiami vývoja. Každá bunka v priebehu svojej existencie bežne prechádza štádiom rozmnožovania alebo delenia. Môže byť priamy, nepriamy alebo redukčný. Delenie je normálna etapa v živote štrukturálnych jednotiek rôznych organizmov, ktorá zabezpečuje normálnu existenciu, rast a reprodukciu všetkých živých bytostí na planéte. Vďaka reprodukcii buniek v ľudskom tele je možné obnoviť tkanivá, obnoviť integritu poškodeného epitelu alebo dermy, zdediť genetické údaje, počatie, embryogenézu a mnoho ďalších dôležitých procesov.

V tele mnohobunkových tvorov existujú dva hlavné typy reprodukcie štruktúrnych jednotiek: mitóza a meióza. Každý z týchto spôsobov reprodukcie má charakteristické črty.

Pozor! Bunkové delenie sa tiež vyznačuje jednoduchým delením na dve časti - amitózou. V ľudskom tele sa tento proces vyskytuje v abnormálne zmenených štruktúrach, ako sú nádory.

Mitóza je vegetatívne delenie buniek s jadrom, najbežnejší reprodukčný proces. Táto metóda sa nazýva aj nepriama reprodukcia alebo klonovanie, pretože pár detských štruktúr vytvorených počas nej sa ukazuje ako úplne identický s rodičom. Pomocou klonovania sa množia somatické štruktúrne jednotky ľudského tela.

Pozor! Vegetatívne delenie je zamerané na tvorbu presne rovnakých buniek z generácie na generáciu. Všetky bunky ľudského tela, okrem reprodukčných, sa rozmnožujú podobným spôsobom.

Klonovanie je základom ontogenézy, teda vývoja organizmu od počatia až po moment smrti. Mitotické delenie je nevyhnutné pre normálne fungovanie rôznych orgánov a systémov a formovanie a zachovanie určitých charakteristík človeka od narodenia až po smrť na morfologickej a biochemickej úrovni. Trvanie tohto spôsobu reprodukcie buniek je v priemere asi 1-2 hodiny.

Priebeh mitózy je rozdelený do štyroch hlavných fáz:

V dôsledku klonovania sa z materskej bunky vytvoria dve dcérske bunky, ktoré majú absolútne podobnú sadu chromozómov a zachovávajú si všetky kvalitatívne a kvantitatívne vlastnosti pôvodnej bunky. V ľudskom tele v dôsledku mitózy dochádza k neustálej obnove tkanív.

Pozor! Normálny priebeh mitotických procesov zabezpečuje neurohumorálna regulácia, to znamená spoločné pôsobenie nervového a endokrinného systému.

Vlastnosti priebehu delenia redukcie

Meiotické delenie je proces, ktorého výsledkom je vznik reprodukčných štruktúrnych jednotiek – gamét. Pri tomto spôsobe rozmnožovania sa vytvoria štyri dcérske bunky, z ktorých každá má 23 chromozómov. Keďže gaméty vytvorené v dôsledku tejto metódy majú neúplnú sadu chromozómov, nazýva sa to redukcia. U ľudí je počas gametogenézy možná tvorba dvoch typov štruktúrnych jednotiek:

• spermie zo spermatogónie;
• vajíčka vo folikuloch.

Charakteristika

Keďže každá výsledná gaméta má jednu sadu chromozómov, pri fúzii s inou reprodukčnou bunkou dochádza k výmene genetického materiálu a k vytvoreniu embrya, ktoré dostane kompletnú sadu chromozómov. Vďaka meióze je zabezpečená kombinatorická variabilita - ide o proces, v dôsledku ktorého sa vytvára obrovský zoznam rôznych genotypov a plod zdedí rôzne znaky matky a otca.

V procese tvorby haploidných štruktúr by sa tiež mali rozlišovať štyri fázy uvedené vyššie, ktoré sú charakteristické pre mitózu. Hlavným rozdielom delenia redukcie je, že tieto kroky sa opakujú dvakrát.

Pozor! Prvá telofáza končí vytvorením dvoch buniek s kompletnou genetickou sadou 46 chromozómov. Potom začne druhé delenie, vďaka ktorému sa vytvoria štyri reprodukčné bunky, z ktorých každá má 23 chromozómov.

Pri meiotickom delení trvá prvé štádium dlhšie. Počas tejto fázy prebieha fúzia chromozómov a proces výmeny genetických údajov. Metafáza prebieha rovnakým spôsobom ako počas mitózy, ale s jediným súborom dedičných údajov. Počas anafázy nedochádza k deleniu centroméry a haploidné chromozómy sa rozchádzajú smerom k pólom.

Obdobie medzi dvoma deleniami, teda medzifáza, je veľmi krátke, počas tejto doby nevzniká kyselina deoxyribonukleová. Preto bunky získané po druhej telofáze obsahujú haploid, teda jednu sadu chromozómov. Diploidný súbor sa obnoví, keď sa dve reprodukčné bunky spoja počas syngamie. Toto je proces spájania mužských a ženských gamét vytvorených v dôsledku meiózy. V dôsledku redukčného delenia sa vytvorí zygota so 46 chromozómami a kompletnou sadou dedičných informácií získaných od oboch rodičov.

Počas fúzie gamét je možná tvorba rôznych variantov akýchkoľvek znakov. Práve meiózou deti dedia napríklad farbu očí jedného z rodičov. Vďaka recesívnemu prenášaniu akýchkoľvek génov je možný prenos vlastností cez jednu alebo viac generácií.

Pozor! Dominantné znaky sú dominantné, zvyčajne sa prejavujú v prvej generácii potomstva. Recesívny - skrytý alebo postupne miznúci u jedincov nasledujúcich generácií.

Úloha mitotického delenia:

1. Udržiavanie konštantného počtu chromozómov. Ak by výsledné bunky mali kompletnú sadu chromozómov, potom by sa ich počet u plodu po počatí zdvojnásobil.
2. V dôsledku meiotického delenia sa tvoria reprodukčné bunky s rôznymi súbormi dedičných informácií.
3. Rekombinácia dedičných informácií.
4. Zabezpečenie variability organizmov.

Porovnávacie charakteristiky

Metóda reprodukcie	Klonovanie	Gametogenéza
Typy buniek	Somatické	reprodukčné
Počet divízií	Jeden	Dva
Koľko detských štruktúrnych jednotiek sa v dôsledku toho vytvorí	2	4
Obsah dedičnej informácie v dcérskych bunkách	nemení sa	Zmeny
Konjugácia	Nie typické
	Nie typické	Označené počas prvej divízie

Rozdiely medzi klonovaním a redukčným delením

Klonovanie a redukcia množenia buniek sú dosť podobné procesy. Meiotické delenie zahŕňa rovnaké štádiá ako mitotické delenie, avšak ich trvanie a procesy prebiehajúce v jeho rôznych štádiách majú významné rozdiely.

Video - Mitóza a meióza

Rozdiely v priebehu sexuálneho a nepohlavného delenia

Bunky, ktoré sú výsledkom mitotického delenia a gametogenézy, nesú rôzne funkčné zaťaženie. Preto sú počas meiózy zaznamenané niektoré vlastnosti kurzu:

1. V prvom štádiu redukčného delenia sa zaznamenáva konjugácia a kríženie. Tieto procesy sú nevyhnutné pre vzájomnú výmenu genetických informácií.
2. Počas anafázy je zaznamenaná segregácia podobných chromozómov.
3. V období medzi dvoma cyklami delenia nedochádza k reduplikácii molekúl deoxyribonukleovej kyseliny.

Pozor! Konjugácia je stav postupnej konvergencie homológnych, t.j. podobných chromozómov, a následného vytvárania párov. Crossing over – prechod určitých úsekov z jedného chromozómu na druhý.

Druhá fáza gametogenézy prebieha presne rovnakým spôsobom ako mitóza.

Charakteristické rozdiely podľa výsledkov procesu delenia:

1. Výsledkom klonovania je vytvorenie dvoch štruktúrnych jednotiek a výsledkom redukčného delenia sú štyri.
2. Pomocou klonovania sa rozdelia somatické štruktúrne jednotky, ktoré tvoria rôzne tkanivá tela. V dôsledku meiózy sa tvoria iba reprodukčné bunky: vajíčka a spermie.
3. Klonovanie vedie k vytvoreniu absolútne identických štruktúrnych jednotiek a počas meiotického delenia dochádza k redistribúcii genetických údajov.
4. V dôsledku redukčného delenia sa množstvo dedičnej informácie v reprodukčných bunkách zníži o 50 %. To poskytuje možnosť následnej fúzie genetických údajov buniek matky a otca počas oplodnenia.

Klonovanie a redukčné delenie sú najdôležitejšie procesy, ktoré zabezpečujú normálne fungovanie tela. Dcérske bunky vytvorené ako výsledok klonovania sú vo všetkom identické, vrátane na úrovni deoxyribonukleovej kyseliny, s pôvodnými. To vám umožňuje preniesť chromozómovú sadu nezmenenú z jednej generácie buniek do druhej. Mitóza je základom normálneho rastu tkaniva. Biologický význam redukčného delenia spočíva v zachovaní určitého počtu chromozómov v organizmoch, ktorých rozmnožovanie prebieha sexuálne. Meiotické delenie zároveň umožňuje prejaviť najdôležitejšiu vlastnosť rôznych mnohobunkových organizmov – kombinačnú variabilitu. Vďaka nej je možné preniesť na potomkov rôzne znaky otca aj matky.

Pri pohlavnom rozmnožovaní vzniká dcérsky organizmus ako výsledok splynutia dvoch zárodočných buniek ( gaméty) a následný vývoj z oplodneného vajíčka - zygoty.

Pohlavné bunky rodičov majú haploidný súbor ( n) chromozómy a v zygote, keď sa spoja dve takéto sady, počet chromozómov sa stane diploidným (2 n): každý pár homológnych chromozómov obsahuje jeden otcovský a jeden materský chromozóm.

Haploidné bunky vznikajú z diploidných buniek v dôsledku špeciálneho bunkového delenia – meiózy.

meióza - druh mitózy, v dôsledku ktorej sú diploidné (2n) somatické bunky zárodočných bunieklez vytvoril haploidné gaméty (1n). Počas oplodnenia sa jadrá gamét zlúčia a obnoví sa diploidná sada chromozómov. Meióza teda zabezpečuje zachovanie konštantnej sady chromozómov a množstva DNA pre každý druh.

Meióza je nepretržitý proces pozostávajúci z dvoch po sebe nasledujúcich delení nazývaných meióza I a meióza II. Každé rozdelenie je rozdelené na profázu, metafázu, anafázu a telofázu. V dôsledku meiózy I sa počet chromozómov zníži na polovicu ( redukčné delenie): počas meiózy II sú zachované haploidné bunky (rovnicové delenie). Bunky vstupujúce do meiózy obsahujú genetickú informáciu 2n2xp (obr. 1).

V profáze I meiózy sa chromatín postupne zvinie a vytvorí chromozómy. Homologické chromozómy sa k sebe približujú a vytvárajú spoločnú štruktúru pozostávajúcu z dvoch chromozómov (bivalentných) a štyroch chromatidov (tetrád). Kontakt dvoch homológnych chromozómov po celej dĺžke sa nazýva konjugácia. Potom sa medzi homológnymi chromozómami objavia odpudivé sily a chromozómy sa najskôr oddelia v oblasti centroméry, zostávajú spojené v oblasti ramena a tvoria dekusácie (chiasmata). Divergencia chromatidov sa postupne zvyšuje a dekusácie sa posúvajú smerom k ich koncom. V procese konjugácie medzi niektorými chromatidami homológnych chromozómov môže dôjsť k výmene miest – cross over, čo vedie k rekombinácii genetického materiálu. Na konci profázy sa jadrový obal a jadierka rozpustia a vytvorí sa achromatínové vreteno. Obsah genetického materiálu zostáva rovnaký (2n2хр).

V metafáze bivalenty chromozómu meiózy I sa nachádzajú v rovníkovej rovine bunky. V tomto momente ich špirálovitosť dosahuje maximum. Obsah genetického materiálu sa nemení (2n2xp).

v anafáze homologické chromozómy meiosis I, pozostávajúce z dvoch chromatidov, sa nakoniec od seba vzdialia a rozchádzajú sa smerom k pólom bunky. V dôsledku toho sa do dcérskej bunky dostane iba jeden z každého páru homológnych chromozómov - počet chromozómov sa zníži na polovicu (dochádza k redukcii). Obsah genetického materiálu sa stáva 1n2xp na každom póle.

v telofáze dochádza k tvorbe jadier a k deleniu cytoplazmy – vznikajú dve dcérske bunky. Dcérske bunky obsahujú haploidnú sadu chromozómov, každý chromozóm má dve chromatidy (1n2xp).

Interkinéza- krátky interval medzi prvým a druhým meiotickým delením. V tomto čase nedochádza k replikácii DNA a dve dcérske bunky rýchlo vstupujú do meiózy II, pričom postupujú podľa typu mitózy.

Ryža. 1. Schéma meiózy (zobrazený jeden pár homológnych chromozómov). Meióza I: 1, 2, 3. 4. 5 - profáza; 6 - metafáza; 7 - anafáza; 8 - telofáza; 9 - interkinéza. meióza II; 10 - metafáza; II - anafáza; 12 - dcérske bunky.

v profáze meiosis II, prebiehajú rovnaké procesy ako v profáze mitózy. V metafáze sú chromozómy umiestnené v rovníkovej rovine. Nedochádza k žiadnym zmenám v obsahu genetického materiálu (1n2хр). V anafáze meiózy II sa chromatidy každého chromozómu presúvajú k opačným pólom bunky a obsah genetického materiálu na každom póle sa stáva lnlxp. V telofáze sa tvoria 4 haploidné bunky (lnlxp).

Z jednej diploidnej materskej bunky sa teda v dôsledku meiózy vytvoria 4 bunky s haploidnou sadou chromozómov. Okrem toho v profáze meiózy I dochádza k rekombinácii genetického materiálu (crossing over) a v anafáze I a II k náhodnému odchodu chromozómov a chromatíd k jednému alebo druhému pólu. Tieto procesy sú príčinou kombinovanej variability.

Biologický význam meiózy:

1) je hlavnou fázou gametogenézy;

2) zabezpečuje prenos genetickej informácie z organizmu do organizmu pri pohlavnom rozmnožovaní;

3) dcérske bunky nie sú geneticky identické s rodičmi a navzájom.

Biologický význam meiózy spočíva aj v tom, že na tvorbu zárodočných buniek je nevyhnutný pokles počtu chromozómov, keďže jadrá gamét sa pri oplodnení spájajú. Ak by k tejto redukcii nedošlo, potom by v zygote (a teda vo všetkých bunkách dcérskeho organizmu) bolo dvakrát toľko chromozómov. To je však v rozpore s pravidlom nemennosti počtu chromozómov. Zárodočné bunky sú vďaka meióze haploidné a pri oplodnení v zygote sa obnoví diploidná sada chromozómov (obr. 2 a 3).

Ryža. 2. Schéma gametogenézy: ? - spermatogenéza; ? - ovogenéza

Ryža. 3.Schéma ilustrujúca mechanizmus udržiavania diploidnej sady chromozómov počas sexuálnej reprodukcie

Už dlho sú známe dva typy bunkového delenia: mitotické a redukčné delenie. Prvý sa tiež nazýva mitóza a druhý - meióza. Prvý spôsob, mitóza, rozdeľuje všetky bunky, druhý - iba pohlavie.

Po prvé, o mitóze. Predchádza mu zdvojenie molekúl, ktoré nesú dedičnú informáciu.

Molekuly DNA, ktoré obsahujú genetický kód, sa nachádzajú v bunkovom jadre, v špeciálnych dlhých vláknach – chromozómoch. Každý druh zvierat a rastlín má presne definovaný počet chromozómov. Zvyčajne ich je niekoľko desiatok. U ľudí je napríklad 46 ( Do roku 1956 si mysleli, že ich je v ľudských bunkách 48. V roku 1956 však genetici Tjio a Levan presne stanovili, že človek má 46, nie 48, chromozómov.). A jeden z červov má len dva. Niektoré druhy rakoviny majú 200 chromozómov. Rekord však prekonali mikroskopickí rádiolariáni: jeden z nich má 1600 chromozómov!

Keď sú molekuly DNA duplikované, sú duplikované aj chromozómy. Každý si postaví dvojníka na svoj vlastný obraz. To znamená, že nejaký čas je v našich bunkách dvakrát toľko chromozómov ako zvyčajne.

Medzi dvoma deleniami, v takzvanej interfáze, nie sú chromozómy viditeľné v bežnom mikroskope. Akoby vôbec neexistovali. V tej elektronickej je jasné, že sú stále tu, neodišli, ale sú také tenké, že bez veľmi silného nárastu nie sú badateľné. Hovorí sa, že v tejto fáze svojej činnosti vyzerajú chromozómy ako „kefy lámp“. Vskutku, sú tak trochu ako obrusy, ktoré sa kedysi používali na čistenie skla petrolejových lámp.

Za desať až dvadsať hodín relatívneho pokoja medzi dvoma deleniami musia mať chromozómy čas na syntézu svojich náprotivkov s úplnou kópiou všetkých génov, ktoré obsahujú, všetkých molekúl DNA.

Akonáhle sú dvojčatá pripravené, dlhé chromozómové vlákna (originál a ich kópie) sa začnú stáčať do pevných špirál. A tie sú skrútené v špirále druhého rádu. Význam tohto zvratu je celkom jasný. Doteraz chromozómy ležali v zamotanom klbku a natiahnuť ich pozdĺž rôznych pólov bunky by asi nebolo jednoduché. Teraz je však každý chromozóm špirála stočená do špirály, veľmi kompaktná a ľahko prenosná „batožina“.

Celá DNA ľudskej bunky, natiahnutá do jedného vlákna, je dlhá asi meter a dvojito stočené toto vlákno sa zmestí do 46 chromozómov, z ktorých každý má dĺžku len niekoľko mikrónov.

Pred rozdelením sa teda chromozómy zbalia do kompaktných „balíčkov“. Do tohto momentu, ktorý sa v bunkovom delení nazýva profáza, sa obal jadra rozpúšťa a nám už známe centrioly, príp. centrozómy sa presúvajú na opačné póly bunky. Vlákna takzvaného mitotického aparátu alebo vretena spájajú každý chromozóm s jedným z pólov.

Chromozómy sa potom zoradia do párov (originál vedľa seba so svojou kópiou) pozdĺž bunkového rovníka, ako tanečníci na plese. Táto fáza delenia sa nazýva metafáza.

Potom sa každý z párových chromozómov ponáhľa k svojmu pólu. Partneri sa navždy rozídu, pretože čoskoro prepážka rozdelí starú bunku na dve nové pozdĺž rovníka. Vzniká dojem, že centrioly ťahajú chromozómy k sebe za šnúrky ako bábky.

V skutočnosti majú chromozómy vzhľad, aký má každé ohybné teleso, keď je pretiahnuté strunou cez kvapalinu.

Miesto, pre ktoré sa ťahá, je vždy rovnaké pre každý chromozóm. Nazýva sa to kinetochore alebo centroméra. Miesto, kde je kinetochór na chromozóme, často určuje jeho tvar. Ak je kinetochore v strede, potom sa chromozóm, keď je počas mitózy ťahaný niťou, ohýba na polovicu a stáva sa podobným latinskému číslu „päť“ (V). Ak je kinetochór na samom konci chromozómu, potom sa ohýba na spôsob latinského písmena „iot“ (J).

Kedysi sa predpokladalo, že vlákna mitotického aparátu sú akési koľajnice, po ktorých sa chromozómy valia smerom k pólom. Potom sa rozhodli, že sú to skôr tenké gumičky, miniatúrne svaly, ktoré pri kontrakcii ťahajú svoju chromozómovú záťaž k pólom. Ale potom pri sťahovaní by sa nite pri predlžovaní stali hrubšími, "tenšími". To sa však nedeje. Skrátenie a predĺženie, nezhrubnú ani nezriedia.

Mechanika bunkového vretena je zjavne iná. Niektorí vedci si myslia, že vlákna sú skrátené, pretože niektoré molekuly, ktoré ich tvoria, sú mimo hry: teda z vlákien. A pridanie molekúl v jednom lineárnom smere vedie k predĺženiu závitov.

Tak či onak sú chromozómy ťahané zo stredu bunky k jej pólom rýchlosťou asi jeden mikrón za minútu. Od tohto momentu mitóza vstupuje do štádia nazývaného anafáza.

Po anafáze nasleduje telofáza. Chromozómové špirály sa odvíjajú. Opäť vstupujú do hry „kefy na lampy“. Spleť nitkovitých chromozómov je obrastená jadrovými membránami: v bunke sú teraz dve dvojčatá. Prstencové zúženie ho čoskoro rozdelí na polovicu. Každá polovica dostane svoje jadro.

Delenie buniek končí zdvojnásobením centriolov. Boli štyria – dvaja pri každom póle. Bunka bola rozdelená a každá polovica obsahovala iba dva centrioly.

Na obrazovke elektrónového mikroskopu vyzerajú centrioly ako duté valce vyrobené z rúrok. Centrioly ležia vždy navzájom v pravom uhle. Preto vždy jeden z nich vidíme v priečnom reze a druhý v pozdĺžnom reze.

V telofáze z každého z centriolov vyráža malý centriol - husté valcovité telo. Rastie rýchlo a teraz sú v bunke štyri centrioly.

Mitózou sa z jednej získajú dve bunky, úplne identické v dedičnosti ukryté v ich chromozómoch (ak ani jedna z nich nebola zmutovaná).

Zvyčajne mitóza trvá hodinu alebo dve hodiny. Mitózy sú v nervových tkanivách veľmi zriedkavé. Ale v kostnej dreni, kde sa každú sekundu narodí 10 miliónov červených krviniek, sa každú sekundu vyskytne 10 miliónov mitóz!

Teraz, skôr ako si povieme o druhom delení buniek – o meióze, musíme zaviesť niekoľko nových pojmov.

Súbor chromozómov uzavretých v jadre normálnej somatickej (inými slovami nie sexuálnej, ale obyčajnej) bunky tela nazýva genetika dvojitá – diploidná. U ľudí je diploidná sada chromozómov 46. Všetkých týchto 46 chromozómov vzhľadom a veľkosťou sa dá ľahko rozdeliť na identické páry v konfigurácii (iba partneri jedného páru – pohlavné chromozómy „x“ a „y“ – nie sú podobní. viac o tom neskôr).

Súbor chromozómov, v ktorých je prítomný iba jeden partner z každého páru, sa nazýva haploidný alebo obyčajný. Všetky zárodočné bunky alebo gaméty obsahujú haploidnú sadu chromozómov. (To znamená, že ľudské spermie a vajíčka majú každý len dvadsaťtri chromozómov.) V opačnom prípade by sa pri oplodnení vajíčka, keď sa materské a otcovské gaméty spojili, získala zygota s dvojnásobným normálnym počtom chromozómov.

Meióza, ktorá predchádza tvorbe spermií a vajíčok, je navrhnutá tak, aby obdarila gaméty polovičným počtom haploidných chromozómov. A keď sa gaméty spoja, zygota už bude mať normálny diploidný počet chromozómov. Polovica od mamy, polovica od otca.

Je už jasné, prečo sú všetky chromozómy v zygote spárované?

Koniec koncov, každý materský chromozóm zodpovedá presne rovnakému otcovskému chromozómu tvarom, veľkosťou a povahou dedičnej informácie. Párové chromozómy sa nazývajú homológne.

Meióza začína skutočnosťou, že chromozómy rovnakého typu v konfigurácii sú spárované a konjugované. Potom každý z chromozómov každého páru vytvorí svoje dvojča z látok rozpustených v protoplazme. Ako pri mitóze.

Teraz už chromozómy rovnakého typu nie sú dva, ale štyri. Štvorky, alebo tetrády, pevne priliehajúce k sebe, sú zoradené pozdĺž rovníka bunky. Závity vretena oddeľujú štvorce opäť do párov a ťahajú ich od seba na rôzne póly.

Bunka sa rozdelí na polovicu a potom sa opäť rozdelí, ale teraz v inej rovine, kolmej na prvú. Tentoraz sa chromozómy nezdvojujú. Páry zoradené pozdĺž rovníka sa rozchádzajú jeden po druhom na rôzne konce bunky.

Na každom póle sú teraz polovičné ako počas mitózy alebo v prvej fáze meiózy. Preto, keď sa bunka roztrhne na polovicu, dve nové gaméty z nej narodené dostanú haploidný počet chromozómov. Keďže v prvej fáze meiózy sa z jednej bunky rodia dve diploidné bunky, na konci jej druhej fázy máme štyri gaméty. A v každom, opakujem, haploidný počet chromozómov. Ak sú to ľudské gaméty, potom budú mať dvadsaťtri chromozómov. A keď sa pri oplodnení spoja do jednej zygoty, bude v nej štyridsaťšesť chromozómov.

Zo zygoty vznikne ľudské embryo, pričom všetky bunky budú mať 46 chromozómov.

Mechanika bunkového delenia v meióze – divergencia v rôznych gamétach párových chromozómov, z ktorých každý má svoj vlastný rodokmeň buď od otca alebo od matky – vysvetľuje mnohé zo zákonov dedičnosti a variability, ktoré objavil Gregor Mendel a iní genetici.

Poľskí vedci nedávno natočili vynikajúci film o mitóze pomocou časozbernej fotografie. Všetky fázy mitózy na obrazovke sú niekoľko stonásobne zrýchlené. V skutočnosti sa pohyby chromozómov počas delenia vyskytujú oveľa pomalšie. Videl som tento film a urobil na mňa väčší dojem ako ten najlepší z najlepších celovečerných filmov.

Má nezvyčajných aktérov – chromozómy. Zbiehajú sa, rozchádzajú, zoraďujú a rozchádzajú sa rôznymi smermi, ako tanečníci na plese, ktorí predvádzajú zložité kroky starého tanca. Americký biológ Möller, zakladateľ radiačnej genetiky, nazval tanec chromozómov ich zvláštne pohyby pri delení buniek.

Každú sekundu v našom tele prebiehajú milióny mitóz! A stovky miliónov neživých, no veľmi disciplinovaných malých baletiek predvádzajú najstarší tanec na zemi. Tanec života. V takýchto tancoch bunky tela dopĺňajú svoje rady. A rastieme a existujeme.

Všetky javy dedičnosti a života sú založené na koordinovanej divergencii chromozómov k rôznym pólom bunky. Koniec koncov, každý chromozóm je komplexná kombinácia obrovských nukleových kyselín a proteínov. A nukleové kyseliny nesú veľké množstvo dedičných jednotiek – génov, čiže podstatu všetkého, čo na Zemi existuje.

http://nplit.ru "NPLit.ru: Knižnica mladého prieskumníka"