Ndarja e qelizave mitotike kryhet si një stereotip. Mitoza e qelizave bimore

Ndarja e qelizave mitotike

Këlyshi rritet dhe rritet në madhësi për shkak të ndarjes së qelizave somatike të quajtur mitoza. Mitoza nuk është ndarje e drejtpërdrejtë qeliza somatike kur ato shfaqen ndryshime komplekse në bërthamën dhe citoplazmën e saj. Pas fekondimit (ovogamisë) të një veze nga një spermë (bashkim ose bashkim i gameteve), një zigota(oocist) është një organizëm i ri i përbërë nga vetëm një qelizë. Procesi i rritjes dhe zhvillimit të një organizmi të ri fillon që nga momenti i ndarjes së parë mitotike të kësaj qelize (nënës), kur prej tij lindin dy qeliza bija (më saktë, motra) plotësisht të ngjashme me të dhe vazhdon deri në vdekje.

Fig. 1 Struktura e qelizave

Gjatë procesit të mitozës ndodh:

1- dyfishimi i substancës së kromozomeve;

2- ndryshim gjendje fizike dhe organizimi kimik i kromozomeve;

3- divergjenca e kromozomeve motra në polet e qelizës;

4- ndarja pasuese e citoplazmes dhe shërim të plotë dy bërthama në qeliza të reja.

I shtrirë në mitozë cikli i jetes gjenet bërthamore: dyfishimi, shpërndarja dhe funksionimi. Periudha ndërmjet ndarjeve qelizore quhet ndërfazore, gjatë së cilës në të zhvillohen proceset aktive të jetës dhe përgatitja për ndarjen e radhës. I gjithë cikli i ndryshimeve që ndodhin në qelizë

nga një ndarje në tjetrën quhet cikli mitotik. Kjo e fundit përbëhet nga dy periudha kryesore - ndërfaza dhe vetë mitoza.

Si rezultat i mitozës, një qelizë prodhon dy qeliza me kromozome identike. Kështu, mitoza siguron vazhdimësinë dhe qëndrueshmërinë e numrit dhe grupit, domethënë specifikën cilësore të kromozomeve në gjeneratat e njëpasnjëshme të qelizave ndarëse (shih Fig. 2).

Në interfazë, periudha midis dy ndarjeve të njëpasnjëshme qelizore, replikimi (autoduplikimi ose vetë-dyfishimi) i ADN-së ndodh në bërthamë, dhe për këtë arsye numri i kromozomeve në qelizë (formimi i kromatideve motra të mbajtura së bashku nga centromeri, d.m.th. , një trup që funksionon si qendër mekanike e kromozomit), si dhe despiralizimi i këtij të fundit.

Në metafazën, ose fazën qendrore të ndarjes bërthamore, një kromozom i përbërë nga dy kromatide shndërrohet në dy kromozome vajza.

Oriz. 2. Mitoza

1 - tre palë kromozome; 2 - riprodhimi i kromozomeve me formimin e kromatideve motra të lidhura në centrome; 3 - në polet e mbështjellësit bërthamor, janë të dukshme centrozomet me rreze astore, duke shkuar në rajonin centromerik të kromatideve, të rreshtuar përgjatë ekuatorit, për të ndarë centromeret e kromatideve motra dhe për t'i zhvendosur ato në pole të ndryshëm; 4 - despiralizimi i kromozomeve, restaurimi i membranës bërthamore dhe formimi i një septumi qelizor me formimin e dy qelizave bija identike me nënën me saktësisht të njëjtin numër kromozomesh si në të.

Në anafazë, ndodh ndarja dhe divergjenca e kromozomeve bija në polet e qelizës, domethënë, rikthehet numri i tyre i duhur. Në telofazën, fazën përfundimtare të ndarjes qelizore, kromozomet marrin të njëjtën pamje si përpara fillimit të ndarjes dhe sasia e ADN-së në secilën bërthamë bijë përgjysmohet në krahasim me fazat e mëparshme. Kështu, të dyja qelizat bijë përmbajnë sasi të barabarta citoplazma dhe grupe identike kromozomesh dhe janë gati për t'iu nënshtruar mitozës.

Jo të gjitha qelizat somatike të trupit ndahen vazhdimisht. Në vazhdim zhvillimi embrional ndodh diferencimi i organeve dhe indeve, duke u zhvilluar përgjatë rrugës së tyre specifike, të përcaktuar gjenetikisht. Prandaj, disa qeliza kthehen në qeliza truri, të tjera në qeliza gjaku etj. Për më tepër, disa prej tyre ndahen vazhdimisht, ndërsa të tjerat vetëm në një fazë të caktuar zhvillimi ose nëse është e nevojshme, duke qenë përgjegjëse, për shembull, për rigjenerimin.

proceset (restauruese).

Ndarja e qelizave është pika qendrore e riprodhimit.

Gjatë procesit të ndarjes, dy qeliza dalin nga një qelizë. Bazuar në asimilimin e substancave organike dhe inorganike, një qelizë krijon qelizën e saj me strukturë dhe funksione karakteristike.

Në ndarjen e qelizave mund të vërehen dy momente kryesore: ndarja bërthamore - mitoza dhe ndarja citoplazmike - citokineza, ose citotomia. Vëmendja kryesore e gjenetistëve është ende e përqendruar në mitozën, pasi, nga pikëpamja e teorisë së kromozomeve, bërthama konsiderohet një "organ" i trashëgimisë.

Gjatë procesit të mitozës ndodh:

1. dyfishimi i substancës së kromozomeve;
2. ndryshimet në gjendjen fizike dhe organizimin kimik të kromozomeve;
3. divergjenca e kromozomeve të vajzës, ose më mirë të motrës, në polet e qelizës;
4. ndarja e mëvonshme e citoplazmës dhe restaurimi i plotë i dy bërthamave të reja në qelizat simotra.

Kështu, i gjithë cikli jetësor i gjeneve bërthamore përcaktohet në mitozë: dyfishimi, shpërndarja dhe funksionimi; Si rezultat i përfundimit të ciklit mitotik, qelizat simotra përfundojnë me "trashëgim" të barabartë.

Gjatë ndarjes, bërthama qelizore kalon nëpër pesë faza të njëpasnjëshme: ndërfaza, profaza, metafaza, anafaza dhe telofaza; disa citologë identifikojnë një fazë tjetër të gjashtë - prometafazën.

Midis dy ndarjeve të njëpasnjëshme të qelizave, bërthama është në fazën ndërfazore. Gjatë kësaj periudhe, bërthama, gjatë fiksimit dhe ngjyrosjes, ka një strukturë rrjetë të formuar nga ngjyrosja e fijeve të holla, të cilat në fazën tjetër formohen në kromozome. Edhe pse ndërfaza quhet ndryshe faza e një bërthame në pushim, në vetë organizmin, proceset metabolike në bërthamë gjatë kësaj periudhe ndodhin me aktivitetin më të madh.

Profaza është faza e parë e përgatitjes së bërthamës për ndarje. Në profazë strukturë rrjetë bërthama gradualisht kthehet në fije kromozomesh. Nga profaza më e hershme edhe në mikroskop me dritë mund të vërehet natyra e dyfishtë e kromozomeve. Kjo sugjeron që në bërthamë është në interfazën e hershme ose të vonë që ndodh procesi më i rëndësishëm i mitozës - dyfishimi, ose riduplikimi i kromozomeve, në të cilin secili nga kromozomet e nënës ndërton një të ngjashëm - një bijë. Si rezultat, çdo kromozom duket i dyfishuar në gjatësi. Megjithatë, këto gjysma të kromozomeve, të cilat quhen kromatidet motra, mos ndryshojnë në profazë, pasi ato mbahen së bashku nga një zonë e përbashkët - centromeri; rajoni centromerik ndahet më vonë. Në profazë, kromozomet i nënshtrohen një procesi të përdredhjes përgjatë boshtit të tyre, gjë që çon në shkurtimin dhe trashjen e tyre. Duhet theksuar se në profazë, çdo kromozom në kariolimf është i vendosur rastësisht.

Në qelizat shtazore, edhe në telofazën e vonë ose në interfazën shumë të hershme, ndodh dyfishimi i centriolës, pas së cilës në profazë centriolat bija fillojnë të konvergojnë në pole dhe formacionet e astrosferës dhe boshtit, të quajtur aparati i ri. Në të njëjtën kohë, bërthamat shpërndahen. Shenjë thelbësore e përfundimit të profazës është shpërbërja e membranës bërthamore, si rezultat i së cilës kromozomet përfundojnë në masën e përgjithshme të citoplazmës dhe karioplazmës, të cilat tani formojnë miksoplazmë. Kjo përfundon profazën; qeliza hyn në metafazë.

NË Kohët e fundit Midis profazës dhe metafazës, studiuesit filluan të dallonin një fazë të ndërmjetme të quajtur prometafaza. Prometafaza karakterizohet nga shpërbërja dhe zhdukja e membranës bërthamore dhe lëvizja e kromozomeve drejt rrafshit ekuatorial të qelizës. Por deri në këtë moment formimi i boshtit të akromatinës nuk ka përfunduar ende.

Metafaza quhet faza e përfundimit të renditjes së kromozomeve në ekuatorin e boshtit. Rregullimi karakteristik i kromozomeve në rrafshin ekuatorial quhet pllaka ekuatoriale ose metafazë. Rregullimi i kromozomeve në raport me njëri-tjetrin është i rastësishëm. Në metafazë, numri dhe forma e kromozomeve zbulohen qartë, veçanërisht kur ekzaminohet pllaka ekuatoriale nga polet e ndarjes së qelizave. Boshti i akromatinës është formuar plotësisht: fijet e boshtit fitojnë një konsistencë më të dendur se pjesa tjetër e citoplazmës dhe janë ngjitur në rajonin centromerik të kromozomit. Citoplazma e qelizës gjatë kësaj periudhe ka viskozitetin më të ulët.

Anafaza quhet faza tjetër e mitozës, në të cilën kromatidet ndahen, të cilat tani mund të quhen kromozome motër ose bijë, dhe devijojnë në pole. Në këtë rast, para së gjithash, rajonet centromerike zmbrapsin njëri-tjetrin, dhe më pas vetë kromozomet ndryshojnë në pole. Duhet thënë se divergjenca e kromozomeve në anafazë fillon njëkohësisht - "sikur me urdhër" - dhe përfundon shumë shpejt.

Gjatë telofazës, kromozomet e vajzave despirojnë dhe humbasin individualitetin e tyre të dukshëm. Formohet guaska e bërthamës dhe vetë bërthama. Bërthama është rindërtuar në rend i kundërt krahasuar me ndryshimet që pësoi në profazë. Në fund, nukleolet (ose nukleolet) gjithashtu restaurohen dhe në të njëjtën sasi sa ishin të pranishme në bërthamat mëmë. Numri i bërthamave është karakteristik për çdo lloj qelize.

Në të njëjtën kohë, fillon ndarja simetrike e trupit qelizor. Bërthamat e qelizave bija hyjnë në gjendjen ndërfazore.

Figura e mësipërme tregon një diagram të citokinezës në qelizat shtazore dhe bimore. NË qelizë shtazore ndarja ndodh me lidhëse të citoplazmës së qelizës amë. Në një qelizë bimore, formimi i një septumi qelizor ndodh me zona të pllakave të gishtit, duke formuar një ndarje të quajtur fragmoplast në rrafshin ekuatorial. Kjo përfundon ciklin mitotik. Kohëzgjatja e saj varet nga lloji i indit, gjendje fiziologjike trupi, faktorët e jashtëm (temperatura, regjimi i dritës) dhe zgjat nga 30 minuta deri në 3 orë.Sipas autorëve të ndryshëm shpejtësia e kalimit të fazave të veçanta është e ndryshueshme.

Të dyja të brendshme dhe faktorët e jashtëm mjediset që veprojnë në rritjen e organizmit dhe gjendjen e tij funksionale ndikojnë në kohëzgjatjen e ndarjes qelizore dhe fazat e tij individuale. Meqenëse bërthama luan një rol të madh në proceset metabolike të qelizës, është e natyrshme të besohet se kohëzgjatja e fazave mitotike mund të ndryshojë në përputhje me gjendjen funksionale të indit të organit. Për shembull, është vërtetuar se gjatë pushimit dhe gjumit të kafshëve, aktiviteti mitotik i indeve të ndryshme është shumë më i lartë sesa gjatë zgjimit. Në një numër kafshësh, frekuenca e ndarjeve të qelizave zvogëlohet në dritë dhe rritet në errësirë. Supozohet gjithashtu se hormonet ndikojnë në aktivitetin mitotik të qelizës.

Arsyet që përcaktojnë gatishmërinë e një qelize për t'u ndarë mbeten ende të paqarta. Ka arsye për të sugjeruar disa arsye:

1. dyfishimi i masës së protoplazmës qelizore, kromozomeve dhe organeleve të tjera, për shkak të të cilave prishen marrëdhëniet bërthamore-plazmatike; Për t'u ndarë, një qelizë duhet të arrijë një peshë dhe vëllim të caktuar karakteristik për qelizat e një indi të caktuar;
2. dyfishimi i kromozomeve;
3. sekretimi i substancave të veçanta nga kromozomet dhe organelet e tjera qelizore që stimulojnë ndarjen e qelizave.

Mekanizmi i divergjencës së kromozomeve në polet në anafazën e mitozës gjithashtu mbetet i paqartë. Një rol aktiv në këtë proces duket se luajnë fijet e gishtave, që përfaqësojnë fijet e proteinave të organizuara dhe të orientuara nga centriolet dhe centromeret.

Natyra e mitozës, siç kemi thënë tashmë, ndryshon në varësi të llojit dhe gjendje funksionale pëlhura. Qelizat e indeve të ndryshme karakterizohen nga Llojet e ndryshme Mitoza Në llojin e përshkruar të mitozës, ndarja e qelizave ndodh në mënyrë të barabartë dhe simetrike. Si rezultat i mitozës simetrike, qelizat simotra janë trashëgimore ekuivalente për sa i përket gjeneve bërthamore dhe citoplazmës. Mirëpo, përveç simetrikes, ekzistojnë edhe lloje të tjera të mitozës, përkatësisht: mitoza asimetrike, mitoza me citokinezë të vonuar, ndarja e qelizave shumëbërthamore (ndarja e sincitisë), amitoza, endomitoza, endoreprodhimi dhe politenia.

Në rastin e mitozës asimetrike, qelizat simotra janë të pabarabarta në madhësi, sasi të citoplazmës dhe gjithashtu në lidhje me fatin e tyre të ardhshëm. Një shembull i kësaj është madhësia e pabarabartë e qelizave motra (bijë) të neuroblastit të karkalecit, vezëve të kafshëve gjatë maturimit dhe gjatë fragmentimit spirale; kur bërthamat në kokrrat e polenit ndahen, njëra nga qelizat bijë mund të ndahet më tej, tjetra jo, etj.

Mitoza me citokinezë të vonuar karakterizohet nga fakti se bërthama qelizore ndahet shumë herë, dhe vetëm atëherë ndahet trupi qelizor. Si rezultat i kësaj ndarjeje, formohen qeliza me shumë bërthama si sincitium. Një shembull i kësaj është formimi i qelizave të endospermës dhe prodhimi i sporeve.

Amitoza quhet ndarje e drejtpërdrejtë bërthamore pa formimin e figurave të ndarjes. Në këtë rast, ndarja e bërthamës ndodh duke e "lidhur" atë në dy pjesë; ndonjëherë nga një bërthamë formohen disa bërthama njëherësh (fragmentim). Amitoza ndodh vazhdimisht në qelizat e një numri indesh të specializuara dhe patologjike, për shembull në tumoret kancerogjene. Mund të vërehet nën ndikimin e agjentëve të ndryshëm dëmtues (rrezatimi jonizues dhe temperatura e lartë).

Endomitoza Ky është emri që i është dhënë procesit në të cilin zbërthimi bërthamor dyfishohet. Në këtë rast, kromozomet, si zakonisht, riprodhohen në interfazë, por divergjenca e tyre e mëvonshme ndodh brenda bërthamës me ruajtjen e mbështjellësit bërthamor dhe pa formimin e një boshti akromatin. Në disa raste, megjithëse membrana bërthamore shpërndahet, kromozomet nuk ndryshojnë në pole, si rezultat i të cilave numri i kromozomeve në qelizë shumëfishohet madje disa dhjetëra herë. Endomitoza shfaqet në qelizat e indeve të ndryshme të bimëve dhe kafshëve. Për shembull, A.A. Prokofieva-Belgovskaya tregoi se përmes endomitozës në qelizat e indeve të specializuara: në hipodermën e ciklopit, trupin dhjamor, epitelin peritoneal dhe indet e tjera të mbushjes (Stenobothrus) - grupi i kromozomeve mund të rritet 10 herë. . Kjo rritje e numrit të kromozomeve shoqërohet me veçoritë funksionale ind i diferencuar.

Gjatë politenisë, numri i fijeve kromozomale shumëfishohet: pas ridyfishimit në të gjithë gjatësinë, ato nuk ndryshojnë dhe mbeten ngjitur me njëra-tjetrën. Në këtë rast, numri i fijeve kromozomale brenda një kromozomi shumëfishohet, si rezultat diametri i kromozomeve rritet ndjeshëm. Numri i fijeve të tilla të hollë në një kromozom politen mund të arrijë në 1000-2000. Në këtë rast, formohen të ashtuquajturat kromozome gjigante. Me politeninë, të gjitha fazat e ciklit mitotik bien, përveç asaj kryesore - riprodhimit të fijeve primare të kromozomit. Fenomeni i politenisë vërehet në qelizat e një numri indesh të diferencuara, për shembull në inde gjendrat e pështymës Diptera, në qelizat e disa bimëve dhe protozoarëve.

Ndonjëherë ka një dyfishim të një ose më shumë kromozomeve pa ndonjë transformim bërthamor - ky fenomen quhet endoreprodhimi.

Pra, të gjitha fazat e mitozës qelizore, përbërësit, janë të detyrueshme vetëm për një proces tipik.

në disa raste, kryesisht në indet e diferencuara, cikli mitotik pëson ndryshime. Qelizat e indeve të tilla kanë humbur aftësinë për të riprodhuar të gjithë organizmin, dhe aktiviteti metabolik i bërthamës së tyre përshtatet me funksionin e indit të socializuar.

Qelizat embrionale dhe meristem që nuk kanë humbur funksionin e riprodhimit të të gjithë organizmit dhe që i përkasin indeve të padiferencuara ruajnë cikli i plotë mitoza, mbi të cilën bazohet riprodhimi aseksual dhe vegjetativ.

Qelizat e një organizmi shumëqelizor janë jashtëzakonisht të ndryshme në funksionet që kryejnë. Në përputhje me specializimin e tyre, qelizat kanë kohëzgjatje të ndryshme jeta. Për shembull, nervoz dhe qelizat e muskujve pas mbarimit periudha embrionale zhvillimet ndalojnë ndarjen dhe funksionojnë gjatë gjithë jetës së organizmit. Qelizat e indeve të tjera - palca e eshtrave, epidermë, epitel zorra e holle- në procesin e kryerjes së funksionit të tyre, ato shpejt vdesin dhe zëvendësohen me të reja si rezultat i riprodhimit të vazhdueshëm të qelizave.

Kështu, cikli jetësor i qelizave në indet rinovuese përfshin funksionalisht punë aktive dhe periudha e ndarjes. Ndarja e qelizave nënvizon zhvillimin dhe rritjen e organizmave, riprodhimin e tyre, si dhe siguron vetë-rinovimin e indeve gjatë gjithë jetës së organizmit dhe rivendosjen e integritetit të tyre pas dëmtimit.

Forma më e zakonshme e riprodhimit të qelizave në organizmat e gjallë është ndarje indirekte, ose mitoza. Mitoza karakterizohet nga transformime komplekse të bërthamës qelizore, të shoqëruara me formimin e strukturave specifike të kromozomeve. Kromozomet janë vazhdimisht të pranishëm në qelizë, por gjatë periudhës midis dy ndarjeve - ndërfazore - ato janë në gjendje të despiralizuar dhe për këtë arsye nuk janë të dukshme nën një mikroskop drite. Në interfazë, ndodh përgatitja për mitozë, e cila përbëhet kryesisht nga dyfishimi i ADN-së (riduplikimi). Tërësia e proceseve që ndodhin gjatë përgatitjes së një qelize për ndarje, si dhe gjatë vetë mitozës, quhet cikli mitotik. Figura tregon se pas përfundimit të ndarjes, qeliza mund të hyjë në një periudhë përgatitjeje për sintezën e ADN-së, të përcaktuar me simbolin G1. . Në këtë kohë, ARN dhe proteinat sintetizohen intensivisht në qelizë, dhe aktiviteti i enzimave të përfshira në sintezën e ADN-së rritet. Më pas qeliza fillon sintezën e ADN-së. Dy helikat e molekulës së vjetër të ADN-së ndahen dhe secila bëhet një shabllon për sintezën e vargjeve të reja të ADN-së. Si rezultat, secila prej dy molekulave bija përfshin domosdoshmërisht një spirale të vjetër dhe një të re. Molekula e re është absolutisht identike me atë të vjetër. Kjo ka një kuptim të thellë biologjik: në këtë mënyrë, kontinuiteti i informacionit gjenetik ruhet gjatë brezave të panumërt të qelizave.

Kohëzgjatja e sintezës së ADN-së në qeliza të ndryshme ndryshon dhe varion nga disa minuta në baktere deri në 6-12 orë në qelizat e gjitarëve. Pas përfundimit të sintezës së ADN-së - faza S cikli mitotik - qeliza nuk fillon menjëherë të ndahet. Periudha nga fundi i sintezës së ADN-së deri në fillimin e mitozës quhet faza G2. Gjatë kësaj periudhe, qeliza përfundon përgatitjen për mitozë: ATP grumbullohet, proteinat e boshtit të akromatinës sintetizohen dhe centriolet dyfishohen.

Vetë procesi i ndarjes së qelizave mitotike përbëhet nga katër faza: profaza, metafaza, anafaza dhe telofaza.

NË profazë vëllimi i bërthamës dhe i qelizës në tërësi rritet, qeliza rrumbullakohet, zvogëlohet ose ndalet aktiviteti funksional(për shembull, lëvizja e amoeboideve në protozoar dhe në leukocitet e kafshëve më të larta). Shpesh struktura specifike qelizore (cilia, etj.) zhduken. Centriolet ndryshojnë në çifte drejt poleve, kromozomet spirale dhe, si rezultat, trashen dhe bëhen të dukshme. Leximi i informacionit gjenetik nga molekulat e ADN-së bëhet i pamundur: sinteza e ARN-së ndalet dhe bërthama zhduket. Filamentet e boshtit të ndarjes shtrihen midis poleve të qelizës - formohet një aparat që siguron divergjencën e kromozomeve në polet e qelizës. Gjatë gjithë profazës, kromozomet vazhdojnë të rrotullohen, duke u bërë të trashë dhe të shkurtër. Në fund të profazës, membrana bërthamore shpërbëhet dhe kromozomet shfaqen të shpërndara rastësisht në citoplazmë.

NË metafazë spiralizimi i kromozomeve arrin një maksimum, dhe kromozomet e shkurtuar nxitojnë në ekuatorin e qelizës, të vendosur në një distancë të barabartë nga polet. Formohet një pllakë ekuatoriale ose metafazë. Në këtë fazë të mitozës, struktura e kromozomeve është qartë e dukshme, ato janë të lehta për t'u numëruar dhe studiuar karakteristikat e tyre individuale.

Çdo kromozom ka një rajon të shtrëngimit parësor - centromerin, në të cilin fijet dhe krahët e boshtit janë ngjitur gjatë mitozës. Në fazën e metafazës, kromozomi përbëhet nga dy kromatide, të lidhura me njëra-tjetrën vetëm në centrome.

Të gjitha qelizat somatike të çdo organizmi përmbajnë një numër të përcaktuar rreptësisht të kromozomeve. Në të gjithë organizmat që i përkasin të njëjtës specie, numri i kromozomeve në qeliza është i njëjtë: në një mizë shtëpie - 12, në Drosophila - 8, në misër - 20, në luleshtrydhe - 56, në karavidhe - 116, tek njerëzit - 46 , te shimpanzetë, kacabu dhe piper - 48. Siç shihet, numri i kromozomeve nuk varet nga lartësia e organizimit dhe jo gjithmonë tregon lidhje filogjenetike. Numri i kromozomeve, pra, nuk shërben si karakteristikë specifike për speciet.Tërësia e karakteristikave të grupit të kromozomeve (kariotipit) - forma, madhësia dhe numri i kromozomeve - është karakteristikë vetëm për një specie bimore ose shtazore.

Numri i kromozomeve në qelizat somatike është gjithmonë i çiftuar. Kjo shpjegohet me faktin se në këto qeliza ka dy kromozome të së njëjtës formë dhe madhësi: njëri vjen nga organizmi atëror, tjetri nga organizmi i nënës. Kromozomet që janë identike në formë dhe madhësi dhe mbajnë të njëjtat gjene quhen homologë. Kompleti kromozom i një qelize somatike, në të cilën çdo kromozom ka një çift, quhet dyfish, ose grup diploid, dhe shënohet me 2n. Sasia e ADN-së që korrespondon me grupin diploid të kromozomeve përcaktohet si 2c. Nga çdo palë kromozome homologe, vetëm një futet në qelizat germinale, kështu që grupi kromozom i gameteve quhet beqare ose haploid.

Studimi i detajeve të strukturës së kromozomeve të pllakës së metafazës është shumë rëndësi të madhe për diagnostikimin e sëmundjeve të njeriut të shkaktuara nga anomalitë në strukturën e kromozomeve.

NË anafazë viskoziteti i citoplazmës zvogëlohet, centromeret ndahen dhe nga ky moment kromatidet bëhen kromozome të pavarura. Fijet e boshtit të lidhura me centromeret i tërheqin kromozomet në polet e qelizës, ndërsa krahët e kromozomeve ndjekin në mënyrë pasive centromerin. Kështu, në anafazë, kromatidet e kromozomeve të dyfishuara në interfazë ndryshojnë saktësisht në polet e qelizës. Në këtë moment, qeliza përmban dy grupe diploide kromozomesh (4n4c).

Në fazën përfundimtare - telofaza - kromozomet lëshohen dhe despirohen. Mbështjellësi bërthamor formohet nga strukturat membranore të citoplazmës. Tek kafshët, qeliza ndahet në dy më të vogla me formimin e një shtrëngimi. Në bimë, membrana citoplazmike lind në mes të qelizës dhe shtrihet në periferi, duke e ndarë qelizën në gjysmë. Pas formimit të tërthortë membrana citoplazmike qelizat bimore zhvillojnë një mur celuloz. Kështu, nga një qelizë formohen dy qeliza bija, në të cilat informacioni trashëgues kopjon saktësisht informacionin që përmban qeliza amë. Duke filluar nga ndarja e parë mitotike e një veze të fekonduar (zigota), të gjitha qelizat bija që rezultojnë nga mitoza përmbajnë të njëjtin grup kromozomesh dhe të njëjtat gjene. Prandaj, mitoza është një metodë e ndarjes së qelizave që përfshin shpërndarjen e saktë të materialit gjenetik midis qelizave bija.

Si rezultat i mitozës, të dy qelizat bija marrin një grup diploid kromozomesh.

Mitoza pengohet nga temperatura e lartë doza të larta rrezatimi jonizues, veprimi i helmeve bimore. Një nga këto helme, kolkicina, përdoret në citogjenetikë: mund të përdoret për të ndaluar mitozën në fazën e pllakës së metafazës, gjë që bën të mundur numërimin e numrit të kromozomeve dhe t'i japë secilit prej tyre një karakteristikë individuale, d.m.th. kariotipizimi.

Tabela Cikli mitotik dhe mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologjia. Detyrat dhe ushtrimet. Një udhëzues për aplikantët në universitete. M., 1991 )

		Procesi që ndodh në qelizë
Interfaza (faza midis ndarjeve qelizore)	Periudha parasintetike	Sinteza e proteinave. ARN sintetizohet në molekulat e ADN-së të despiralizuara
	Periudha sintetike	Sinteza e ADN-së është vetë-dyfishimi i një molekule të ADN-së. Ndërtimi i kromatidit të dytë në të cilin kalon molekula e sapoformuar e ADN-së: fitohen kromozomet bikromatide
	Periudha postsintetike	Sinteza e proteinave, ruajtja e energjisë, përgatitja për ndarje
	Profaza (faza e parë e ndarjes)	Kromozomet bikromatide janë spirale, bërthamat shpërndahen, centriolet ndahen, mbështjellja bërthamore shpërndahet, filamente boshti formohen
Fazat e mitozës	Metafaza (faza e akumulimit të kromozomeve)	Fijet e boshtit janë ngjitur në centromeret e kromozomeve; kromozomet bikromatide janë të përqendruara në ekuatorin e qelizës
	Anafaza (faza e ndarjes së kromozomeve)	Centromeret ndahen, kromozomet me një kromatide shtrihen nga fijet e gishtave në polet e qelizave
	Telofaza (faza e përfundimit të ndarjes)	Kromozomet me një kromatid despiralojnë, formohet një bërthamë, membrana bërthamore restaurohet, një septum midis qelizave fillon të formohet në ekuator dhe fijet e boshtit shpërndahen

Karakteristikat e mitozës në bimë dhe kafshë

Koha nga njëra në tjetrën. Ajo zhvillohet në dy faza të njëpasnjëshme - ndërfaza dhe vetë ndarja. Kohëzgjatja e këtij procesi ndryshon dhe varet nga lloji i qelizës.

Interfaza është periudha midis dy ndarjeve qelizore, koha nga ndarja e fundit derisa qeliza të vdesë ose të humbasë aftësinë për t'u ndarë.

Gjatë kësaj periudhe, qeliza rritet dhe dyfishon ADN-në e saj, si dhe mitokondritë dhe plastidet. Të tjerët gjithashtu kalojnë nëpër interfazë komponimet organike. Procesi i sintezës ndodh më intensivisht në periudhën sintetike të interfazës. Në këtë kohë, kromatidet bërthamore dyfishohen, akumulohet energji që do të përdoret gjatë ndarjes. Numri i organeleve dhe centrioleve qelizore gjithashtu rritet.

Ndërfaza zë pothuajse 90% cikli qelizor. Pas kësaj, ndodh mitoza, e cila është metoda kryesore e ndarjes së qelizave në eukariotët (organizma qelizat e të cilëve përmbajnë një bërthamë të formuar).

Gjatë mitozës, kromozomet kompaktohen dhe formohet një aparat i veçantë, i cili është përgjegjës për shpërndarje uniforme informacion trashëgues midis qelizave që formohen si rezultat i këtij procesi.

Ajo zhvillohet në disa faza. Fazat e mitozës karakterizohen karakteristikat individuale dhe një kohëzgjatje të caktuar.

Fazat e mitozës

Gjatë ndarjes së qelizave mitotike kalojnë fazat përkatëse të mitozës: profaza, e ndjekur nga metafaza, anafaza dhe faza përfundimtare është telofaza.

Fazat e mitozës karakterizohen nga karakteristikat e mëposhtme:

E cila rëndësia biologjike procesi i mitozës?

Fazat e mitozës kontribuojnë në transmetimin e saktë të informacionit trashëgues në qelizat bija, pavarësisht nga numri i ndarjeve. Në këtë rast, secila prej tyre merr 1 kromatid, e cila ndihmon në ruajtjen e një numri konstant të kromozomeve në të gjitha qelizat që formohen si rezultat i ndarjes. Është mitoza që siguron transferimin e një grupi të qëndrueshëm të materialit gjenetik.

Mbani mend!

Si, sipas teoria e qelizave, a ka rritje të numrit të qelizave?

A mendoni se jetëgjatësia e llojeve të ndryshme të qelizave në një organizëm shumëqelizor është e njëjtë? Arsyetoni mendimin tuaj.

Në momentin e lindjes, një fëmijë peshon mesatarisht 3-3,5 kg dhe ka një lartësi rreth 50 cm, një këlysh ariu kafe, prindërit e të cilit arrijnë një peshë prej 200 kg ose më shumë, peshon jo më shumë se 500 g dhe një këlysh i vogël kanguri peshon më pak se 1 gram. Një mjellmë e bukur rritet nga një zogth gri, që nuk bie në sy, një gërvishtje e shkathët shndërrohet në një zhabë qetësues dhe një lis i mbjellë afër shtëpisë rritet në një lis të madh, i cili njëqind vjet më vonë kënaq brezat e rinj të njerëzve me bukurinë e tij. Të gjitha këto ndryshime janë të mundshme për shkak të aftësisë së organizmave për t'u rritur dhe zhvilluar. Pema nuk do të kthehet në një farë, peshku nuk do të kthehet në vezë - proceset e rritjes dhe zhvillimit janë të pakthyeshme. Këto dy veti të materies së gjallë janë të lidhura pazgjidhshmërisht me njëra-tjetrën dhe bazohen në aftësinë e qelizës për t'u ndarë dhe specializuar.

Rritja e një ciliate ose ameba është një rritje në madhësi dhe ndërlikim i strukturës së një qelize individuale për shkak të proceseve të biosintezës. Por rritja e një organizmi shumëqelizor nuk është vetëm një rritje në madhësinë e qelizave, por edhe ndarja e tyre aktive - një rritje në numër. Shkalla e rritjes, tiparet e zhvillimit, madhësia në të cilën një individ i caktuar mund të rritet - e gjithë kjo varet nga shumë faktorë, përfshirë ndikimin e mjedisit. Por faktori kryesor, përcaktues në të gjitha këto procese është informacioni trashëgues, i cili ruhet në formën e kromozomeve në bërthamën e çdo qelize. Të gjitha qelizat e një organizmi shumëqelizor vijnë nga një vezë e vetme e fekonduar. Gjatë procesit të rritjes, çdo qelizë e sapoformuar duhet të marrë kopje e saktë materiali gjenetik, në mënyrë që, duke pasur një program të përgjithshëm trashëgimor të organizmit, të mund të specializohet dhe, duke kryer funksionin e tij specifik, të jetë pjesë përbërëse e tërësisë.

Në lidhje me diferencimin, pra ndarjen në tipe te ndryshme, qelizat e një organizmi shumëqelizor kanë jetëgjatësi të pabarabartë. Për shembull, qelizat nervore ndaloni ndarjen edhe gjatë zhvillimi intrauterin, dhe gjatë jetës së organizmit numri i tyre vetëm mund të ulet. Pasi të kenë lindur, ato nuk ndahen më dhe nuk jetojnë për aq kohë sa indi ose organi në të cilin përfshihen, qelizat formojnë të strijuara ind muskulor në kafshë dhe indet e depozitimit në bimë. Qelizat e kuqe të palcës së eshtrave ndahen vazhdimisht për të formuar qeliza gjaku, të cilat kanë një jetëgjatësi të kufizuar. Në procesin e kryerjes së funksioneve të tyre, qelizat epiteliale të lëkurës vdesin shpejt, prandaj zona germinale Qelizat epidermale ndahen shumë intensivisht. Qelizat kambiale dhe qelizat e konit të rritjes në bimë po ndahen në mënyrë aktive. Sa më i lartë të jetë specializimi i qelizave, aq më e ulët është aftësia e tyre për t'u riprodhuar.

Në trupin e njeriut ka rreth 10 14 qeliza. Rreth 70 miliardë qeliza epiteliale të zorrëve dhe 2 miliardë qeliza të kuqe të gjakut vdesin çdo ditë. Qelizat me jetëshkurtër janë qelizat epiteliale të zorrëve, jetëgjatësia e të cilave është vetëm 1-2 ditë.

Cikli jetësor i një qelize. Periudha e jetës së një qelize nga momenti i origjinës së saj në procesin e ndarjes deri në vdekjen ose përfundimin e ndarjes pasuese thirrur cikli i jetes. Një qelizë shfaqet gjatë ndarjes së qelizës amë dhe zhduket gjatë ndarjes ose vdekjes së saj. Kohëzgjatja e ciklit jetësor qeliza të ndryshme ndryshon shumë dhe varet nga lloji dhe kushtet e qelizave mjedisi i jashtëm(temperatura, disponueshmëria e oksigjenit dhe lëndë ushqyese). Për shembull, cikli jetësor i një ameba është 36 orë, dhe bakteret mund të ndahen çdo 20 minuta.

Cikli jetësor i çdo qelize është një grup ngjarjesh që ndodhin në qelizë që nga momenti kur ajo lind si rezultat i ndarjes deri në vdekje ose mitozë pasuese. Cikli jetësor mund të përfshijë një cikël mitotik që përbëhet nga përgatitja për mitozë - ndërfazore dhe vetë ndarja, si dhe faza e specializimit - diferencimit, gjatë së cilës qeliza kryen funksionet e saj specifike. Kohëzgjatja e ndërfazës është gjithmonë më e gjatë se vetë ndarja. Në qelizat epiteliale të zorrëve të brejtësve, interfaza zgjat mesatarisht 15 orë dhe ndarja ndodh në 0,5-1 orë. Gjatë interfazës, proceset e biosintezës ndodhin në mënyrë aktive në qelizë, qeliza rritet, formon organele dhe përgatitet për ndarjen e ardhshme. Por padyshim më proces i rëndësishëm, e cila ndodh gjatë interfazës në përgatitjen për ndarje, është dyfishimi i ADN-së (§).

Ndarja e qelizave. Mitozë" class="img-responsive img-thumbnail">

Oriz. 52. Fazat e mitozës

Dy helikat e molekulës së ADN-së ndryshojnë dhe në secilën prej tyre sintetizohet një zinxhir i ri polinukleotid. Riduplikimi i ADN-së ndodh me saktësinë më të lartë, e cila sigurohet nga parimi i komplementaritetit. Molekulat e reja të ADN-së janë absolutisht kopje identike të origjinalit dhe pasi të përfundojë procesi i dyfishimit, ato mbeten të lidhura në centromer. Molekulat e ADN-së që formojnë një pjesë të një kromozomi pas riduplikimit quhen kromatidet.

Saktësia e procesit të riprodhimit përmban një kuptim të thellë biologjik: një shkelje e kopjimit do të çonte në një shtrembërim të informacionit të trashëguar dhe, si pasojë, në një ndërprerje në funksionimin e qelizave bija dhe të gjithë organizmit në tërësi.

Nëse nuk do të ndodhte dyfishimi i ADN-së, atëherë me çdo ndarje qelizore numri i kromozomeve do të përgjysmohej dhe shumë shpejt nuk do të mbetej asnjë kromozome në secilën qelizë. Megjithatë, ne e dimë se në të gjitha qelizat e trupit të një organizmi shumëqelizor numri i kromozomeve është i njëjtë dhe nuk ndryshon nga brezi në brez. Kjo qëndrueshmëri arrihet përmes ndarjes së qelizave mitotike.

Mitoza. Mitoza- kjo është një ndarje gjatë së cilës ekziston një shpërndarje rreptësisht identike e kromozomeve të kopjuara saktësisht midis qelizave bija, e cila siguron formimin e qelizave gjenetikisht identike - identike.

I gjithë procesi i ndarjes mitotike ndahet në mënyrë konvencionale në katër faza: profazë, metafazë, anafazë dhe telofazë (Fig. 52).

NË profazë kromozomet fillojnë të spiralohen në mënyrë aktive - përdredhin dhe marrin një formë kompakte. Si rezultat i një paketimi të tillë, leximi i informacionit nga ADN-ja bëhet i pamundur dhe sinteza e ARN-së ndalet. Spiralizimi i kromozomeve është parakusht ndarja e suksesshme e materialit gjenetik midis qelizave bija. Imagjinoni një dhomë të vogël, i gjithë vëllimi i së cilës është i mbushur me 46 fije, gjatesia totale e cila është qindra mijëra herë më e madhe se madhësia e kësaj dhome. Kjo është bërthama e një qelize njerëzore. Gjatë procesit të riprodhimit, çdo kromozom dyfishohet dhe tashmë kemi 92 fije të ngatërruara në të njëjtin vëllim. Është pothuajse e pamundur t'i ndash ato në mënyrë të barabartë pa u ngatërruar apo grisur. Por mbështillni këto fije në topa dhe lehtë mund t'i shpërndani në dy grupe të barabarta - 46 topa në secilin. Diçka e ngjashme ndodh gjatë ndarjes mitotike.

Në fund të profazës, membrana bërthamore shpërbëhet dhe fijet e boshtit, një aparat që siguron shpërndarje uniforme të kromozomeve, shtrihen midis poleve të qelizës.

NË metafazë spiralizimi i kromozomeve bëhet maksimal, dhe kromozomet kompakte ndodhen në rrafshin ekuatorial të qelizës. Në këtë fazë, është qartë e dukshme se çdo kromozom përbëhet nga dy kromatide motra të lidhura në centrome. Filamentet e boshtit janë ngjitur në centromer.

Anafaza vazhdon shumë shpejt. Centromeret ndahen në dysh dhe nga ky moment kromatidet motra bëhen kromozome të pavarura. Filamentet e boshtit të bashkangjitur në centromere i tërheqin kromozomet drejt poleve të qelizës.

Ne skene telofazat kromozomet bija, të mbledhura në polet e qelizës, lëshohen dhe shtrihen. Ata kthehen në kromatinë dhe bëhen të vështira për t'u parë nën një mikroskop të lehtë. Membrana të reja bërthamore formohen rreth kromozomeve në të dy polet e qelizës. Formohen dy bërthama që përmbajnë grupe identike diploide kromozomesh.

Oriz. 53. Kuptimi i mitozës: A – rritje (maja e rrënjës); B – shumimi vegjetativ (lulëzimi i majave); B – rigjenerimi (bishti i hardhucës)

Mitoza përfundon me ndarjen e citoplazmës. Njëkohësisht me divergjencën e kromozomeve, organelet e qelizave shpërndahen afërsisht në mënyrë të barabartë në të dy polet. Në qelizat shtazore membranë qelizore fillon të fryhet nga brenda dhe qeliza ndahet nga shtrëngimi. Në qelizat bimore, membrana formohet brenda qelizës në rrafshin ekuatorial dhe, duke u përhapur në periferi, e ndan qelizën në dy pjesë të barabarta.

Kuptimi i mitozës. Si rezultat i mitozës, shfaqen dy qeliza bijë, që përmbajnë të njëjtin numër kromozomesh si në bërthamën e qelizës amë, d.m.th., formohen qeliza identike me prindin. NË kushte normale Prandaj, gjatë mitozës nuk ndodhin ndryshime në informacionin gjenetik ndarje mitotike mbështet stabiliteti gjenetik qelizat. Mitoza qëndron në themel të rritjes, zhvillimit dhe riprodhimit vegjetativ organizmat shumëqelizorë. Falë mitozës kryhen proceset e rigjenerimit dhe zëvendësimit të qelizave që vdesin (Fig. 53). Në eukariotët njëqelizorë, mitoza siguron riprodhimin aseksual.

Rishikoni pyetjet dhe detyrat

1. Cili është cikli jetësor i një qelize?

2. Si ndodh dyfishimi i ADN-së në ciklin mitotik? Cili është qëllimi i këtij procesi?

3. Çfarë është përgatitja e një qelize për mitozë?

4. Përshkruani me radhë fazat e mitozës.

5. Cila është rëndësia biologjike e mitozës?

<<< Назад

Përpara >>>