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 quajtura mitoza. Mitoza nuk është ndarje direkte qeliza somatike kur ndryshime komplekse në bërthamën dhe citoplazmën e saj. Pas fekondimit (ovogamisë) të vezës nga spermatozoidet (bashkimi ose bashkimi i gameteve), zigota(oocist) - 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 dalin dy qeliza bija (më saktë, motra), plotësisht të ngjashme me të dhe vazhdon deri në vdekje. .

Fig.1 Struktura e qelizave

Gjatë mitozës, ndodhin:

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.

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, nga një qelizë formohen 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 ndërmjet dy ndarjeve të njëpasnjëshme qelizore, përsëritja (autoduplikimi ose vetë-dyfishimi) i ADN-së ndodh në bërthamë, dhe si rrjedhim numri i kromozomeve në qelizë (formimi i kromatideve motra të mbajtura së bashku nga centromeri, d.m.th. , trupi që kryen funksionin e qendrës mekanike të 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 rajonin e centromerit; 3 - në polet e membranës bërthamore, centrozomet janë të dukshme me rrezet asteriale që shkojnë në rajonin centromerik të kromatideve, të rreshtuara përgjatë ekuatorit në mënyrë që të ndajnë centromeret e kromatideve motra dhe t'i ndajnë 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 rivendosja e numrit të tyre të duhur. Në telofazën, fazën përfundimtare të ndarjes qelizore, kromozomet marrin të njëjtën formë 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 ka një diferencim të organeve dhe indeve që zhvillohen përgjatë rrugës së tyre specifike, të inkorporuar 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, janë përgjegjëse, për shembull, për rigjenerimin.

proceset (restauruese).

Ndarja e qelizave është momenti qendror i riprodhimit.

Në procesin e ndarjes, dy qeliza dalin nga një qelizë. Një qelizë, e bazuar në asimilimin e substancave organike dhe inorganike, krijon llojin e vet me strukturë dhe funksione karakteristike.

Në ndarjen e qelizave mund të vërehen dy pika kryesore: ndarja bërthamore - mitoza dhe ndarja e citoplazmës - citokineza, ose citotomia. Vëmendja kryesore e gjenetistëve është ende e lidhur me mitozën, pasi, nga pikëpamja e teorisë së kromozomeve, bërthama konsiderohet "organi" i trashëgimisë.

Gjatë mitozës, ndodhin:

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 një "trashëgimi" të barabartë.

Kur ndahet, bërthama e qelizës kalon në pesë faza të njëpasnjëshme: ndërfaza, profaza, metafaza, anafaza dhe telofaza; disa citologë dallojnë 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 bërthamës në pushim, në vetë organizmin, proceset metabolike në bërthamë gjatë kësaj periudhe kryhen me aktivitetin më të madh.

Profaza është faza e parë në përgatitjen e bërthamës për ndarje. në profazë strukturë rrjetë bërthama gradualisht kthehet në fije kromozomesh. Nga profaza më e hershme, madje 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 zhvillohet 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 formimi i astrosferës dhe boshtit, i quajtur aparat i ri. Në të njëjtën kohë, bërthamat shpërndahen. Një shenjë thelbësore e përfundimit të profazës është shpërbërja e membranës bërthamore, si rezultat i së cilës kromozomet janë në masën totale të citoplazmës dhe karioplazmës, të cilat tani formojnë miksoplazmën. Kjo përfundon profazën; qeliza hyn në metafazë.

NË Kohët e fundit ndërmjet 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 kohë, formimi i boshtit të akromatinës nuk ka përfunduar ende.

Metafaza quhet faza përfundimtare e 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 mirë, veçanërisht kur merret parasysh 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 e quajtur faza tjetër e mitozës, në të cilën kromatidet ndahen, të cilat tani mund të quhen kromozome motër ose bijë, ndryshojnë drejt poleve. Në këtë rast, para së gjithash, rajonet centromerike sprapsin njëra-tjetrën, dhe më pas vetë kromozomet devijojnë drejt poleve. Duhet thënë se divergjenca e kromozomeve në anafazë fillon në të njëjtën kohë - "sikur me urdhër" - dhe përfundon shumë shpejt.

Në telofazë, kromozomet e bijës despiralizohen dhe humbasin individualitetin e tyre të dukshëm. Formohet guaska e bërthamës dhe vetë bërthama. Bërthama është rindërtuar rend i kundërt krahasuar me ndryshimet që pësoi në profazë. Në fund, nukleolet (ose nukleolet) gjithashtu restaurohen, dhe në sasinë në të cilën ato 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 e interfazës.

Figura e mësipërme tregon një diagram të citokinezës së qelizave shtazore dhe bimore. NË kafaz kafshësh ndarja ndodh me lidhjen e citoplazmës së qelizës amë. Në një qelizë bimore, formimi i një septumi qelizor ndodh me zona të pllakave boshtore që formojnë një septum në rrafshin e ekuatorit, të quajtur fragmoplast. Kjo përfundon ciklin mitotik. Kohëzgjatja e tij duket se 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 ndikojnë në rritjen e organizmit dhe gjendjen e tij funksionale ndikojnë në kohëzgjatjen e ndarjes qelizore dhe në 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 të mitozës mund të ndryshojë në përputhje me gjendjen funksionale të indit të organit. Për shembull, është vërtetuar se aktiviteti mitotik i indeve të ndryshme gjatë pushimit dhe gjumit te kafshët është dukshëm 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 qelizës për ndarje janë ende të paqarta. Ka arsye për të supozuar disa arsye të tilla:

1. dyfishimi i masës së protoplazmës qelizore, kromozomeve dhe organeleve të tjera, për shkak të të cilave prishen marrëdhëniet bërthamore-plazmatike; për ndarje, një qelizë duhet të arrijë një peshë dhe vëllim të caktuar karakteristik të qelizave të një indi të caktuar;
2. dyfishimi i kromozomeve;
3. sekretimi nga kromozomet dhe organelet e tjera qelizore të substancave të veçanta 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 luajnë me sa duket fijet e boshtit, të cilat janë filamente proteinike 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. Karakterizohen qelizat e indeve të ndryshme 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 në lidhje me gjenet bërthamore dhe citoplazmën. 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 janë qelizat motër (bijë) me madhësi të pabarabartë të neuroblastit karkalec, vezët e kafshëve gjatë maturimit dhe gjatë fragmentimit spirale; gjatë ndarjes së bërthamave në kokrrat e polenit, njëra nga qelizat bijë mund të ndahet më tej, tjetra jo, etj.

Mitoza me një vonesë në citokinezë karakterizohet nga fakti se bërthama qelizore ndahet shumë herë dhe vetëm atëherë ndodh ndarja e trupit qelizor. Si rezultat i kësaj ndarjeje, formohen qeliza me shumë bërthama si sincitium. Një shembull i kësaj është formimi i qelizave endosperme dhe formimi i sporeve.

Amitoza quhet ndarje e drejtpërdrejtë e bërthamës 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 gjendet 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 quhet një proces i tillë kur ndodh një dyfishim i ndarjes bërthamore. 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 lëvozhga e bërthamës shpërndahet, megjithatë, divergjenca e kromozomeve në pole nuk ndodh, si rezultat i së cilës numri i kromozomeve në qelizë shumëzohet edhe me disa dhjetëra herë. Endomitoza shfaqet në qelizat e indeve të ndryshme të bimëve dhe kafshëve. Kështu, për shembull, A. A. Prokofieva-Belgovskaya tregoi se me endomitozë 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.

Me politeninë, numri i fijeve të kromozomeve shumëfishohet: pas ridyfishimit përgjatë gjithë gjatësisë, ato nuk ndryshojnë dhe mbeten ngjitur me njëra-tjetrën. Në këtë rast, numri i fijeve të kromozomeve brenda një kromozomi shumëzohet, 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 asnjë transformim të bërthamës - ky fenomen quhet endoreprodhimi.

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

disa raste, veçanërisht 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 lidhen me indet e 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 e tyre. Sipas specializimit të tyre, qelizat kanë kohëzgjatje të ndryshme jeta. Për shembull, nervoz dhe qelizat e muskujve pas mbarimit periudha embrionale zhvillimi pushon së ndari dhe funksionon 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 aktivitet i vrullshëm 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 përhapur 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 - kromozomeve. Kromozomet janë vazhdimisht të pranishëm në qelizë, por në periudhën midis dy ndarjeve - ndërfazore - ato janë në gjendje të despiralizuar dhe për këtë arsye nuk janë të dukshme në një mikroskop me dritë. Në interfazë, kryhet përgatitja për mitozë, e cila konsiston kryesisht në dyfishimin (riduplikimi) i ADN-së. 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 periudhën e përgatitjes për sintezën e ADN-së, e shënuar 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 vazhdon të sintetizojë ADN-në. 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. Ky është një kuptim i thellë biologjik: në këtë mënyrë, në gjenerata të panumërta qelizore, ruhet vazhdimësia e informacionit gjenetik.

Kohëzgjatja e sintezës së ADN-së në qeliza të ndryshme nuk është e njëjtë 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 e saj për mitozë: ATP grumbullohet, proteinat e boshtit të akromatinës sintetizohen dhe centriolet dyfishohen.

Procesi i ndarjes së duhur të qelizave mitotike përbëhet nga katër faza: profaza, metafaza, anafaza dhe telofaza.

NË profazë vëllimi i bërthamës dhe i qelizës në tërësi rritet, qeliza rrotullohet, zvogëlohet ose ndalon veprimtari funksionale(për shembull, lëvizja e amoeboideve në protozoar dhe në leukocitet e kafshëve më të larta). Strukturat specifike të qelizave (cilia, etj.) shpesh zhduken. Centriolet ndryshojnë në çifte drejt poleve, kromozomet spiralizohen 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, bërthama zhduket. Midis poleve të qelizës, fijet e boshtit të ndarjes shtrihen - formohet një aparat që siguron divergjencën e kromozomeve në polet e qelizës. Gjatë gjithë profazës vazhdon spiralizimi i kromozomeve, të cilat bëhen të trasha dhe të shkurtra. Në fund të profazës, membrana bërthamore shpërbëhet dhe kromozomet shpërndahen 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, është e lehtë t'i numërosh ato dhe të studiosh 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 rajonin e centromerit.

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 mizat e shtëpisë - 12, në Drosophila - 8, në misër - 20, në luleshtrydhet e kopshtit - 56, në kancerin e lumit - 116, tek njerëzit - 46, te shimpanzetë, kacabuja dhe speci - 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 një tipar specifik për speciet.Trupi i veçorive të grupit të kromozomeve (kariotipi) - forma, madhësia dhe numri i kromozomeve - është karakteristikë vetëm për një lloj bime ose kafshe.

Numri i kromozomeve në qelizat somatike është gjithmonë i çiftuar. Kjo për 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 kanë të njëjtën 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. Vetëm një nga çdo palë kromozome homologe hyn 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 njerëzore të shkaktuara nga shkeljet e strukturës së kromozomeve.

NË anafazë viskoziteti i citoplazmës zvogëlohet, centromeret ndahen dhe që nga ai 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 ende në interfazë ndryshojnë saktësisht drejt poleve të qelizës. Në këtë moment, ka dy grupe diploide kromozomesh (4n4c) në qelizë.

Në fazën përfundimtare - telofaza - kromozomet lëshohen, despiralizohen. 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 kanë 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 bijë të formuara si rezultat i mitozës përmbajnë të njëjtin grup kromozomesh dhe të njëjtat gjene. Prandaj, mitoza është një metodë e ndarjes së qelizave, e cila konsiston në 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, e cila bën të mundur numërimin e numrit të kromozomeve dhe t'i japë secilit prej tyre një karakteristikë individuale, d.m.th. jashtë kariotipizimit.

Tabela Cikli mitotik dhe mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologjia. Detyrat dhe ushtrimet. Shtesa për hyrjen 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 pambështjellura
	Periudha sintetike	Sinteza e ADN-së është vetë-dyfishimi i molekulës së ADN-së. Ndërtimi i kromatidit të dytë, në të cilin kalon molekula e sapoformuar e ADN-së: fitohen kromozome me dy kromatide.
	Periudha postsintetike	Sinteza e proteinave, ruajtja e energjisë, përgatitja për ndarje
	Profaza (faza e parë e ndarjes)	Kromozomet me dy kromatide spiralizohen, bërthamat shpërndahen, centriolat ndryshojnë, membrana bërthamore shpërndahet, formohen fibra boshti
Fazat e mitozës	Metafaza (faza e akumulimit të kromozomeve)	Fijet e boshtit ngjiten në centromeret e kromozomeve, kromozomet me dy kromatide janë të përqendruara në ekuatorin e qelizës
	Anafaza (faza e divergjencës së kromozomeve)	Centromeret ndahen, kromozomet e vetme kromatide shtrihen me fije boshti në polet e qelizës
	Telofaza (faza e fundit e ndarjes)	Kromozomet me një kromatide despiralizohen, formohet bërthama, mbështjellja bërthamore rivendoset, një ndarje midis qelizave fillon të formohet në ekuator, fijet e boshtit të ndarjes 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 është e ndryshme dhe varet nga lloji i qelizave.

Interfaza është periudha midis dy ndarjeve qelizore, koha nga ndarja e fundit deri në vdekjen e qelizave ose humbja e aftësisë për t'u ndarë.

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

Ndërfaza zë pothuajse 90% cikli qelizor. Pas saj, zhvillohet mitoza, e cila është mënyra kryesore e ndarjes së qelizave eukariote (organizma qelizat e të cilëve përmbajnë një bërthamë të formuar).

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

Ai kalon nëpër disa faza. Fazat e mitozës karakterizohen veçoritë individuale dhe një kohëzgjatje të caktuar.

Fazat e mitozës

Gjatë ndarjes së qelizave mitotike kalojnë fazat përkatëse të mitozës: profaza, pasi vjen metafaza, anafaza, e fundit 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 të njëjtën kohë, secila prej tyre merr 1 kromatid, i cili ndihmon në ruajtjen e qëndrueshmërisë së numrit 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, ka një 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 foshnjë peshon mesatarisht 3-3,5 kg dhe është rreth 50 cm i gjatë, një këlysh ariu i murrmë, prindërit e të cilit arrijnë një peshë prej 200 kg ose më shumë, peshon jo më shumë se 500 g, dhe një kangur i vogël peshon më pak. se 1 gram. Një mjellmë e bukur rritet nga një zogth gri i papërshkrueshëm, një gërvishtje e shkathët kthehet në një zhabë qetësues dhe një pemë e madhe lisi rritet nga një lis i mbjellë afër shtëpisë, 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 ciliateve ose amebës 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 e numrit. 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 e kanë origjinën nga një vezë e vetme e fekonduar. Në procesin e rritjes, çdo qelizë e sapoformuar duhet të marrë kopje e saktë materiali gjenetik, në mënyrë që, duke pasur një program të përbashkët trashëgimor të organizmit, të specializohet dhe, duke kryer funksionin e tij specifik, të jetë pjesë përbërëse e së tërës.

Në lidhje me diferencimin, d.m.th., ndarjen në tipe te ndryshme, qelizat e një organizmi shumëqelizor kanë një jetëgjatësi të pabarabartë. Për shembull, qelizat nervore ndaloni ndarjen në të njëjtën kohë zhvillimi para lindjes, dhe gjatë jetës së organizmit, numri i tyre vetëm mund të ulet. Pasi lindin, ato nuk ndahen më dhe nuk jetojnë për aq kohë sa indi ose organi në të cilin bëjnë pjesë, qeliza që formojnë strijuar indet e muskujve 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 e epitelit të lëkurës vdesin shpejt, prandaj, në 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 të epitelit të zorrëve dhe 2 miliardë eritrocite vdesin çdo ditë. Qelizat më jetëshkurtër janë epiteli i zorrëve, jetëgjatësia e të cilit është vetëm 1-2 ditë.

Cikli jetësor i një qelize. Periudha e jetës së një qelize nga momenti i shfaqjes së saj në procesin e ndarjes deri në vdekje ose përfundimi i ndarjes pasuese thirrur cikli i jetes. Qeliza lind në procesin e ndarjes së qelizës amë dhe zhduket gjatë ndarjes ose vdekjes së saj. Gjatësia e ciklit jetësor të qeliza të ndryshme ndryshon shumë dhe varet nga lloji dhe kushtet e qelizave mjedisi i jashtëm(temperatura, prania 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 dhe deri në vdekjen ose mitozën 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 e epitelit të zorrëve të brejtësve, interfaza zgjat mesatarisht 15 orë, dhe ndarja bëhet në 0,5-1 orë. Gjatë interfazës, proceset e biosintezës po zhvillohen në mënyrë aktive në qelizë, qeliza rritet, formon organele dhe përgatitet për ndarjen e ardhshme. Por sigurisht më proces i rëndësishëm që 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. Replikimi i ADN-së ndodh me saktësinë më të lartë, e cila parashikohet 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 rajonin e centromerit. Molekulat e ADN-së që përbëjnë një kromozom pas reduplikimit quhen kromatidet.

Ka një kuptim të thellë biologjik në saktësinë e procesit të riprodhimit: një shkelje e kopjimit do të çonte në një shtrembërim të informacionit trashëgues dhe, si rezultat, 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 qelize, numri i kromozomeve do të përgjysmohej dhe shumë shpejt nuk do të mbetej fare 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 me kusht në katër faza: profazë, metafazë, anafazë dhe telofazë (Fig. 52).

NË profazë kromozomet fillojnë të spiralizohen 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 të cilat janë qindra mijëra herë më të mëdha se madhësia e kësaj dhome. Kjo është bërthama e qelizës njerëzore. Në procesin e riprodhimit, çdo kromozom dyfishohet, dhe ne kemi tashmë 92 fije të ngatërruara në të njëjtin vëllim. Është pothuajse e pamundur t'i ndash ato në mënyrë të barabartë pa u ngatërruar dhe pa u 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 shpërthen, dhe fijet e boshtit shtrihen midis poleve të qelizës - një aparat që siguron një shpërndarje të barabartë të kromozomeve.

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

Anafaza rrjedh shumë shpejt. Centromeret ndahen në dysh dhe që nga ai moment kromatidet motra bëhen kromozome të pavarura. Fijet e boshtit të ngjitura në centromere i tërheqin kromozomet në polet e qelizës.

Ne skene telofaza kromozomet bija, të mbledhura në polet e qelizës, lëshohen dhe shtrihen. Ata përsëri kthehen në kromatinë dhe bëhen keq të dallueshëm në një mikroskop të lehtë. Membrana të reja bërthamore formohen rreth kromozomeve në të dy polet e qelizës. Janë formuar dy bërthama që përmbajnë të njëjtat grupe diploide kromozomesh.

Oriz. 53. Rëndësia e mitozës: A - rritja (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 qelizës shpërndahen afërsisht në mënyrë të barabartë përgjatë dy poleve. 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, lindin dy qeliza bija, që përmbajnë të njëjtin numër kromozomesh si në bërthamën e qelizës amë, d.m.th., formohen qeliza identike me qelizën mëmë. 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 kuptimi i këtij procesi?

3. Çfarë është përgatitja e një qelize për mitozë?

4. Përshkruani në mënyrë sekuenciale fazat e mitozës.

5. Cila është rëndësia biologjike e mitozës?

<<< Назад

Përpara >>>