Mitotik hücre bölünmesi bir stereotip olarak gerçekleştirilir. Bitki hücresi mitozu

Mitotik hücre bölünmesi

Yavru köpek, adı verilen somatik hücrelerin bölünmesi nedeniyle büyür ve boyutları artar. mitoz. Mitoz değil doğrudan bölme ortaya çıktıklarında somatik hücre karmaşık değişikliklerçekirdeğinde ve sitoplazmasında bulunur. Yumurtanın sperm tarafından döllenmesinden (ovogami) sonra (gametlerin füzyonu veya çiftleşmesi), zigot(ookist) tek hücreden oluşan yeni bir organizmadır. Yeni bir organizmanın büyüme ve gelişme süreci, bu hücrenin (anne) ilk mitotik bölünmesi anından itibaren, ona tamamen benzeyen iki kız (daha doğrusu kardeş) hücrenin ondan ortaya çıktığı andan itibaren başlar ve ölüme kadar devam eder.

Şekil 1 Hücre yapısı

Mitoz süreci sırasında meydana gelir:

1-kromozom maddesinin iki katına çıkması;

2- değişiklik Fiziksel durumu ve kromozomların kimyasal organizasyonu;

3- kardeş kromozomların hücrenin kutuplarına ayrılması;

4- sitoplazmanın müteakip bölünmesi ve Tam iyileşme yeni hücrelerde iki çekirdek.

Mitozda yer alan yaşam döngüsü nükleer genler: çoğaltma, dağıtım ve işleyiş. Hücre bölünmeleri arasındaki süreye denir fazlar arası Aktif yaşam süreçlerinin ve bir sonraki bölüme hazırlıkların gerçekleştiği dönem. Hücrede meydana gelen değişikliklerin tüm döngüsü

bir bölümden diğerine denir mitoz döngüsü.İkincisi iki ana dönemden oluşur - fazlar arası ve mitozun kendisi.

Mitoz bölünme sonucunda bir hücreden aynı kromozomlara sahip iki hücre oluşur. Böylece mitoz, sayı ve kümenin sürekliliğini ve sabitliğini, yani ardışık bölünen hücre nesillerindeki kromozomların niteliksel özgüllüğünü sağlar (bkz. Şekil 2).

Ara fazda, birbirini takip eden iki hücre bölünmesi arasındaki süre, DNA'nın replikasyonu (oto-çoğaltma veya kendi kendini kopyalama) çekirdekte meydana gelir ve dolayısıyla hücredeki kromozom sayısı (sentromer tarafından bir arada tutulan kardeş kromatidlerin oluşumu, yani , kromozomun mekanik merkezi olarak işlev gören bir gövde) ve ikincisinin despiralizasyonu.

Metafazda veya nükleer bölünmenin merkezi aşamasında, iki kromatitten oluşan bir kromozom, iki yavru kromozoma dönüşür.

Pirinç. 2. Mitoz

1 - üç çift kromozom; 2 - sentromere bağlı kardeş kromatidlerin oluşumu ile kromozomların replikasyonu; 3 - nükleer zarfın kutuplarında, kardeş kromatidlerin sentromerlerini ayırmak ve bunları farklı kutuplara taşımak için ekvator boyunca hizalanmış kromatitlerin sentromerik bölgesine giden astral ışınlı sentrozomlar görülebilir; 4 - Kromozomların despiralizasyonu, nükleer membranın restorasyonu ve anneyle aynı sayıda kromozoma sahip iki kız hücrenin oluşmasıyla bir hücre septumunun oluşumu

Anafazda, yavru kromozomların hücrenin kutuplarına bölünmesi ve ıraksaması meydana gelir, yani uygun sayıları geri yüklenir. Hücre bölünmesinin son aşaması olan telofazda, kromozomlar bölünmenin başlangıcından öncekiyle aynı görünüme bürünür ve her bir yavru çekirdekteki DNA miktarı önceki aşamalara göre yarı yarıya azalır. Böylece her iki yavru hücre de şunları içerir: eşit miktarlar sitoplazma ve aynı kromozom setleri ve mitoz geçirmeye hazırdır.

Vücudun tüm somatik hücreleri sürekli olarak bölünmez. Devam etmekte embriyonik gelişme Organ ve dokuların farklılaşması, kendi spesifik, genetik olarak belirlenmiş yolları boyunca gelişerek meydana gelir. Bu nedenle bazı hücreler beyin hücrelerine, bazıları kan hücrelerine vb. dönüşür. Üstelik bazıları sürekli bölünürken, bazıları gelişimin yalnızca belirli bir aşamasında veya gerekirse örneğin yenilenmeden sorumlu olurlar.

(onarıcı) süreçler.

Hücre bölünmesi üremenin merkezi noktasıdır.

Bölünme işlemi sırasında bir hücreden iki hücre oluşur. Organik ve inorganik maddelerin asimilasyonuna dayalı olarak hücre, kendine özgü yapı ve işlevlere sahip kendi hücresini oluşturur.

Hücre bölünmesinde iki ana nokta gözlemlenebilir: nükleer bölünme - mitoz ve sitoplazmik bölünme - sitokinez veya sitotomi. Genetikçilerin ana dikkati hala mitoz üzerine odaklanmıştır, çünkü kromozom teorisi açısından çekirdek, kalıtımın bir "organı" olarak kabul edilir.

Mitoz süreci sırasında meydana gelir:

1. kromozom maddesinin ikiye katlanması;
2. kromozomların fiziksel durumundaki ve kimyasal organizasyonundaki değişiklikler;
3. kız veya daha doğrusu kız kardeş kromozomlarının hücrenin kutuplarına ayrılması;
4. sitoplazmanın daha sonra bölünmesi ve kardeş hücrelerde iki yeni çekirdeğin tamamen restorasyonu.

Böylece nükleer genlerin tüm yaşam döngüsü mitozda ortaya çıkar: çoğaltma, dağıtım ve işleyiş; Mitotik döngünün tamamlanması sonucunda kardeş hücreler eşit bir “kalıtım”a sahip olurlar.

Bölünme sırasında hücre çekirdeği birbirini takip eden beş aşamadan geçer: interfaz, profaz, metafaz, anafaz ve telofaz; bazı sitologlar başka bir altıncı aşamayı, prometafazı tanımlar.

Birbirini takip eden iki hücre bölünmesi arasında çekirdek, fazlar arası aşamadadır. Bu dönemde çekirdek, sabitleme ve boyama sırasında ince ipliklerin boyanmasıyla oluşan bir ağ yapısına sahip olur ve bir sonraki aşamada kromozomlar oluşturulur. Her ne kadar interfaz farklı adlandırılsa da dinlenme çekirdeğinin evresi Vücudun kendisinde, bu dönemde çekirdekteki metabolik süreçler en büyük aktiviteyle gerçekleşir.

Profaz, çekirdeğin bölünmeye hazırlanmasının ilk aşamasıdır. Profazda örgü yapısıçekirdek yavaş yavaş kromozom iplikçiklerine dönüşür. Hatta en erken profazdan itibaren ışık mikroskobu Kromozomların ikili doğası gözlemlenebilir. Bu, çekirdekte en önemli mitoz sürecinin (kromozomların ikiye katlanması veya çoğaltılması) erken veya geç interfazda meydana geldiğini, burada anneye ait kromozomların her birinin benzer bir kromozom oluşturduğunu, yani bir yavru kromozom oluşturduğunu düşündürmektedir. Sonuç olarak, her kromozom uzunlamasına ikiye katlanmış görünür. Ancak kromozomların bu yarımlarına Kardeş kromatidler, ortak bir alan - sentromer tarafından bir arada tutuldukları için profazda ayrılmazlar; sentromerik bölge daha sonra bölünür. Profazda, kromozomlar kendi eksenleri boyunca bir bükülme sürecine girer, bu da onların kısalmasına ve kalınlaşmasına yol açar. Profazda karyolenfteki her kromozomun rastgele yerleştirildiği vurgulanmalıdır.

Hayvan hücrelerinde, geç telofazda veya çok erken interfazda bile, merkezcilin kopyalanması meydana gelir, bundan sonra profazda yavru merkezciller kutuplara ve yeni aparat adı verilen astrosfer ve iş milinin oluşumlarına yaklaşmaya başlar. Aynı zamanda nükleoller de çözülür. Profazın sonunun önemli bir işareti, nükleer zarın çözünmesidir; bunun sonucunda kromozomlar, şimdi miksoplazmayı oluşturan genel sitoplazma ve karyoplazma kütlesine ulaşır. Bu, profazı sona erdirir; hücre metafaza girer.

İÇİNDE Son zamanlarda Profaz ve metafaz arasında araştırmacılar, adı verilen bir ara aşamayı ayırmaya başladılar. prometafaz. Prometafaz, nükleer membranın çözünmesi ve kaybolması ve kromozomların hücrenin ekvator düzlemine doğru hareketi ile karakterize edilir. Ancak şu ana kadar akromatin milinin oluşumu henüz tamamlanmadı.

Metafaz Milin ekvatorunda kromozomların düzenlenmesinin tamamlanma aşaması denir. Ekvator düzlemindeki kromozomların karakteristik düzenine ekvator veya metafaz plakası denir. Kromozomların birbirlerine göre dizilişi rastgeledir. Metafazda, özellikle ekvator plakası hücre bölünmesinin kutuplarından incelendiğinde kromozomların sayısı ve şekli açıkça ortaya çıkar. Akromatin iğciği tamamen oluşmuştur: iğ filamentleri sitoplazmanın geri kalanından daha yoğun bir kıvam kazanır ve kromozomun sentromerik bölgesine bağlanır. Bu dönemde hücrenin sitoplazması en düşük viskoziteye sahiptir.

Anafaz Artık kardeş veya kız kromozom olarak adlandırılabilecek kromatitlerin bölündüğü ve kutuplara ayrıldığı mitozun bir sonraki aşaması olarak adlandırılır. Bu durumda, öncelikle sentromerik bölgeler birbirini iter ve ardından kromozomların kendisi kutuplara doğru ayrılır. Anafazdaki kromozomların farklılaşmasının aynı anda - “sanki emir üzerine” - başladığı ve çok hızlı bir şekilde bittiği söylenmelidir.

Telofaz sırasında yavru kromozomlar söner ve görünen bireyselliklerini kaybederler. Çekirdek kabuğu ve çekirdeğin kendisi oluşur. Çekirdek yeniden yapılandırılır Ters sipariş profazda geçirdiği değişikliklerle karşılaştırıldığında. Sonunda, nükleoller (veya nükleolus) da yenilenir ve ana çekirdeklerde mevcut olanlarla aynı miktarda olur. Nükleol sayısı her hücre tipinin karakteristiğidir.

Aynı zamanda hücre gövdesinin simetrik bölünmesi de başlar. Yavru hücrelerin çekirdekleri fazlar arası duruma girer.

Yukarıdaki şekil hayvan ve bitki hücrelerinde sitokinezin bir diyagramını göstermektedir. İÇİNDE hayvan hücresi Bölünme, ana hücrenin sitoplazmasının bağlanmasıyla gerçekleşir. Bir bitki hücresinde, ekvator düzleminde fragmoplast adı verilen bir bölme oluşturan iğ plak alanlarıyla birlikte hücre septumunun oluşumu meydana gelir. Bu mitotik döngüyü sonlandırır. Süresi görünüşte doku tipine bağlıdır. fizyolojik durum vücut, dış faktörler (sıcaklık, ışık rejimi) ve 30 dakikadan 3 saate kadar sürer.Çeşitli yazarlara göre bireysel aşamaların geçiş hızı değişkendir.

Hem dahili hem de dış faktörler organizmanın büyümesine ve işlevsel durumuna etki eden ortamlar, hücre bölünmesinin süresini ve bireysel aşamalarını etkiler. Çekirdek, hücrenin metabolik süreçlerinde büyük bir rol oynadığından, mitotik aşamaların süresinin organ dokusunun işlevsel durumuna göre değişebileceğine inanmak doğaldır. Örneğin hayvanların dinlenme ve uyku sırasında çeşitli dokuların mitotik aktivitesinin uyanıklık dönemine göre çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bazı hayvanlarda hücre bölünme sıklığı aydınlıkta azalır, karanlıkta artar. Ayrıca hormonların hücrenin mitotik aktivitesini etkilediği varsayılmaktadır.

Bir hücrenin bölünmeye hazır olup olmadığını belirleyen nedenler hala belirsizliğini koruyor. Birkaç neden önermek için nedenler var:

1. nükleer-plazma ilişkilerinin bozulması nedeniyle hücresel protoplazmanın, kromozomların ve diğer organellerin kütlesinin iki katına çıkarılması; Bir hücrenin bölünmesi için, belirli bir dokudaki hücrelerin karakteristik özelliği olan belirli bir ağırlığa ve hacme ulaşması gerekir;
2. kromozom ikiye katlanması;
3. Hücre bölünmesini uyaran kromozomlar ve diğer hücre organelleri tarafından özel maddelerin salgılanması.

Mitozun anafazında kromozomların kutuplara ayrılmasının mekanizması da belirsizliğini koruyor. Bu süreçte aktif bir rolün, sentriyoller ve sentromerler tarafından organize edilen ve yönlendirilen protein filamentlerini temsil eden iğ filamentleri tarafından oynandığı görülmektedir.

Mitozun doğası, daha önce de söylediğimiz gibi, türe ve türe bağlı olarak değişir. işlevsel durum kumaşlar. Farklı dokulardaki hücreler aşağıdakilerle karakterize edilir: Çeşitli türler Mitoz Tanımlanan mitoz tipinde hücre bölünmesi eşit ve simetrik bir şekilde gerçekleşir. Simetrik mitoz sonucunda kardeş hücreler hem nükleer genler hem de sitoplazma açısından kalıtsal olarak eşdeğerdir. Bununla birlikte, simetrik olana ek olarak, başka mitoz türleri de vardır: asimetrik mitoz, gecikmiş sitokinezli mitoz, çok çekirdekli hücrelerin bölünmesi (sinsit bölünmesi), amitoz, endomitoz, endoreprodüksiyon ve politeni.

Asimetrik mitoz durumunda, kardeş hücrelerin boyutu, sitoplazma miktarı ve ayrıca gelecekteki kaderleri açısından eşit değildir. Bunun bir örneği, çekirge nöroblastının kardeş (kız) hücrelerinin eşit olmayan boyutları, olgunlaşma sırasındaki hayvan yumurtaları ve spiral parçalanma sırasında; Polen tanelerindeki çekirdekler bölündüğünde, yavru hücrelerden biri daha da bölünebilir, diğeri bölünemez vb.

Gecikmiş sitokinezli mitoz, hücre çekirdeğinin birçok kez bölünmesi ve ancak o zaman hücre gövdesinin bölünmesiyle karakterize edilir. Bu bölünme sonucunda sinsityum gibi çok çekirdekli hücreler oluşur. Bunun bir örneği endosperm hücrelerinin oluşumu ve sporların oluşumudur.

Amitoz fisyon figürleri oluşmadan doğrudan nükleer fisyon denir. Bu durumda çekirdeğin bölünmesi, onu iki parçaya "bağlayarak" gerçekleşir; bazen bir çekirdekten aynı anda birkaç çekirdek oluşur (parçalanma). Amitoz sürekli olarak bir dizi özel ve patolojik doku hücrelerinde meydana gelir; örneğin kanserli tümörler. Çeşitli zarar verici ajanların (iyonlaştırıcı radyasyon ve yüksek sıcaklık) etkisi altında gözlemlenebilir.

Endomitoz Nükleer fisyonun ikiye katlandığı sürece verilen isimdir. Bu durumda, kromozomlar, her zamanki gibi, fazlar arası çoğalırlar, ancak daha sonraki ayrışmaları, nükleer zarfın korunmasıyla ve bir akromatin milinin oluşumu olmadan çekirdeğin içinde meydana gelir. Bazı durumlarda nükleer membran çözünse de kromozomlar kutuplara ayrılmaz, bunun sonucunda hücredeki kromozom sayısı onlarca kat artar. Endomitoz, hem bitkilerin hem de hayvanların çeşitli dokularındaki hücrelerde meydana gelir. Örneğin, A.A. Prokofieva-Belgovskaya, özel doku hücrelerinde endomitoz yoluyla şunu gösterdi: siklopların hipodermisinde, yağ gövdesinde, periton epitelinde ve kısrakların (Stenobothrus) diğer dokularında - kromozom setinin 10 kat artabileceğini . Kromozom sayısındaki bu artış şunlarla ilişkilidir: fonksiyonel özellikler farklılaşmış doku

Polyteny sırasında, kromozomal iplikçiklerin sayısı çoğalır: tüm uzunluk boyunca yeniden çoğalmadan sonra birbirinden ayrılmazlar ve birbirlerine bitişik kalırlar. Bu durumda, bir kromozom içindeki kromozomal ipliklerin sayısı çarpılır, bunun sonucunda kromozomların çapı gözle görülür şekilde artar. Bir politen kromozomdaki bu tür ince ipliklerin sayısı 1000-2000'e ulaşabilir. Bu durumda dev kromozomlar adı verilen kromozomlar oluşur. Politenia ile mitotik döngünün tüm aşamaları, ana aşama - kromozomun birincil iplikçiklerinin çoğaltılması dışında - atılır. Politeni fenomeni, bir dizi farklılaşmış dokunun hücrelerinde, örneğin dokuda gözlenir. Tükürük bezleri Diptera, bazı bitki ve protozoaların hücrelerinde bulunur.

Bazen herhangi bir nükleer dönüşüm olmaksızın bir veya daha fazla kromozomun kopyalanması söz konusudur - bu olaya denir. endoreprodüksiyon.

Dolayısıyla hücre mitozunun tüm aşamaları, bileşenleri yalnızca tipik bir süreç için zorunludur.

bazı durumlarda, esas olarak farklılaşmış dokular mitotik döngü değişikliklere uğrar. Bu tür dokuların hücreleri, tüm organizmayı yeniden üretme yeteneğini kaybetmiştir ve çekirdeklerinin metabolik aktivitesi, sosyalleşmiş dokunun işlevine uyarlanmıştır.

Tüm organizmayı yeniden üretme işlevini kaybetmemiş ve farklılaşmamış dokulara ait olan embriyonik ve meristem hücreleri korunur. tam döngü Eşeysiz ve bitkisel üremenin dayandığı mitoz.

Çok hücreli bir organizmanın hücreleri, gerçekleştirdikleri işlevler açısından son derece çeşitlidir. Uzmanlık alanlarına uygun olarak hücreler farklı süreler hayat. Örneğin sinirli ve Kas hücreleri bitirdikten sonra embriyonik dönem Gelişmeler bölünmeyi durdurur ve organizmanın yaşamı boyunca işlev görür. Diğer dokuların hücreleri - kemik iliği, epidermis, epitel ince bağırsak- İşlevlerini yerine getirme sürecinde hızla ölürler ve sürekli hücre çoğalması sonucunda yerlerine yenileri gelir.

Böylece yenilenen dokulardaki hücrelerin yaşam döngüsü fonksiyonel olarak şunları içerir: aktif çalışma ve bölünme dönemi. Hücre bölünmesi, organizmaların gelişmesinin, büyümesinin, üremesinin temelini oluşturur ve aynı zamanda organizmanın yaşamı boyunca dokuların kendini yenilemesini ve hasar sonrası bütünlüğünün yeniden kazanılmasını sağlar.

Canlı organizmalarda en yaygın hücre üreme şekli dolaylı bölünme, veya mitoz. Mitoz, spesifik kromozom yapılarının oluşumuyla birlikte hücre çekirdeğinin karmaşık dönüşümleri ile karakterize edilir. Kromozomlar hücrede sürekli olarak bulunur, ancak iki bölünme arasındaki dönemde (fazlar arası) bunlar despiral bir durumdadır ve bu nedenle ışık mikroskobu altında görülemez. Ara fazda, esas olarak DNA'nın iki katına çıkmasından (yeniden çoğaltılmasından) oluşan mitoz hazırlığı meydana gelir. Bir hücrenin bölünmeye hazırlanması sırasında ve ayrıca mitozun kendisi sırasında meydana gelen süreçlere denir. mitotik döngü. Şekil, bölünmenin tamamlanmasından sonra hücrenin, G1 sembolüyle gösterilen, DNA sentezi için hazırlık dönemine girebileceğini göstermektedir. . Bu sırada hücrede yoğun olarak RNA ve proteinler sentezlenir ve DNA sentezinde rol alan enzimlerin aktivitesi artar. Hücre daha sonra DNA sentezine başlar. Eski DNA molekülünün iki sarmalı ayrılır ve her biri yeni DNA iplikçiklerinin sentezi için bir şablon haline gelir. Sonuç olarak, iki yavru molekülün her biri zorunlu olarak bir eski sarmal ve bir yeni sarmal içerir. Yeni molekül eskisinin tamamen aynısıdır. Bunun derin bir biyolojik anlamı vardır: Bu şekilde genetik bilginin devamlılığı sayısız hücre nesli boyunca korunur.

Farklı hücrelerde DNA sentezinin süresi değişir ve bakterilerde birkaç dakikadan, memeli hücrelerinde 6-12 saate kadar değişir. DNA sentezinin tamamlanmasından sonra - aşama S mitotik döngü - hücre hemen bölünmeye başlamaz. DNA sentezinin bitiminden mitozun başlangıcına kadar geçen süreye faz denir. G2. Bu dönemde hücre mitoz hazırlığını tamamlar: ATP birikir, akromatin iğ proteinleri sentezlenir ve sentrioller ikiye katlanır.

Mitotik hücre bölünmesi sürecinin kendisi dört aşamadan oluşur: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz.

İÇİNDE profazçekirdeğin ve bir bütün olarak hücrenin hacmi artar, hücre yuvarlanır, azalır veya durur fonksiyonel aktivite(örneğin, tek hücrelilerde ve yüksek hayvanların lökositlerinde amip benzeri hareket). Genellikle belirli hücre yapıları (kirpikler vb.) kaybolur. Sentriyoller çiftler halinde kutuplara doğru ayrılır, kromozomlar sarmal yapar ve bunun sonucunda kalınlaşarak görünür hale gelir. DNA moleküllerinden genetik bilginin okunması imkansız hale gelir: RNA sentezi durur ve nükleolus kaybolur. Bölme milinin filamentleri hücrenin kutupları arasında gerilir - kromozomların hücrenin kutuplarına ayrılmasını sağlayan bir aparat oluşturulur. Profaz boyunca kromozomlar spiral şeklinde kıvrılarak kalınlaşır ve kısalır. Profazın sonunda nükleer membran parçalanır ve kromozomlar sitoplazmada rastgele dağılmış halde görünür.

İÇİNDE metafaz kromozom spiralizasyonu maksimuma ulaşır ve kısaltılmış kromozomlar, kutuplardan eşit uzaklıkta bulunan hücrenin ekvatoruna doğru koşar. Ekvator veya metafaz plakası oluşur. Mitozun bu aşamasında, kromozomların yapısı açıkça görülebilir, bireysel özelliklerini saymak ve incelemek kolaydır.

Her kromozomun bir birincil daralma bölgesi vardır - mitoz sırasında iğ ipliğinin ve kolların bağlandığı sentromer. Metafaz aşamasında, kromozom birbirine yalnızca sentromerden bağlanan iki kromatitten oluşur.

Herhangi bir organizmanın tüm somatik hücreleri kesin olarak tanımlanmış sayıda kromozom içerir. Aynı türe ait tüm organizmalarda, hücrelerdeki kromozom sayısı aynıdır: Karasinekte - 12, Drosophila'da - 8, mısırda - 20, çilekte - 56, kerevitte - 116, insanlarda - 46 şempanze, hamamböceği ve biberde - 48. Görüldüğü gibi kromozom sayısı organizasyonun yüksekliğine bağlı değildir ve her zaman filogenetik ilişkiyi göstermez. Bu nedenle kromozom sayısı türe özgü bir özellik olarak hizmet etmez.Kromozom setinin (karyotip) özelliklerinin toplamı - kromozomların şekli, boyutu ve sayısı - yalnızca bir bitki veya hayvan türünün karakteristiğidir.

Somatik hücrelerdeki kromozom sayısı her zaman eşleştirilmiştir. Bu, bu hücrelerde aynı şekil ve büyüklükte iki kromozomun bulunmasıyla açıklanmaktadır: biri baba organizmasından, diğeri ise anne organizmasından gelir. Şekil ve büyüklük bakımından aynı olan ve aynı genleri taşıyan kromozomlara homolog denir. Her kromozomun bir çift içerdiği somatik hücrenin kromozom setine denir. çift, veya diploid küme, ve 2n ile gösterilir. Diploid kromozom setine karşılık gelen DNA miktarı 2c olarak gösterilir. Her bir homolog kromozom çiftinden yalnızca bir tanesi germ hücrelerine girer, bu nedenle kromozom gamet seti denir. Bekar veya haploit.

Metafaz plakasının kromozom yapısının ayrıntılarının incelenmesi çok zordur. büyük önem Kromozom yapısındaki anormalliklerin neden olduğu insan hastalıklarının teşhisi için.

İÇİNDE anafaz sitoplazmanın viskozitesi azalır, sentromerler ayrılır ve bu andan itibaren kromatitler bağımsız kromozomlar haline gelir. Sentromerlere bağlanan iğ iplikleri kromozomları hücrenin kutuplarına çekerken, kromozom kolları pasif olarak sentromeri takip eder. Böylece, anafazda, interfazda iki katına çıkan kromozomların kromatidleri, hücrenin kutuplarına tam olarak ayrılır. Şu anda hücre iki diploid kromozom seti (4n4c) içerir.

Son aşamada - telofaz - kromozomlar gevşer ve söner. Nükleer zarf, sitoplazmanın membran yapılarından oluşur. Hayvanlarda hücre, bir daralmanın oluşmasıyla iki küçük parçaya bölünür. Bitkilerde sitoplazmik membran hücrenin ortasında ortaya çıkar ve hücreyi ikiye bölerek çevreye kadar uzanır. Enine oluşumundan sonra Sitoplazmik membran bitki hücreleri selüloz duvarı geliştirir. Böylece bir hücreden, kalıtsal bilginin ana hücrede bulunan bilgiyi tam olarak kopyaladığı iki yavru hücre oluşur. Döllenmiş bir yumurtanın (zigot) ilk mitotik bölünmesinden başlayarak, mitoz sonucu oluşan tüm yavru hücreler aynı kromozom setini ve aynı genleri içerir. Bu nedenle mitoz, genetik materyalin yavru hücreler arasında kesin dağılımını içeren bir hücre bölünmesi yöntemidir.

Mitozun bir sonucu olarak, her iki yavru hücre de diploid bir kromozom seti alır.

Mitoz yüksek sıcaklık tarafından engellenir yüksek dozlar iyonlaştırıcı radyasyon, bitki zehirlerinin etkisi. Bu zehirlerden biri olan kolşisin sitogenetikte kullanılır: metafaz plakası aşamasında mitozu durdurmak için kullanılabilir, bu da kromozom sayısını saymayı ve her birine bireysel bir özellik vermeyi mümkün kılar, yani. karyotipleme.

Masa Mitotik döngü ve mitoz ( TL Bogdanov. Biyoloji. Ödevler ve alıştırmalar. Üniversitelere başvuranlar için rehber. M., 1991 )

		Hücrede meydana gelen süreç
İnterfaz (hücre bölünmeleri arasındaki faz)	Presentetik dönem	Protein sentezi. RNA, despiralize edilmiş DNA molekülleri üzerinde sentezlenir
	Sentetik dönem	DNA sentezi, bir DNA molekülünün kendi kendine kopyalanmasıdır. Yeni oluşan DNA molekülünün geçtiği ikinci kromatidin yapımı: bikromatid kromozomları elde edilir
	Sentetik sonrası dönem	Protein sentezi, enerji depolama, bölünmeye hazırlık
	Profaz (bölünmenin ilk aşaması)	Bikromatid kromozomları sarmallaşır, nükleoller çözülür, sentriyoller ayrılır, nükleer zarf çözülür, iğ filamentleri oluşur
Mitozun aşamaları	Metafaz (kromozom birikiminin evresi)	İğ iplikleri kromozomların sentromerlerine bağlanır; bikromatid kromozomları hücrenin ekvatorunda yoğunlaşır
	Anafaz (kromozom ayrılmasının aşaması)	Sentromerler bölünür, tek kromatidli kromozomlar iğ filamentleri tarafından hücre kutuplarına kadar gerilir
	Telofaz (bölünme aşamasının sonu)	Tek kromatidli kromozomlar söner, bir nükleolus oluşur, nükleer membran onarılır, ekvatorda hücreler arasında bir bölünme oluşmaya başlar ve iğ filamentleri çözülür.

Bitkilerde ve hayvanlarda mitozun özellikleri

Birinden diğerine geçen süre. Birbirini takip eden iki aşamada gerçekleşir - fazlar arası ve bölünmenin kendisi. Bu sürecin süresi değişir ve hücrenin türüne bağlıdır.

Ara faz, iki hücre bölünmesi arasındaki, yani son bölünmeden hücrenin ölmesine veya bölünme yeteneğini kaybetmesine kadar geçen süredir.

Bu dönemde hücre büyür ve DNA'sının yanı sıra mitokondri ve plastidlerini ikiye katlar. Diğerleri de interfazdan geçer organik bileşikler. Sentez süreci en yoğun olarak interfazın sentez döneminde meydana gelir. Bu sırada nükleer kromatitler ikiye katlanır, bölünme sırasında kullanılacak enerji birikir. Hücresel organellerin ve merkezcillerin sayısı da artar.

Interphase neredeyse% 90'ı kaplar Hücre döngüsü. Bundan sonra, ökaryotlarda (hücreleri oluşturulmuş bir çekirdek içeren organizmalar) hücre bölünmesinin ana yöntemi olan mitoz meydana gelir.

Mitoz sırasında kromozomlar sıkıştırılır ve bundan sorumlu olan özel bir aparat oluşturulur. üniforma dağıtımı Bu sürecin bir sonucu olarak oluşan hücreler arasındaki kalıtsal bilgi.

Birkaç aşamada gerçekleşir. Mitozun aşamaları bellidir bireysel özellikler ve belli bir süre.

Mitozun aşamaları

Mitotik hücre bölünmesi sırasında, mitozun karşılık gelen aşamaları geçer: profaz, ardından metafaz, anafaz ve son aşama telofazdır.

Mitozun aşamaları aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir:

Hangi biyolojik önem mitoz süreci?

Mitozun aşamaları, bölünme sayısına bakılmaksızın kalıtsal bilgilerin yavru hücrelere doğru şekilde iletilmesine katkıda bulunur. Bu durumda her biri, bölünme sonucu oluşan tüm hücrelerde sabit sayıda kromozomun korunmasına yardımcı olan 1 kromatid alır. Kararlı bir genetik materyal setinin transferini sağlayan mitozdur.

Hatırlamak!

Ona göre nasıl hücre teorisi, hücre sayısında artış var mı?

Çok hücreli bir organizmada farklı hücre türlerinin ömrünün aynı olduğunu mu düşünüyorsunuz? Fikrinizi gerekçelendirin.

Doğum anında bir çocuk ortalama 3-3,5 kg ağırlığında ve yaklaşık 50 cm boyundadır; ebeveynleri 200 kg veya daha fazla ağırlığa ulaşan bir boz ayı yavrusunun ağırlığı 500 g'ı aşmaz ve minik bir kangurunun ağırlığı 1 gramdan azdır. Gri, göze çarpmayan bir civcivden güzel bir kuğu büyür, çevik bir kurbağa yavrusu sakin bir kurbağaya dönüşür ve evin yakınına dikilen meşe palamudu, yüz yıl sonra güzelliğiyle yeni nesil insanları memnun eden devasa bir meşe ağacına dönüşür. Tüm bu değişiklikler organizmaların büyüyüp gelişebilme yetenekleri sayesinde mümkündür. Ağaç tohuma dönüşmeyecek, balık yumurtaya dönmeyecek - büyüme ve gelişme süreçleri geri döndürülemez. Canlı maddenin bu iki özelliği birbiriyle ayrılmaz biçimde bağlantılıdır ve hücrenin bölünme ve uzmanlaşma yeteneğine dayanır.

Bir siliat veya amip büyümesi, biyosentez işlemleri nedeniyle tek bir hücrenin yapısının boyutunda bir artış ve komplikasyondur. Ancak çok hücreli bir organizmanın büyümesi yalnızca hücrelerin boyutunda bir artış değil, aynı zamanda onların aktif bölünmesidir - sayılarında bir artış. Büyüme hızı, gelişim özellikleri, belirli bir bireyin büyüyebileceği boyut - bunların hepsi çevrenin etkisi de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Ancak tüm bu süreçlerde belirleyici olan asıl faktör, her hücrenin çekirdeğinde kromozomlar halinde depolanan kalıtsal bilgidir. Çok hücreli bir organizmanın tüm hücreleri tek bir döllenmiş yumurtadan gelir. Büyüme süreci boyunca yeni oluşan her hücrenin alması gerekenler Tam kopya genetik materyal, böylece organizmanın genel bir kalıtsal programına sahip olarak uzmanlaşabilir ve özel işlevini yerine getirerek bütünün ayrılmaz bir parçası olabilir.

Farklılaşmayla bağlantılı olarak, yani. farklı şekillerÇok hücreli bir organizmanın hücreleri eşit olmayan yaşam sürelerine sahiptir. Örneğin, sinir hücreleri sırasında bile bölmeyi bırakın rahim içi gelişim ve organizmanın ömrü boyunca sayıları yalnızca azalabilir. Bir kez ortaya çıktıklarında artık bölünemezler ve içinde bulundukları doku veya organ kadar uzun süre yaşamazlar, çizgili hücreler oluşur. kas dokusu hayvanlarda ve bitkilerde depo dokularında bulunur. Kırmızı kemik iliği hücreleri sürekli olarak bölünerek sınırlı bir ömrü olan kan hücrelerini oluşturur. İşlevlerini yerine getirme sürecinde cilt epitel hücreleri hızla ölür, bu nedenle germinal bölge Epidermal hücreler çok yoğun bir şekilde bölünür. Bitkilerdeki kambiyal hücreler ve büyüme konisi hücreleri aktif olarak bölünmektedir. Hücrelerin uzmanlaşması ne kadar yüksek olursa üreme yetenekleri de o kadar düşük olur.

İnsan vücudunda yaklaşık 10 14 hücre bulunmaktadır. Her gün yaklaşık 70 milyar bağırsak epitel hücresi ve 2 milyar kırmızı kan hücresi ölüyor. En kısa ömürlü hücreler, ömrü yalnızca 1-2 gün olan bağırsak epitel hücreleridir.

Bir hücrenin yaşam döngüsü. Bir hücrenin bölünme sürecindeki kökeni anından ölüme veya sonraki bölünmenin sonuna kadar olan yaşam süresi isminde yaşam döngüsü. Ana hücrenin bölünmesi sırasında bir hücre ortaya çıkar ve kendi bölünmesi veya ölümü sırasında yok olur. Yaşam döngüsü süresi farklı hücreler büyük ölçüde değişir ve hücre tipine ve koşullara bağlıdır dış ortam(sıcaklık, oksijen mevcudiyeti ve besinler). Örneğin amiplerin yaşam döngüsü 36 saattir ve bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir.

Herhangi bir hücrenin yaşam döngüsü, hücrenin bölünme sonucu ortaya çıktığı andan ölüme veya sonraki mitoza kadar hücrede meydana gelen bir dizi olaydır. Yaşam döngüsü, mitoza hazırlıktan oluşan bir mitotik döngü içerebilir - fazlar arası ve bölünmenin kendisi ile hücrenin belirli işlevlerini yerine getirdiği uzmanlaşma aşaması - farklılaşma. Fazlar arası süre her zaman bölünmenin kendisinden daha uzundur. Kemirgen bağırsak epitel hücrelerinde interfaz ortalama 15 saat sürer ve bölünme 0,5-1 saatte gerçekleşir. Ara faz sırasında hücrede aktif olarak biyosentez süreçleri meydana gelir, hücre büyür, organelleri oluşturur ve bir sonraki bölünmeye hazırlanır. Ama şüphesiz en önemli süreç Bölünmeye hazırlık aşamasında interfaz sırasında meydana gelen DNA kopyalanmasıdır (§).

Hücre bölünmesi. Mitoz" class="img-responsive img-thumbnail">

Pirinç. 52. Mitozun aşamaları

DNA molekülünün iki sarmalı birbirinden ayrılır ve her birinde yeni bir polinükleotid zinciri sentezlenir. DNA çoğaltılması şu şekilde gerçekleşir: en yüksek hassasiyet tamamlayıcılık ilkesiyle sağlanır. Yeni DNA molekülleri orijinalinin tamamen aynı kopyalarıdır ve çoğaltma işlemi tamamlandıktan sonra sentromerde bağlı kalırlar. İkileme sonrasında kromozomun bir parçasını oluşturan DNA moleküllerine denir. kromatitler.

Çoğaltma işleminin doğruluğu derin bir biyolojik anlam içerir: Kopyalamanın ihlali, kalıtsal bilgilerin bozulmasına ve bunun sonucunda yavru hücrelerin ve bir bütün olarak tüm organizmanın işleyişinde bozulmaya yol açacaktır.

Eğer DNA kopyalanması olmasaydı, her hücre bölünmesinde kromozom sayısı yarıya inecek ve çok geçmeden hiçbir hücrede kromozom kalmayacaktı. Ancak çok hücreli bir organizmanın vücudundaki tüm hücrelerde kromozom sayısının aynı olduğunu ve nesilden nesile değişmediğini biliyoruz. Bu sabitlik mitotik hücre bölünmesi yoluyla sağlanır.

Mitoz. Mitoz- bu, genetik olarak aynı - özdeş hücrelerin oluşumunu sağlayan, yavru hücreler arasında tam olarak kopyalanan kromozomların kesinlikle özdeş bir dağılımının olduğu bir bölünmedir.

Mitotik bölünme sürecinin tamamı geleneksel olarak dört aşamaya ayrılır: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz (Şekil 52).

İÇİNDE profaz kromozomlar aktif olarak sarmallaşmaya başlar - bükülmeye ve kompakt bir şekil almaya başlar. Bu paketleme sonucunda DNA'dan bilgi okumak imkansız hale gelir ve RNA sentezi durur. Kromozom spiralizasyonu önkoşul genetik materyalin yavru hücreler arasında başarılı bir şekilde bölünmesi. Tüm hacmi 46 iplikle dolu küçük bir oda hayal edin. toplam uzunluk bu odanın boyutundan yüzbinlerce kat daha büyük. Bu bir insan hücresinin çekirdeğidir. Çoğaltma işlemi sırasında her kromozom iki katına çıkar ve aynı hacimde zaten 92 dolaşmış ipimiz vardır. Birbirine dolanmadan, yırtılmadan eşit şekilde ayırmak neredeyse imkansızdır. Ancak bu iplikleri toplara sarın ve bunları her birinde 46 top olmak üzere iki eşit gruba kolayca dağıtabilirsiniz. Mitotik bölünme sırasında da benzer bir şey olur.

Profazın sonuna doğru nükleer membran parçalanır ve kromozomların düzgün dağılımını sağlayan bir aparat olan milin filamentleri hücrenin kutupları arasında gerilir.

İÇİNDE metafaz kromozom spiralizasyonu maksimum hale gelir ve kompakt kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde bulunur. Bu aşamada her kromozomun sentromerden birbirine bağlanan iki kardeş kromatitten oluştuğu açıkça görülmektedir. Mil filamentleri sentromere bağlanır.

Anafazçok hızlı ilerlemektedir. Sentromerler ikiye bölünür ve bu andan itibaren kardeş kromatitler bağımsız kromozomlar haline gelir. Sentromerlere bağlanan iğ iplikleri kromozomları hücrenin kutuplarına doğru çeker.

Sahnede telofazlar Hücrenin kutuplarında toplanan yavru kromozomlar gevşer ve gerilir. Tekrar kromatine dönüşürler ve ışık mikroskobu altında görülmesi zorlaşır. Hücrenin her iki kutbundaki kromozomların çevresinde yeni nükleer membranlar oluşur. Aynı diploid kromozom setlerini içeren iki çekirdek oluşur.

Pirinç. 53. Mitozun anlamı: A – büyüme (kök ucu); B – vejetatif çoğaltma (maya tomurcuklanması); B – yenilenme (kertenkele kuyruğu)

Mitoz sitoplazmanın bölünmesiyle sona erer. Kromozomların farklılaşmasıyla eş zamanlı olarak hücre organelleri iki kutup üzerinde yaklaşık olarak eşit şekilde dağılır. Hayvan hücrelerinde hücre zarı içe doğru şişmeye başlar ve hücre daralmayla bölünür. Bitki hücrelerinde, ekvatoral düzlemde hücrenin içinde zar oluşur ve çevreye yayılarak hücreyi iki eşit parçaya böler.

Mitozun anlamı. Mitozun bir sonucu olarak, ana hücrenin çekirdeğindekiyle aynı sayıda kromozom içeren iki yavru hücre ortaya çıkar, yani ebeveyn ile aynı hücreler oluşur. İÇİNDE normal koşullar Mitoz sırasında genetik bilgide herhangi bir değişiklik meydana gelmez, dolayısıyla mitoz bölünme destekler genetik stabilite hücreler. Mitoz büyüme, gelişme ve vejetatif üremenin temelini oluşturur Çok hücreli organizmalar. Mitoz sayesinde ölen hücrelerin yenilenmesi ve değiştirilmesi işlemleri gerçekleştirilir (Şekil 53). Tek hücreli ökaryotlarda mitoz eşeysiz üremeyi sağlar.

Soruları ve ödevleri gözden geçirin

1. Bir hücrenin yaşam döngüsü nedir?

2. Mitotik döngüde DNA kopyalanması nasıl gerçekleşir? Bu sürecin amacı nedir?

3. Hücrenin mitoza hazırlanması nasıldır?

4. Mitoz bölünmenin evrelerini sırasıyla açıklayınız.

5. Mitozun biyolojik önemi nedir?

<<< Назад

İleri >>>