Mitotik hücre bölünmesi bir klişe olarak gerçekleştirilir. bitki hücresi mitozu

mitotik hücre bölünmesi

Yavru köpek, denilen somatik hücrelerin bölünmesi nedeniyle büyür ve boyut olarak artar. mitoz. Mitoz değil doğrudan bölme somatik hücre ne zaman karmaşık değişikliklerçekirdeğinde ve sitoplazmasında bulunur. Yumurtanın sperm tarafından döllenmesinden (ovogami) sonra (gametlerin füzyonu veya çoğalması), bir zigot(ookist) - yalnızca bir hücreden oluşan yeni bir organizma. Yeni bir organizmanın büyüme ve gelişme süreci, bu hücrenin (anne) ilk mitotik bölünmesi anından başlar, ona tamamen benzeyen iki kız (daha doğrusu kardeş) hücre ondan doğar ve ölüme kadar devam eder. .

Şekil 1 Hücre yapısı

Mitoz sırasında aşağıdakiler gerçekleşir:

1- kromozom maddesinin iki katına çıkması;

2- değişiklik Fiziksel durumu ve kromozomların kimyasal organizasyonu;

3- kardeş kromozomların hücrenin kutuplarına ayrılması;

4- sonraki sitoplazma bölünmesi ve Tam iyileşme yeni hücrelerde iki çekirdek.

mitozda yaşam döngüsü nükleer genler: ikiye katlama, dağıtım ve işleyiş. Hücre bölünmeleri arasındaki süreye denir. interfaz, aktif yaşam süreçlerinin ve bir sonraki bölünmeye hazırlığın içinde yer aldığı. Hücrede meydana gelen tüm değişiklik döngüsü

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

Mitoz sonucunda bir hücreden aynı kromozomlara sahip iki hücre oluşur. Böylece mitoz, sayı ve setin sürekliliğini ve sabitliğini, yani bölünen hücrelerin art arda nesillerinde kromozomların niteliksel özgüllüğünü sağlar (bkz. Şekil 2).

Ara fazda, ardışık iki hücre bölünmesi arasındaki süre, çekirdekte DNA replikasyonu (otokopitasyon veya kendi kendini ikiye katlama) ve dolayısıyla hücredeki kromozomların sayısı (sentromer tarafından bir arada tutulan kardeş kromatitlerin oluşumu, yani , kromozomun mekanik merkezinin işlevini yerine getiren vücut) ve ikincisinin despiralizasyonu.

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

Pirinç. 2. Mitoz

1 - üç çift kromozom; 2 - sentromer bölgesine bağlı kardeş kromatitlerin oluşumu ile kromozomların replikasyonu; 3- Çekirdek zarının kutuplarında, kardeş kromatidlerin sentromerlerini birbirinden ayırıp farklı kutuplara ayırmak için ekvator boyunca dizilmiş kromatidlerin sentromerik bölgesine giden yıldız ışınları ile sentrozomlar görülür; 4 - kromozomların despiralizasyonu, nükleer zarın restorasyonu ve içinde olduğu gibi tam olarak aynı kromozom sayısına sahip anne ile aynı iki yavru hücrenin oluşumu ile bir hücre septumunun oluşumu

Anafazda, yavru kromozomların bölünmesi ve hücrenin kutuplarına ayrılması, yani uygun sayılarının geri kazanılması gerçekleşir. Hücre bölünmesinin son aşaması olan telofazda, kromozomlar bölünme başlamadan önceki şeklini alır ve her bir yavru çekirdekteki DNA miktarı önceki aşamalara göre yarı yarıya azalır. Böylece, her iki yavru hücre de içerir eşit miktarlar sitoplazma ve özdeş kromozom setleri ve mitoz geçirmeye hazırdır.

Vücudun tüm somatik hücreleri sürekli bölünmez. Süreç içerisinde embriyonik gelişme belirli, genetik olarak birleştirilmiş yolları boyunca gelişen organ ve dokuların farklılaşması vardır. Bu nedenle, bazı hücreler beyin hücrelerine, diğerleri kan hücrelerine vb.

(onarıcı) süreçler.

Hücre bölünmesi, üremenin merkezi anıdır.

Bölünme sürecinde, bir hücreden iki hücre ortaya çıkar. Organik ve inorganik maddelerin özümsenmesi esasına dayanan bir hücre, kendine özgü yapı ve işlevlere sahip kendi türünü oluşturur.

Hücre bölünmesinde iki ana nokta gözlemlenebilir: nükleer bölünme - mitoz ve sitoplazmanın bölünmesi - sitokinez veya sitotomi. Genetikçilerin ana dikkati hala mitoza perçinlenmiştir, çünkü kromozom teorisi açısından çekirdek kalıtımın "organı" olarak kabul edilir.

Mitoz sırasında aşağıdakiler gerçekleşir:

1. kromozomların maddesinin iki katına çıkması;
2. kromozomların fiziksel durumundaki ve kimyasal organizasyonundaki değişiklikler;
3. kızının veya daha doğrusu kız kardeşinin kromozomlarının hücrenin kutuplarına sapması;
4. sonraki sitoplazma bölünmesi ve kardeş hücrelerde iki yeni çekirdeğin tamamen restorasyonu.

Böylece, nükleer genlerin tüm yaşam döngüsü mitozda ortaya konur: çoğaltma, dağıtım ve işlev; mitotik döngünün tamamlanması sonucunda kardeş hücreler eşit bir “miras” sahibi olurlar.

Hücre çekirdeği bölünürken birbirini izleyen beş aşamadan geçer: interfaz, profaz, metafaz, anafaz ve telofaz; bazı sitologlar başka bir altıncı aşamayı ayırt eder - prometafaz.

Ardışık iki hücre bölünmesi arasında, çekirdek interfaz aşamasındadır. Bu dönemde çekirdek, sabitleme ve renklendirme sırasında, bir sonraki aşamada kromozomlara dönüşen ince ipliklerin boyanmasıyla oluşan bir ağ yapısına sahiptir. Ara faz farklı şekilde adlandırılsa da dinlenme çekirdek fazı, vücudun kendisinde, bu dönemde çekirdekteki metabolik süreçler en büyük aktivite ile gerçekleştirilir.

Profaz, çekirdeğin bölünmeye hazırlanmasındaki ilk aşamadır. profazda ağ yapısıçekirdek yavaş yavaş kromozom ipliklerine dönüşür. En erken profazdan itibaren, hatta ışık mikroskobu kromozomların ikili doğası gözlemlenebilir. Bu, çekirdekte, erken veya geç interfazda, mitozun en önemli sürecinin - kromozomların ikiye katlanması veya tekrarlanması, anne kromozomlarının her birinin benzer bir tane - bir kız çocuğu oluşturduğu - olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, her bir kromozom uzunlamasına iki katına çıkmış gibi görünür. Ancak, kromozomların bu yarımları olarak adlandırılan Kardeş kromatidler, tek bir ortak alan tarafından bir arada tutuldukları için, profazda ayrılmayın - sentromer; sentromer bölge daha sonra bölünür. Profazda, kromozomlar eksenleri boyunca bir bükülme sürecinden geçerler, bu da kısalmalarına ve kalınlaşmalarına yol açar. Profazda karyolenfteki her bir kromozomun rastgele yerleştirildiği vurgulanmalıdır.

Hayvan hücrelerinde, geç telofazda veya çok erken interfazda bile, sentriolün iki katına çıkması meydana gelir, bundan sonra, profazda, yavru merkezciller kutuplara yakınlaşmaya başlar ve yeni aparat adı verilen astrosfer ve iğ oluşur. Aynı zamanda, nükleoller çözülür. Profazın sonunun temel bir işareti, kromozomların şimdi miksoplazmayı oluşturan sitoplazma ve karyoplazmanın toplam kütlesinde olduğu bir sonucu olarak nükleer zarın çözülmesidir. Bu, profazı sonlandırır; hücre metafaza girer.

AT son zamanlar profaz ve metafaz arasında, araştırmacılar denilen bir ara aşamayı ayırt etmeye başladılar. prometafaz. Prometafaz, nükleer zarın çözünmesi ve kaybolması ve kromozomların hücrenin ekvator düzlemine doğru hareketi ile karakterize edilir. Ancak bu zamana kadar akromatin iğinin oluşumu henüz tamamlanmadı.

Metafaz iğ ekvatorunda kromozomların düzenlenmesinin son aşaması olarak adlandırılır. Ekvator düzlemindeki kromozomların karakteristik düzenlemesine ekvator veya metafaz plakası denir. Kromozomların birbirine göre dizilişi rastgeledir. Metafazda, özellikle hücre bölünmesinin kutuplarından ekvator plakası düşünüldüğünde, kromozomların sayısı ve şekli iyi ortaya çıkar. Akromatin iğ tamamen oluşmuştur: iğ filamentleri, sitoplazmanın geri kalanından daha yoğun bir kıvam elde eder ve kromozomun santromerik bölgesine bağlanır. Bu dönemde hücrenin sitoplazması en düşük viskoziteye sahiptir.

Anafaz Mitozun bir sonraki aşaması olarak adlandırılan bu aşamada, artık kardeş veya kız kromozomlar olarak adlandırılabilecek kromatitlerin kutuplara doğru ayrıldığı yer. Bu durumda, öncelikle sentromerik bölgeler birbirini iter ve daha sonra kromozomların kendileri kutuplara doğru uzaklaşır. Anafazdaki kromozomların ayrışmasının aynı anda - "komuttaymış gibi" başladığı ve çok hızlı sona erdiği söylenmelidir.

Telofazda, yavru kromozomlar despiralize olur ve görünür bireyselliklerini kaybederler. Çekirdeğin kabuğu ve çekirdeğin kendisi oluşur. Çekirdek yeniden yapılandırıldı Ters sipariş profazda geçirdiği değişikliklerle karşılaştırıldığında. Sonunda, nükleoller (veya nükleoller) de ana çekirdeklerde bulundukları miktarda geri yüklenir. Nükleol sayısı, her hücre tipinin karakteristiğidir.

Aynı zamanda hücre gövdesinin simetrik bölünmesi başlar. Yavru hücrelerin çekirdekleri interfaz durumuna girer.

Yukarıdaki şekil, hayvan ve bitki hücrelerinin sitokinezinin bir diyagramını göstermektedir. AT hayvan kafesi Bölünme, ana hücrenin sitoplazmasının ligasyonu ile gerçekleşir. Bir bitki hücresinde, bir hücre septumunun oluşumu, ekvator düzleminde bir septum oluşturan, bir fragmoplast adı verilen iğ plaklarının alanları ile meydana gelir. Bu mitotik döngüyü sonlandırır. Süresi doku tipine bağlı gibi görünüyor, fizyolojik durum vücut, dış etkenler (sıcaklık, ışık rejimi) ve 30 dakika ile 3 saat arasında sürer.Çeşitli yazarlara göre, bireysel fazların geçiş hızı değişkendir.

Hem dahili hem de dış etkenler Organizmanın büyümesini ve işlevsel durumunu etkileyen ortamlar, hücre bölünmesinin süresini ve bireysel aşamalarını etkiler. Çekirdek, hücrenin metabolik süreçlerinde çok büyük bir rol oynadığından, mitoz evrelerinin süresinin organ dokusunun işlevsel durumuna göre değişebileceğine inanmak doğaldır. Örneğin, hayvanlarda dinlenme ve uyku sırasında çeşitli dokuların mitotik aktivitesinin, uyanıklıktan önemli ölçüde daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bazı hayvanlarda, hücre bölünme sıklığı ışıkta azalır ve karanlıkta artar. Ayrıca hormonların hücrenin mitotik aktivitesini etkilediği varsayılmaktadır.

Hücrenin bölünmeye hazır olup olmadığını belirleyen nedenler hala belirsizdir. Bu tür birkaç nedeni varsaymak için nedenler vardır:

1. nükleer plazma ilişkilerinin ihlal edildiği hücresel protoplazma, kromozomlar ve diğer organellerin kütlesinin iki katına çıkması; bölünme için, bir hücrenin belirli bir dokudaki hücrelere özgü belirli bir ağırlık ve hacme ulaşması gerekir;
2. kromozomların kopyalanması;
3. hücre bölünmesini uyaran özel maddelerin kromozomlar ve diğer hücre organelleri tarafından salgılanması.

Mitozun anafazında kromozomların kutuplara ayrılma mekanizması da belirsizliğini koruyor. Bu süreçte aktif bir rol, sentrioller ve sentromerler tarafından organize edilen ve yönlendirilen protein filamentleri olan iğ filamentleri tarafından oynanır.

Mitozun doğası, daha önce de söylediğimiz gibi, türüne ve türüne bağlı olarak değişir. fonksiyonel durum kumaşlar. Farklı dokuların hücreleri karakterize edilir farklı şekiller Mitoz Tanımlanan mitoz tipinde hücre bölünmesi eşit ve simetrik bir şekilde gerçekleşir. Simetrik mitozun bir sonucu olarak, 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 (sinsitya bölünmesi), amitoz, endomitoz, endoreprodüksiyon ve politeni.

Asimetrik mitoz durumunda, kardeş hücreler boyut, sitoplazma miktarı ve ayrıca gelecekteki kaderleri ile ilgili olarak eşit değildir. Buna bir örnek, çekirge nöroblastının eşit olmayan boyuttaki kardeş (kız) hücreleri, olgunlaşma sırasında ve spiral parçalanma sırasında hayvan yumurtaları; polen tanelerindeki çekirdeklerin bölünmesi sırasında, yavru hücrelerden biri daha fazla bölünebilir, diğeri bölünemez, vb.

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

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

endomitoz nükleer fisyonun ikiye katlanması meydana geldiğinde böyle bir süreç denir. Bu durumda, kromozomlar, her zamanki gibi, interfazda çoğaltılır, ancak sonraki sapmaları, nükleer zarfın korunmasıyla ve bir akromatin mili oluşmadan çekirdeğin içinde gerçekleşir. Bazı durumlarda, çekirdeğin kabuğu çözünmesine rağmen, kromozomların kutuplara ayrılması gerçekleşmez, bunun sonucunda hücredeki kromozom sayısı onlarca kat artar. Endomitoz, hem bitki hem de hayvanların çeşitli dokularının hücrelerinde meydana gelir. Bu nedenle, örneğin, A. A. Prokofieva-Belgovskaya, özel dokuların hücrelerinde endomitoz ile gösterdi: siklop hipodermis, yağ gövdesi, periton epiteli ve kısrakın diğer dokularında (Stenobothrus) - kromozom seti 10 kat artabilir. Kromozom sayısındaki bu artış, fonksiyonel özellikler farklılaşmış doku

Polythenia ile, kromozom ipliklerinin sayısı çoğalır: tüm uzunluk boyunca yeniden çoğaltmadan sonra, bunlar birbirinden ayrılmaz ve birbirine bitişik kalır. Bu durumda, bir kromozom içindeki kromozom ipliklerinin sayısı çarpılır, bunun sonucunda kromozomların çapı belirgin şekilde artar. Politen bir kromozomdaki bu tür ince ipliklerin sayısı 1000-2000'e ulaşabilir. Bu durumda, sözde dev kromozomlar oluşur. Polythenia ile, mitotik döngünün tüm aşamaları, ana aşama - kromozomun birincil iplikçiklerinin çoğaltılması dışında düşer. Polythenia fenomeni, bir dizi farklılaşmış dokunun hücrelerinde, örneğin dokuda gözlenir. Tükürük bezleri Diptera, bazı bitki ve protozoaların hücrelerinde.

Bazen, çekirdekte herhangi bir dönüşüm olmadan bir veya daha fazla kromozomun kopyalanması vardır - bu fenomene denir. iç üreme.

Yani, hücre mitozunu oluşturan tüm evreler sadece tipik bir süreç için zorunludur.

bazı durumlarda, özellikle 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 dokularla ilgili embriyonik ve meristem hücreler, tam döngü eşeysiz ve vejetatif üremenin dayandığı mitoz.

Çok hücreli bir organizmanın hücreleri, işlevlerinde son derece çeşitlidir. Uzmanlıklarına göre hücreler, farklı süre hayat. Örneğin sinirli ve Kas hücreleri bitirdikten sonra embriyonik dönem gelişme, organizmanın yaşamı boyunca bölünmeyi ve işlevini durdurur. Diğer dokuların hücreleri kemik iliği, epidermis, epitel ince bağırsak- işlevlerini yerine getirme sürecinde hızla ölürler ve sürekli hücre çoğalması sonucunda yerlerine yenileri gelir.

Böylece yenilenen dokulardaki hücrelerin yaşam döngüsü fonksiyonel olarak şiddetli aktivite ve bölünme dönemi Hücre bölünmesi, organizmaların gelişmesi ve büyümesi, üremelerinin temelini oluşturur ve aynı zamanda organizmanın yaşamı boyunca dokuların kendini yenilemesini ve hasar sonrası bütünlüğünü geri kazanmasını sağlar.

Canlı organizmalarda en yaygın hücre üreme şeklidir. dolaylı bölünme, veya mitoz. Mitoz, belirli yapıların-kromozomların oluşumu ile birlikte hücre çekirdeğinin karmaşık dönüşümleri ile karakterize edilir. Kromozomlar hücrede sürekli olarak bulunur, ancak iki bölünme arasındaki dönemde - interfaz - despiralize durumdadırlar ve bu nedenle ışık mikroskobunda görünmezler. Ara fazda, esas olarak DNA'nın ikiye katlanmasından (reuplikasyon) oluşan mitoz için hazırlık gerçekleştirilir. Bir hücrenin bölünmeye hazırlanması sırasında ve ayrıca mitoz sırasında meydana gelen işlemlerin toplamına denir. mitoz döngüsü. Şekil, bölünmenin tamamlanmasından sonra hücrenin G1 sembolü ile gösterilen DNA sentezi için hazırlık dönemine girebileceğini göstermektedir. . Bu sırada hücrede RNA ve proteinler yoğun bir şekilde sentezlenir ve DNA sentezinde yer alan enzimlerin aktivitesi artar. Hücre daha sonra DNA sentezlemeye devam eder. Eski DNA molekülünün iki sarmalı birbirinden ayrılır ve her biri yeni DNA sarmallarının 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 kesinlikle eskisinin aynısıdır. Bu derin bir biyolojik anlamdır: Bu şekilde sayısız hücre neslinde genetik bilginin devamlılığı korunur.

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

Uygun mitotik hücre bölünmesi süreci dört aşamadan oluşur: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz.

AT profazçekirdeğin ve bir bütün olarak hücrenin hacmi artar, hücre yuvarlanır, küçülür veya durur fonksiyonel aktivite(örneğin, protozoada ve yüksek hayvanların lökositlerinde amoeboid hareket). Spesifik hücre yapıları (silia vb.) sıklıkla kaybolur. Merkezciller kutuplara doğru çiftler halinde ayrılır, kromozomlar spiralleşir ve sonuç olarak kalınlaşır ve görünür hale gelir. DNA moleküllerinden genetik bilgiyi okumak imkansız hale gelir: RNA sentezi durur, çekirdekçik kaybolur. Hücrenin kutupları arasında, bölünme milinin dişleri gerilir - kromozomların hücrenin kutuplarına ayrılmasını sağlayan bir aparat oluşur. Profaz boyunca, kalınlaşan ve kısalan kromozomların spiralleşmesi devam eder. Profazın sonunda, nükleer zar parçalanır ve kromozomlar sitoplazmada rastgele dağılır.

AT metafaz kromozomların spiralleşmesi maksimuma ulaşır ve kısaltılmış kromozomlar, kutuplardan eşit uzaklıkta bulunan hücrenin ekvatoruna koşar. Bir ekvator veya metafaz plakası oluşur. Mitozun bu aşamasında kromozomların yapısı açıkça görülür, onları saymak ve bireysel özelliklerini incelemek kolaydır.

Her kromozomun bir birincil daralma bölgesi vardır - mitoz sırasında iğ ipliğinin ve kolların tutturulduğu sentromer. Metafaz aşamasında, kromozom sadece sentromer bölgesinde birbirine bağlı iki kromatitten oluşur.

Herhangi bir organizmanın tüm somatik hücreleri, kesin olarak tanımlanmış sayıda kromozom içerir. Aynı türe ait tüm organizmalarda hücrelerdeki kromozom sayısı aynıdır: ev sineklerinde - 12, Drosophila'da - 8, mısırda - 20, bahçe çileğinde - 56, nehir kanserinde - 116, insanlarda - 46, şempanzelerde, hamam böceği ve biberde - 48. Görüldüğü gibi kromozom sayısı organizasyonun boyuna bağlı değildir ve her zaman filogenetik ilişkiyi göstermez. Bu nedenle, kromozom sayısı türe özgü bir özellik olarak hizmet etmez.Kromozom setinin (karyotip) özellikleri seti - kromozomların şekli, boyutu ve sayısı - yalnızca bir tür bitki veya hayvanın karakteristiğidir.

Somatik hücrelerde kromozom sayısı her zaman eşlidir. Bunun nedeni, bu hücrelerde aynı şekil ve boyutta iki kromozom bulunmasıdır: biri babadan, diğeri anne organizmasından gelir. Aynı şekil ve büyüklükte olan ve aynı genleri taşıyan kromozomlara homolog denir. Her bir kromozomun bir çifte sahip olduğu bir somatik hücrenin kromozom setine ne ad verilir? çift, veya diploit küme, ve 2n ile gösterilir. Diploid kromozom setine karşılık gelen DNA miktarı 2c olarak belirtilir. Her bir homolog kromozom çiftinden sadece biri germ hücrelerine girer, bu nedenle gamet kromozom setine denir. bekar veya haploid.

Metafaz plakasının kromozomlarının yapısının ayrıntılarının incelenmesi çok büyük önem kromozom yapısının ihlalinden kaynaklanan insan hastalıklarının teşhisi için.

AT anafaz sitoplazmanın viskozitesi azalır, sentromerler ayrılır ve o andan itibaren kromatitler bağımsız kromozomlar haline gelir. Sentromerlere bağlı iğ lifleri, kromozomları hücrenin kutuplarına çekerken, kromozomların kolları pasif olarak sentromeri takip eder. Böylece, anafazda, henüz interfazda bulunan çiftlenmiş kromozomların kromatitleri, hücrenin kutuplarına doğru tam olarak uzaklaşır. Şu anda, hücrede iki diploid kromozom seti (4n4c) vardır.

Son aşamada - telofaz - kromozomlar gevşer, despiralize olur. Nükleer zarf, sitoplazmanın zar yapılarından oluşur. Hayvanlarda hücre bir daralma oluşturarak daha küçük iki hücreye bölünür. Bitkilerde, sitoplazmik zar hücrenin ortasında ortaya çıkar ve hücreyi ikiye bölerek çevreye doğru uzanır. Çapraz oluşumun ardından Sitoplazmik membran bitki hücrelerinin selüloz duvarı vardır. Böylece, kalıtsal bilgilerin ana hücrede bulunan bilgileri tam olarak kopyaladığı bir hücreden 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 yeni hücreler arasında tam olarak dağıtılmasından oluşan bir hücre bölünmesi yöntemidir.

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

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

Masa Mitotik döngü ve mitoz ( TL Bogdanov. Biyoloji. Görevler ve alıştırmalar. Üniversitelere giriş için ödenek. M., 1991 )

		Hücrede gerçekleşen süreç
Ara faz (hücre bölünmeleri arasındaki faz)	Presentetik dönem	Protein sentezi. RNA, sarmal olmayan DNA moleküllerinde sentezlenir
	Sentetik dönem	DNA sentezi, DNA molekülünün kendini ikiye katlamasıdır. Yeni oluşan DNA molekülünün içine geçtiği ikinci kromatidin yapımı: iki kromatitli kromozomlar elde edilir
	Sentetik sonrası dönem	Protein sentezi, enerji depolama, bölünmeye hazırlık
	Profaz (bölünmenin ilk aşaması)	İki kromatitli kromozomlar spiralleşir, nükleoller çözülür, sentrioller ayrılır, nükleer membran çözülür, iğ lifleri oluşur
Mitozun Evreleri	Metafaz (kromozomların birikme aşaması)	İğ iplikleri kromozomların sentromerlerine bağlanır, iki kromatitli kromozomlar hücrenin ekvatorunda yoğunlaşır
	Anafaz (kromozomların ayrışma aşaması)	Sentromerler bölünür, tek kromatid kromozomlar iğ iplikleri ile hücrenin kutuplarına gerilir.
	Telofaz (bölünmenin son aşaması)	Tek kromatid kromozomlar despiralize edilir, nükleol oluşur, nükleer zarf yenilenir, ekvatorda hücreler arasında bir bölünme oluşmaya başlar, fisyon iğ iplikleri çözülür

Bitki ve hayvanlarda mitozun özellikleri

Birinden diğerine zaman. Ardışık iki aşamada gerçekleşir - fazlar arası ve bölünmenin kendisi. Bu işlemin süresi farklıdır ve hücre tipine bağlıdır.

Ara faz, iki hücre bölünmesi arasındaki dönemdir, son bölünmeden hücre ölümüne veya bölünme yeteneğinin kaybına kadar geçen süredir.

Bu dönemde hücre büyür ve DNA'sının yanı sıra mitokondri ve plastidleri ikiye katlar. Ara fazda, diğer organik bileşikler. Sentez işlemi, interfazın sentez döneminde en yoğundur. Şu anda, nükleer kromatitler ikiye katlanır, bölünme sırasında kullanılacak olan enerji biriktirilir. Hücre organellerinin ve merkezcillerin sayısı da artar.

Ara faz neredeyse %90'ını kaplar Hücre döngüsü. Bundan sonra, ökaryotlarda (hücreleri oluşturulmuş bir çekirdek içeren organizmalar) hücre bölünmesinin ana yöntemi olan mitoz gerçekleşir.

Mitoz sırasında kromozomlar sıkıştırılır ve ayrıca sorumlu olan özel bir aparat oluşur. üniforma dağıtımı Bu işlem sonucunda oluşan hücreler arasındaki kalıtsal bilgiler.

Birkaç aşamadan geçer. Mitozun evreleri karakterize edilir bireysel özellikler ve belirli bir süre.

Mitozun Evreleri

Mitotik hücre bölünmesi sırasında, mitozun karşılık gelen aşamaları geçer: profaz, metafazdan sonra, anafaz, sonuncusu telofazdır.

Mitozun evreleri aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir:

Hangi biyolojik önemi mitoz süreci?

Mitozun evreleri, bölünme sayısına bakılmaksızın kalıtsal bilginin yavru hücrelere doğru bir şekilde iletilmesine katkıda bulunur. Aynı zamanda, her biri, bölünme sonucu oluşan tüm hücrelerde kromozom sayısının sabitliğini korumaya yardımcı olan 1 kromatit alır. Kararlı bir genetik materyal setinin transferini sağlayan mitozdur.

Unutma!

göre nasıl hücre teorisi, hücre sayısında artış var mı?

Çok hücreli bir organizmada farklı hücre türlerinin yaşam sürelerinin aynı olduğunu düşünüyor musunuz? Fikrini haklı çıkar.

Doğum anında, bir bebek ortalama 3–3,5 kg ağırlığında ve yaklaşık 50 cm boyundadır, ebeveynleri 200 kg veya daha fazla ağırlığa ulaşan bir boz ayı yavrusu 500 g'dan fazla değildir ve minik bir kanguru daha hafiftir. 1 gramdan fazla. Gri, sıradan bir civcivden güzel bir kuğu büyür, çevik bir iribaş sakin bir kurbağaya dönüşür ve evin yanına dikilen bir meşe palamudundan, yüz yıl sonra yeni nesil insanları güzelliğiyle memnun eden kocaman bir meşe ağacı büyür. Tüm bu değişiklikler, organizmaların büyüme ve gelişme yetenekleri nedeniyle mümkündür. Ağaç tohuma dönüşmeyecek, balık yumurtalara geri dönmeyecek - büyüme ve gelişme süreçleri geri alınamaz. Canlı maddenin bu iki özelliği birbiriyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır ve hücrenin bölünme ve uzmanlaşma yeteneğine dayanmaktadır.

Siliatların veya amiplerin büyümesi, biyosentez süreçlerinden dolayı tek bir hücrenin yapısının boyutunda ve komplikasyonunda bir artıştır. Ancak çok hücreli bir organizmanın büyümesi, yalnızca hücrelerin boyutunda bir artış değil, aynı zamanda onların aktif bölünmesidir - sayının artması. Büyüme hızı, gelişimsel özellikler, belirli bir bireyin büyüyebileceği boyut - tüm bunlar, çevrenin etkisi de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Ancak tüm bu işlemlerde asıl belirleyici faktör, her hücrenin çekirdeğinde kromozomlar şeklinde depolanan kalıtsal bilgidir. Çok hücreli bir organizmanın tüm hücreleri, tek bir döllenmiş yumurtadan kaynaklanır. Büyüme sürecinde, yeni oluşan her hücrenin alması gerekir. Tam kopya genetik materyal, böylece organizmanın ortak bir kalıtsal programına sahip olmak, uzmanlaşmak ve özel işlevini yerine getirmek, bütünün ayrılmaz bir parçası olmak.

Farklılaşma, yani bölünme ile bağlantılı olarak farklı şekiller, çok hücreli bir organizmanın hücrelerinin eşit olmayan bir ömrü vardır. Örneğin, sinir hücreleri aynı anda bölmeyi durdur doğum öncesi gelişim ve organizmanın yaşamı boyunca sayıları ancak azalabilir. Ortaya çıktıktan sonra artık bölünmezler ve parçası oldukları doku veya organ kadar yaşarlar, çizgili hücreler oluşur. kas dokuları hayvanlarda ve bitkilerde depo dokularında. Kırmızı kemik iliği hücreleri, sınırlı bir ömre sahip olan kan hücrelerini oluşturmak için sürekli olarak bölünür. İşlevlerini yerine getirme sürecinde, cilt epitelinin hücreleri hızla ölür, bu nedenle üreme bölgesi epidermal hücreler çok yoğun bir şekilde bölünür. Bitkilerdeki kambiyal hücreler ve büyüme konisi hücreleri aktif olarak bölünür. Hücrelerin uzmanlaşması ne kadar yüksek olursa, üreme yetenekleri o kadar düşük olur.

İnsan vücudunda yaklaşık 10 14 hücre vardır. Her gün yaklaşık 70 milyar bağırsak epitel hücresi ve 2 milyar eritrosit ölür. En kısa ömürlü hücreler, ömrü sadece 1-2 gün olan bağırsak epitelidir.

Bir hücrenin yaşam döngüsü. Bir hücrenin bölünme sürecinde ortaya çıktığı andan ölüme veya sonraki bölünmenin sonuna kadar olan yaşam süresi aranan yaşam döngüsü. Hücre, ana hücrenin bölünme sürecinde ortaya çıkar ve kendi bölünmesi veya ölümü sırasında yok olur. Yaşam döngüsü uzunluğu farklı hücreler büyük ölçüde değişir ve hücre tipine ve koşullarına bağlıdır dış ortam(sıcaklık, oksijen varlığı ve besinler). Örneğin bir amipin yaşam döngüsü 36 saattir ve bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir.

Herhangi bir hücrenin yaşam döngüsü, hücrede bölünme sonucu ortaya çıktığı andan başlayarak ölüme veya müteakip mitoza kadar olan olaylar bütünüdür. Yaşam döngüsü, mitoz için hazırlıktan oluşan bir mitotik döngü içerebilir - interfaz ve bölünmenin kendisi ve ayrıca hücrenin kendine özgü işlevlerini yerine getirdiği uzmanlaşma aşaması - farklılaşma. Ara fazın süresi her zaman bölünmenin kendisinden daha uzundur. Kemirgenlerin bağırsak epitel hücrelerinde, interfaz ortalama 15 saat sürer ve bölünme 0,5-1 saat içinde gerçekleşir. İnterfaz sırasında, hücrede biyosentez süreçleri aktif olarak devam eder, hücre büyür, organelleri oluşturur ve bir sonraki bölünmeye hazırlanır. Ama kesinlikle en önemli süreç Bölünmeye hazırlanırken interfaz sırasında meydana gelen DNA duplikasyonudur (§).

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

Pirinç. 52. Mitozun Evreleri

DNA molekülünün iki sarmalı birbirinden uzaklaşır ve her birinde yeni bir polinükleotit zinciri sentezlenir. DNA replikasyonu ile gerçekleşir en yüksek hassasiyet tamamlayıcılık ilkesi tarafından sağlanmaktadır. Yeni DNA molekülleri, orijinalinin tamamen aynı kopyalarıdır ve çoğaltma işlemi tamamlandıktan sonra, sentromer bölgesinde bağlı kalırlar. Duplikasyondan sonra kromozomu oluşturan DNA moleküllerine ne ad verilir? kromatitler.

Kopyalama sürecinin kesinliğinde derin bir biyolojik anlam vardır: kopyalamanın ihlali, kalıtsal bilgilerin bozulmasına ve sonuç olarak, yavru hücrelerin ve bir bütün olarak tüm organizmanın işleyişinde bir bozulmaya yol açacaktır.

Eğer DNA duplikasyonu olmasaydı, o zaman her hücre bölünmesinde kromozom sayısı yarıya iner ve çok geçmeden her hücrede hiç kromozom kalmazdı. Ancak çok hücreli bir organizmanın vücudundaki tüm hücrelerde kromozom sayısının aynı olduğunu ve nesilden nesile değişmediğini biliyoruz. Bu sabitlik, mitotik hücre bölünmesi ile elde edilir.

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

Tüm mitotik bölünme süreci şartlı olarak dört aşamaya ayrılır: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz (Şekil 52).

AT profaz kromozomlar aktif olarak spiralleşmeye başlar - bükülür ve kompakt bir şekil alır. Bu paketleme sonucunda DNA'dan bilgi okumak imkansız hale gelir ve RNA sentezi durur. Kromozom spiralleşmesi önkoşul yavru hücreler arasında genetik materyalin başarılı bir şekilde ayrılması. Tüm hacmi 46 iplikle dolu küçük bir oda hayal edin, toplam uzunluk bu odanın boyutundan yüz binlerce kat daha büyük. Bu, insan hücresinin çekirdeğidir. Yeniden çoğaltma sürecinde, her bir kromozom iki katına çıkar ve aynı hacimde zaten 92 dolanmış ipimiz var. Karışmadan ve yırtılmadan eşit olarak bölmek neredeyse imkansızdır. Ancak bu iplikleri toplara sarın ve bunları kolayca iki eşit gruba dağıtabilirsiniz - her birinde 46 top. Mitotik bölünme sırasında da benzer bir şey olur.

Profazın sonunda nükleer zar parçalanır ve iğ lifleri hücrenin kutupları arasında gerilir - bu, kromozomların eşit dağılımını sağlayan bir aparattır.

AT metafaz kromozomların spiralleşmesi maksimum olur ve kompakt kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde bulunur. Bu aşamada, her bir kromozomun sentromere bağlı iki kardeş kromatitten oluştuğu açıkça görülmektedir. İğ lifleri sentromere bağlanır.

Anafazçok hızlı akar. Sentromerler ikiye bölünür ve o andan itibaren kardeş kromatitler bağımsız kromozomlar haline gelir. Sentromerlere bağlı iğ iplikleri, kromozomları hücrenin kutuplarına çeker.

Sahnede telofaz hücrenin kutuplarında toplanan yavru kromozomlar gevşer ve gerilir. Tekrar kromatine dönüşürler ve ışık mikroskobunda zayıf bir şekilde ayırt edilebilir hale gelirler. Hücrenin her iki kutbundaki kromozomların çevresinde yeni nükleer zarlar oluşur. Aynı diploid kromozom setlerini içeren iki çekirdek oluşur.

Pirinç. 53. Mitozun önemi: A - büyüme (kök ucu); B - vejetatif çoğaltma (maya tomurcuklanması); B - rejenerasyon (kertenkele kuyruğu)

Mitoz, sitoplazmanın bölünmesiyle sona erer. Kromozomların ayrışmasıyla eşzamanlı olarak, hücrenin organelleri iki kutup boyunca yaklaşık olarak eşit bir şekilde dağılmıştır. hayvan hücrelerinde hücre zarı içe doğru şişmeye başlar ve hücre büzülerek bölünür. Bitki hücrelerinde zar ekvatoral düzlemde hücrenin içinde oluşur ve çevreye yayılarak hücreyi iki eşit parçaya böler.

Mitozun anlamı. Mitozun bir sonucu olarak, ana hücrenin çekirdeğindeki ile aynı sayıda kromozom içeren iki yavru hücre ortaya çıkar, yani ana hücrenin aynısı olan hücreler oluşur. AT normal koşullar mitoz sırasında genetik bilgide herhangi bir değişiklik olmaz, bu nedenle 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 duplikasyonu nasıl gerçekleşir? Bu sürecin anlamı nedir?

3. Bir hücrenin mitoz için hazırlığı nedir?

4. Mitozun evrelerini sırasıyla açıklayınız.

5. Mitozun biyolojik önemi nedir?

<<< Назад

ileri >>>