Šta je suština mitoze. Koji je biološki značaj mitoze

Ćelijski ciklus. Mitoza

Jedno od najvažnijih svojstava života je samoreprodukcija bioloških sistema, koja se zasniva na deobi ćelija: „Od ćelijska dioba ne zavise samo fenomeni naslednosti, već i kontinuitet samog života” (E. Wilson). Univerzalni način podjele eukariotske ćelije je indirektna podjela, ili mitoza (od starogrčkog "mitos" - nit). Biološki značaj mitoze leži u očuvanju obima i kvaliteta nasljednih informacija.

Kratka istorija otkrića mitoze

Prvi put su podjelu ćelija (gnječenje žabjih jaja) primijetili francuski naučnici Prevost i Dumas (1824). Ovaj proces je detaljnije opisao italijanski embriolog M. Rusconi (1826). Proces nuklearne fisije tokom drobljenja jaja morski ježevi opisao K. Baer (1845). Prvi opis diobe ćelija u algi dao je B. Dumortier (1832). Odvojene faze mitoze uočili su njemački botaničar W. Hofmeister (1849; ćelije filamenta tradescantia), ruski botaničari E. Russov (1872; matične ćelije spora paprati, preslice, ljiljana) i I.D. Čistjakov (1874; spore preslice i mahovine), njemački zoolog A. Schneider (1873; drobljenje jaja pljosnatih crva), poljski botaničar E. Strasburger (1875; spirogira, mahovina, luk).

Da ukaže na procese kretanja sastavni dijelovi nukleus, njemački histolog W. Schleichner predložio je termin kariokineza (1879), a njemački histolog W. Flemming uveo termin mitoza (1878). 1880-ih godina Opšta morfologija hromozoma opisana je u Hofmajsterovim radovima, ali je tek 1888. nemački histolog W. Waldeyer uveo pojam hromozoma. Vodeća uloga hromozoma u skladištenju, reprodukciji i prenošenju naslednih informacija dokazana je tek u dvadesetom veku.

biološki značaj

Proces mitoze osigurava striktno ujednačenu distribuciju hromozoma između dvije kćerke jezgre, tako da u višećelijskom organizmu sve stanice imaju potpuno iste (po broju i karakteru) skupove hromozoma. Hromozomi sadrže genetsku informaciju kodiranu u DNK, te stoga redoviti, uređeni mitotički proces također osigurava potpuni prijenos svih informacija na svaku od jezgara kćeri; kao rezultat, svaka ćelija ima sve genetske informacije neophodne za razvoj svih karakteristika organizma. S tim u vezi, postaje jasno zašto se jedna ćelija uzeta iz potpuno diferencirane odrasle biljke može, pod pogodnim uslovima, razviti u cijelu biljku. Opisali smo mitozu u diploidnoj ćeliji, ali se ovaj proces odvija na sličan način u haploidnim ćelijama, na primjer, u stanicama gametofitne generacije biljaka.

One. biološki značaj mitoza je da mitoza osigurava nasljedni prijenos osobina i svojstava u nizu generacija stanica tokom razvoja višećelijski organizam. Zbog tačne i ujednačene raspodjele hromozoma tokom mitoze, sve ćelije jednog organizma su genetski iste.

Mitotička dioba stanica je u osnovi svih oblika aseksualne reprodukcije i kod jednoćelijskih i kod višećelijskih organizama. Mitoza izaziva najvažnije pojave vitalne aktivnosti: rast, razvoj i obnavljanje tkiva i organa i aseksualnu reprodukciju organizama.

Biološki značaj mitoze je veoma visok. Neupućenima je čak teško i zamisliti kakvu ulogu u životu igra proces jednostavne diobe ćelija u tijelu. Sposobnost ćelija da se dele je njihova najvažnija funkcija, fundamentalna. Bez toga je nemoguće nastaviti život na Zemlji, povećati populaciju jednoćelijskih organizama, nemoguće je razviti i nastaviti postojanje velikog višećelijskog organizma, također je nemoguće spolno razmnožavati i razviti novi život iz oplođenog jajeta. .

Biološki značaj mitoze bio bi mnogo manji da podjela ćelija nije suština većine bioloških procesa koji se odvijaju na našoj planeti. Ovaj proces odvija se u nekoliko faza. Svaki od njih uključuje nekoliko radnji unutar ćelije. Rezultat toga je obavezno umnožavanje genetske osnove jedne ćelije u dvoje dupliranjem DNK, tako da će matična ćelija potom roditi dve ćelije kćeri.

Čitav život ćelije može se zaključiti u periodu od formiranja ćelije kćeri do njene naknadne podjele na dva dijela. Ovaj period se u biologiji naziva "ćelijski ciklus".

Prva faza mitoze je stvarna priprema za diobu ćelije. Period u kojem ćelije obdarene jezgrima vrše direktnu pripremu za diobu naziva se interfaza. U njemu se odvijaju sve najvažnije stvari, odnosno umnožavanje lanca DNK i drugih struktura, kao i sinteza veliki broj vjeverica. Tako se hromozomi ćelije udvostručuju, a svaka polovina takvog dvostrukog hromozoma naziva se "hromatida".

Nakon interfaze, direktno počinje sam proces diobe - mitoza. Takođe prolazi kroz nekoliko koraka. Kao rezultat, svi udvojeni dijelovi se simetrično razvlače preko ćelije, tako da nakon formiranja centralne pregrade u svakoj novoj ćeliji ostaje isti broj formiranih komponenti.

Faze mitoze i mejoze su slične, ali u potonjoj (tokom diobe zametnih stanica) postoje dvije podjele, a kao rezultat ne dobivaju se dvije, već četiri "ćerke" ćelije. Također, prije druge diobe nema udvostručavanja hromozoma, pa njihov skup u ćelijama kćerima ostaje polovina.

1. Profaza. U ovoj fazi, centrioli ćelije su vrlo jasno vidljivi. Prisutni su samo u ćelijama životinja i ljudi. Biljke nemaju centriole.
2. Prometafaza. U ovom trenutku završava profaza i počinje metafaza.
3. Metafaza. U ovom trenutku, hromozomi leže na "ekvatoru" ćelije.
4. Anafaza. Hromozomi se kreću na različite polove.
5. Telofaza. Jedna "majčinska" ćelija se dijeli tako što formira središnji septum u dvije "ćerke" ćelije. Ovo je kraj diobe ćelije ili mitoze.

Najvažniji biološki značaj mitoze je apsolutno identična podjela dupliciranih hromozoma na 2 identična dijela i njihovo smještanje u dvije "ćerke" ćelije. Različite vrstećelije i ćelije različitih organizama imaju različito trajanje diobe - mitoze, ali u prosjeku traje oko sat i po. Mnogo je faktora koji utiču na ovaj veoma krhki proces. Bilo kakvi promjenjivi uvjeti spoljašnje okruženje, na primjer, temperatura okoline, način svjetlosnih faza, pritisak u okolini i unutar tijela i ćelija, kao i mnogi drugi faktori, mogu značajno utjecati kako na trajanje tako i na kvalitet procesa diobe stanica. Takođe, trajanje cele mitoze i njenih pojedinačnih koraka može direktno zavisiti od vrste tkiva u čijim ćelijama se javlja.

Biološki značaj mitoze sa svakim novim otkrićem u oblasti citologije postaje sve vrijedniji, jer je život na planeti nemoguć bez ovog procesa.

Pitanja samokontrole. Biološki značaj mitoze

Zadatak broj 1

Tema 14. seksualna reprodukcija.

Pitanja samokontrole

Biološki značaj mitoze.

TELOFAZA

ANAFAZA

METAFAZA.

Hromozomi dobijaju uređen raspored, krećući se prema ekvatoru. Kada su stigli do ekvatora, hromozomi se nalaze u istoj ravni, a u ovom trenutku jedna od niti vretena je pričvršćena za centromere svakog hromozoma.

U metafazi se jasno vidi da se hromozomi sastoje od dvije hromatide povezane samo u području centromera.

Kromatide svakog hromozoma počinju da se divergiraju prema polovima ćelije: jedna kromatida ide na jedan pol, druga na suprotni. Kretanje hromozoma vrši se zahvaljujući nitima vretena, koje se skupljaju i protežu kćerke hromozome od ekvatora do suprotnih polova ćelije. Prilikom kretanja koristi se energija ATP-a.

U ovom trenutku u ćeliji se nalaze dva diploidna seta hromozoma.

Ćelije kromosoma koje se približavaju polovima počinju se odmotavati i opet poprimaju oblik dugih niti koje se međusobno isprepliću, što je karakteristično za jezgru koja se ne dijeli. U kćerkim jezgrama ponovno se formira nuklearna membrana, formira se nukleolus, a struktura jezgre karakteristična za interfazu je potpuno obnovljena. Tokom telofaze dolazi i do citoplazmatske podjele, zbog čega se dvije kćerke ćelije odvajaju jedna od druge. Ove ćelije su po strukturi potpuno slične matičnoj, ali se razlikuju od nje po manjim veličinama.

Kao rezultat mitoze, svaka ćerka ćelija dobija potpuno iste hromozome kao i matična ćelija. Broj hromozoma u obe ćelije kćeri jednak je broju hromozoma u ćeliji majke.

Posljedično, biološki značaj mitoze leži u striktno ravnomjernoj raspodjeli hromozoma između jezgara dvije kćerke ćelije. To znači da mitoza omogućava suptilan prijenos svih nasljednih informacija na svako od jezgara kćeri.

Ako dođe do narušavanja normalnog tijeka mitoze i u ćeliji kćeri ima manje ili više hromozoma nego u matičnoj, onda će to dovesti ili do smrti ili do značajnih promjena u životu ćelije - do pojave mutacije.

1. Koji su oblici razmnožavanja karakteristični za žive organizme?

2. Koja vrsta reprodukcije se naziva aseksualnom?

4. Koji su oblici aseksualnog razmnožavanja karakteristični za organizme?

5. Koji oblik aseksualne reprodukcije je najmlađi?

6.Šta je mitoza?

7. Koje se ćelije dijele mitozom?

8. Koji skup hromozoma ćelije sadrže na kraju interfaze?

9. U kojoj od faza mitoze se hromozomi nalaze u ravni ekvatora?

10. U kojoj fazi mitoze hromatide divergiraju do polova ćelije?

11. U kojoj fazi ćelije se formira vreteno diobe?

12. Koji je biološki značaj mitoze?

1. Pročitajte materijal za učenje ispod.

2. Analizirajte tabele iz aplikacije

3. Odgovorite na pitanja o samokontroli.

seksualna reprodukcija- smjena generacija i razvoj organizama na bazi specijalizovanih polnih ćelija.

Međutim, kod beskičmenjaka se spermatozoidi i jajašca često formiraju u tijelu jednog organizma. Ovaj fenomen - biseksualnost - se zove hermafroditizam.

Postoje slučajevi kada se novi organizam ne pojavljuje nužno kao rezultat fuzije zametnih stanica. Kod nekih vrsta životinja i biljaka razvoj se opaža iz neoplođenog jajeta (pčele, ose, lisne uši, neki rakovi (dafnije)). Takva reprodukcija se naziva djevičansko ili partenogenetski.

Seksualna reprodukcija. Novi organizam nastaje kao rezultat fuzije zametnih stanica-gameta (n). Zigota (2n) se formira sa jedinstvenim skupom hromozoma. Seksualno razmnožavanje karakteristično je za većinu živih organizama. Prednosti : svaka jedinka ima jedinstveni genotip, što kao rezultat omogućava prirodna selekcija prilagoditi se različitim uslovima okruženje.

Karakteristično sljedeće karakteristike : u reprodukciji najčešće učestvuju dvije jedinke - muška i ženska; češće se provodi uz pomoć specijaliziranih stanica - gameta; smanjenje broja hromozoma i rekombinacija genetskog materijala u gametama nastaje kao rezultat mejoze; potomci (sa izuzetkom jednojajčanih blizanaca) se genetski razlikuju jedno od drugog i od roditeljskih pojedinaca.

Spermatogeneza, oogeneza (oogeneza).

Gametogeneza je proces razvoja polnih ćelija – gameta. Prekursori gameta (gametociti) su diploidni. Proces stvaranja spermatozoida naziva se spermatogeneza, a stvaranje jajnih ćelija oogeneza (ovogeneza). U polnim žlijezdama razlikuju se tri različita područja ili zone: područje uzgoja, zona rasta, zona zrenja. Spermatogeneza i oogeneza obuhvataju tri identične faze: razmnožavanje, rast, sazrijevanje (podjela). U spermatogenezi postoji još jedna faza - formiranje.

faza razmnožavanja: Diploidne ćelije se više puta dijele mitozom. Broj ćelija u gonadama raste, nazivaju se oogonije i spermatogonije. Skup hromozoma 2n.

U fazi rasta dolazi do njihovog rasta, a nastale ćelije nazivaju se oociti 1. reda i spermatociti 1. reda.

U fazi zrenja dolazi do mejoze, kao rezultat prve mejotičke diobe nastaju gametociti 2. reda (skup hromozoma n2c), koji ulaze u drugu mejotičku diobu i nastaju stanice s haploidnim skupom hromozoma (nc). Oogeneza u ovoj fazi gotovo se završava, i spermatogeneza uključuje još jednu fazu formiranja tokom kojih se formiraju spermatozoidi.

Za razliku od stvaranja spermatozoida, koje se događa tek nakon dostizanja puberteta (posebno kod kralježnjaka), proces formiranja jajašca počinje još u embriju. Period razmnožavanja se u potpunosti odvija u embrionalnoj fazi razvoja i završava do trenutka rođenja (kod sisara i ljudi). Tokom perioda rasta, oociti se povećavaju u veličini zbog akumulacije hranljive materije(proteini, masti, ugljeni hidrati) i pigmenti - nastaje žumance. Tada oociti 1. reda ulaze u period sazrevanja. Prva mejotička dioba proizvodi dvije kćeri ćelije. Jedno od njih, relativno malo, nazvano prvo polarno tijelo, nije funkcionalno, a drugo, veće (oocita 2. reda), prolazi dalje transformacije.

Druga podjela mejoze provodi se do faze metafaze II i nastavit će se tek nakon što oocita drugog reda stupi u interakciju sa spermatozoidom i dođe do oplodnje. Dakle, strogo govoreći, iz jajnika ne izlazi jajna ćelija, već oocita 2. reda. Nakon oplodnje, on se dijeli, što rezultira jajetom (ili jajetom) i drugim polarnim tijelom. Međutim, tradicionalno, radi praktičnosti, oocita se naziva oocitom 2. reda, spremna za interakciju sa spermatozoidom. Tako se kao rezultat oogeneze formira jedno normalno jaje i tri polarna tijela.

Gamete. To su zametne stanice, pri čijoj fuziji nastaje zigota, čime nastaje novi organizam. To su visoko specijalizirane ćelije uključene u provedbu procesa povezanih sa seksualnom reprodukcijom. Gamete imaju niz karakteristika koje ih razlikuju od somatskih ćelija.: hromozomski set somatskih ćelija je diploidni (2n2c), a gamete su haploidne (nc); gamete se ne dijele; gamete, posebno jaja, veće od somatskih ćelija; jaje sadrži puno nutrijenata, sperma malo (praktički ih nema); gamete imaju izmijenjen nuklearno-citoplazmatski odnos u odnosu na somatske stanice (u jajetu jezgro zauzima mnogo veći volumen od citoplazme, u spermiju, naprotiv, i jezgro ima iste dimenzije kao u jajetu). Aktivnu ulogu u oplodnji ima spermatozoid. Stoga je mali i pokretljiv (kod životinja). Jajna stanica ne samo da donosi vlastiti skup hromozoma u zigotu, već također osigurava razvoj embrija na ranim fazama. Stoga je velike veličine i po pravilu sadrži veliku zalihu hranjivih tvari.

Organizacija životinjskih jaja. Veličina jaja uvelike varira - od nekoliko desetina mikrometara do nekoliko centimetara (ljudsko jaje je oko 100 mikrona, nojevo jaje, koje ima dužinu od oko 155 mm sa ljuskom, također je jaje). Jaje ima brojne membrane koje se nalaze na vrhu plazma membrane i rezervne hranljive materije. Kod sisara jaja imaju sjajnu ljusku, na vrhu koje se nalazi blistava kruna - sloj folikularnih ćelija.

Količina hranljivih materija akumuliranih u jajnoj ćeliji zavisi od uslova u kojima se embrion razvija. Dakle, ako se razvoj jajeta odvija izvan majčinog tijela i dovodi do stvaranja velikih životinja, tada žumance može biti više od 95% volumena jajeta. Jaje sisara sadrži manje od 5% žumanca. U vezi s akumulacijom hranjivih tvari, u jajima se pojavljuje polaritet. Suprotni polovi se nazivaju vegetativni i životinjski. Polarizacija se očituje u tome što se mijenja lokacija jezgra u ćeliji (pomiče se prema životinjskom polu), kao i u raspodjeli citoplazmatskih inkluzija (u mnogim jajima količina žumanca se povećava od životinjskog prema vegetativnom stub).

organizacija spermatozoida. Dužina ljudskog spermatozoida je 50-60 mikrona. Funkcije spermatozoida određuju njegovu strukturu. Glava je najveći deo spermatozoida, formiran od jezgra, koje je okruženo tanki sloj citoplazma. Na prednjem kraju glave nalazi se akrosom - dio citoplazme s modificiranim Golgijevim aparatom. Proizvodi enzim koji pomaže u rastvaranju membrana jajeta. Na mjestu prijelaza glave u srednji dio formira se presretanje - vrat spermatozoida, u kojem se nalaze dvije centriole. Iza vrata je srednji dio spermatozoida, koji sadrži mitohondrije, i rep, koji ima strukturu tipičnu za sve eukariotske flagele i organela je kretanja spermatozoida. Energija za kretanje se osigurava hidrolizom ATP-a, koja se javlja u mitohondrijima srednjeg dijela spermatozoida.

Gnojidba. Skup procesa koji dovode do spajanja muških i ženskih spolnih stanica, ujedinjenja njihovih jezgara i formiranja zigota, iz kojeg nastaje novi organizam, naziva se oplodnja.

Postoje spoljna oplodnja, pri kojoj se susret spermatozoida i jajnih ćelija dešava u spoljašnjoj sredini, i unutrašnja oplodnja, pri kojoj se susret spermatozoida i jajnih ćelija dešava u genitalnom traktu ženke.

Najčešće se spermatozoid potpuno uvuče u jaje, ponekad flagelum ostane izvan i odbacuje se. Od trenutka kada sperma uđe u jajnu ćeliju, gamete prestaju da postoje, jer formiraju jednu ćeliju - zigotu. U zavisnosti od broja spermatozoida koji ulaze u jaje tokom oplodnje razlikuju se: monospermija - oplodnja, pri kojoj samo jedan spermatozoid ulazi u jajnu stanicu (najčešća oplodnja), i polispermija - oplodnja, pri kojoj više spermatozoida ulazi u jajnu ćeliju. Ali čak i u ovom slučaju, jezgro samo jednog od spermatozoida spaja se s jezgrom jajeta, a preostale jezgre se uništavaju.

Mejoza

Prva mejotička podjela.

1. Profaza I.

Hromozomi se spiraliziraju. Može se razlikovati da se svaki hromozom sastoji od dvije hromatide povezane jedna s drugom na centromeri.

Homologni hromozomi se blisko približavaju jedan drugom, povezuju se cijelom dužinom i uvijaju - ovaj proces se naziva konjugacija. Dalje, dolazi do razmene identičnih, odnosno homolognih regiona (razmena gena) - crossing over.

Nakon konjugacije, hromozomi se razdvajaju.

2. Metafaza I.

Kromosomi su vezani za vlakna vretena svojim centromerama i nalaze se u ekvatorijalnoj ravni.

3. Anafaza I.

Do polova ćelije idu do polovica svakog hromozoma, uključujući svaki hromozom, uključujući jednu hromatidu, kao u mitozi, i celih hromozoma, od kojih se svaki sastoji od 2 hromatide. Posljedično, samo jedan od svakog para homolognih hromozoma ulazi u ćeliju kćer.

Broj hromozoma se prepolovi, hromozomski skup postaje haploid.

4. Telofaza I.

Dugo vremena se formira nuklearni omotač. Pošto se pojedinačni hromozomi haploidnih ćelija kćeri nastavljaju umnožavati, duplikacija DNK se ne dešava tokom interfaze između prve i druge deobe mejoze. Ćelije se formiraju kao rezultat 1. diobe sazrijevanja, koje se razlikuju u sastavu očevih i majčinih hromozoma i, posljedično, u setu gena.

Na primjer, sve ljudske stanice, uključujući primarne zametne stanice, sadrže 46 hromozoma. Od toga su 23 od oca i 23 od majke. Nakon 1. mejotičke diobe, samo 23 hromozoma ulaze u spermatocite i oocite – po jedan hromozom iz svakog para homolognih hromozoma. Međutim, zbog nasumične segregacije očevih i majčinih hromozoma u anafazi I, rezultirajuće ćelije primaju širok izbor kombinacija roditeljskih hromozoma. Na primjer, u jednom od njih mogu biti 3 očinska i 20 majčinih hromozoma, u drugom 10 očinskih i 12 majčinih, u trećem 20 očinskih i 3 majčinska, itd. Broj mogućih kombinacija je vrlo velik.

shodno tome, mejoza – osnova kombinovane genotipske varijabilnosti.

Druga mejotička podjela.

Ona se općenito odvija na isti način kao i obična mitotička dioba, s jedinom razlikom što je stanica koja se dijeli haploidna.

Profaza II

Kromosomi se spiraliziraju, formira se vreteno diobe.

Metafaza II

Hromozomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravni ćelije, vretenasta vlakna su vezana za centomere.

Anafaza II.

Kromatide se razilaze prema polovima ćelije.

Termička faza II.

To. četiri haploidne ćelije sa hromozomskim setom formirane su od inicijalne primarne zametne ćelije.

Suština perioda sazrijevanja je da se u zametnim stanicama broj hromozoma prepolovi.

Biološko značenje 2. mejotičke podjele je da se količina DNK uskladi sa hromozomskim skupom.

Kod muškaraca sve četiri haploidne ćelije nastaju kao rezultat mejoze, kasnije se pretvaraju u gamete - spermatozoide.

Kod žena zbog neujednačene mejoze, samo jedna ćelija proizvodi održivo jaje. Ostale tri ćelije su mnogo manje, pretvaraju se u takozvane usmerene ili redukcione ćelije, koje ubrzo umiru. Biološki smisao ovoga je potreba da se u jednoj ćeliji očuvaju svi rezervni nutrijenti koji će biti potrebni za razvoj budućeg embrija.

1. Koja vrsta reprodukcije se naziva polnom?

2. Koje su prednosti seksualne reprodukcije nad aseksualnom reprodukcijom?

3. Koje su glavne faze u formiranju jajnih ćelija i sperme?

4.Ime karakteristične karakteristike mejoza i mitoza.

5. Koji se proces naziva konjugacija?

6. Koji se proces naziva ukrštanjem?

7. Koje je biološko značenje mejoze?

Tema 15. Individualni razvoj organizmi: embrionalni period

Koji je biološki značaj mitoze

Svetlana syshchenko

genetska stabilnost. Kao rezultat mitoze, dobijaju se dva jezgra, od kojih svaka sadrži isti broj hromozoma kao što je bilo u matičnom jezgru. Ovi hromozomi potiču od roditeljskih hromozoma tačnom replikacijom DNK, tako da njihovi geni sadrže potpuno iste nasledne informacije. Ćerke ćelije su genetski identične matičnoj ćeliji, tako da mitoza ne može napraviti nikakve promene u genetskim informacijama. Prema tome, ćelijske populacije (klonovi) izvedene iz roditeljskih ćelija imaju genetsku stabilnost.
Rast. Kao rezultat mitoze, povećava se broj ćelija u tijelu (proces poznat kao hiperplazija), što je jedan od glavnih mehanizama rasta.
Aseksualna reprodukcija, regeneracija i zamjena ćelija. Mnoge životinjske i biljne vrste razmnožavaju se aseksualno samo mitotskom diobom stanica. Osim toga, mitoza osigurava regeneraciju izgubljenih dijelova (na primjer, nogu kod rakova) i zamjenu stanica, što se u jednom ili drugom stupnju javlja kod svih višećelijskih organizama.

Angelina

MITOZA je glavni oblik diobe stanica, čija je suština ravnomjerna raspodjela hromozoma između ćelija kćeri; ćelijska dioba je aseksualna (somatske ćelije), formiraju se dvije kćeri ćelije sa setom hromozoma 2n

Napišite šta je suština mitoze. Koji je njen biološki značaj?

Pomozite oko domaće zadaće! Molim te!

Najvažnija komponenta ćelijskog ciklusa je mitotički (proliferativni) ciklus. To je kompleks međusobno povezanih i koordinisanih pojava tokom ćelijske deobe, kao i pre i posle nje. Mitotički ciklus je skup procesa koji se odvijaju u ćeliji od jedne do druge diobe i završavaju formiranjem dvije ćelije sljedeće generacije. Osim toga, u konceptu životni ciklus takođe uključuje period kada ćelija obavlja svoje funkcije i periode mirovanja. U ovom trenutku, daljnja ćelijska sudbina je neizvjesna: stanica se može početi dijeliti (ući u mitozu) ili se početi pripremati za obavljanje određenih funkcija.
Biološko znanje o mitozi je da ona osigurava nasljedni prijenos osobina i svojstava u nizu generacija ćelija tokom razvoja višećelijskog organizma. Zbog tačne i ujednačene raspodjele hromozoma tokom mitoze, sve ćelije jednog organizma su genetski iste.
Mitotička dioba stanica je u osnovi svih oblika aseksualne reprodukcije i kod jednoćelijskih i kod višećelijskih organizama. Mitoza izaziva najvažnije pojave vitalne aktivnosti: rast, razvoj i obnavljanje tkiva i organa i aseksualnu reprodukciju organizama.
http://xn--90aeobapscbe.xn--p1ai/Educational-materials/Cell-Division/41-Mitosis-its-phases-biological-importance

Irina

Šta je suština mitoze? koji je njen biološki značaj?
Metoza je glavni oblik diobe stanica, čija je suština ravnomjerna raspodjela hromozoma između ćelija kćeri. Biološki značaj metoze. Metoza je osnova rasta i vegetativne reprodukcije svih organizama koji imaju enukriot jezgro. Osigurava konstantnost broja hromozoma u svim ćelijama tijela.

Mitoza(od grč. mitos - nit), ili indirektna podjela, glavni je način podjele eukariotskih ćelija. Mitoza je podjela jezgra, koja dovodi do formiranja dvije kćerke jezgre, od kojih svaka ima potpuno isti skup hromozoma kao u roditeljskom jezgru. Nakon diobe jezgra obično slijedi podjela same ćelije, pa se izraz "mitoza" često koristi za podjelu cijele ćelije.

Mitozu su prvi uočili u sporama paprati, preslice i mahovine od strane G. E. Russova, nastavnika Univerziteta Dorpat 1872. i ruskog naučnika I. D. Čistjakova 1874. godine. Detaljna proučavanja ponašanja hromozoma u mitozi sproveo je nemački botaničar. E. Strasburger 1876 -1879 o biljkama i njemačkog histologa W. Flemminga 1882. o životinjama.

Mitoza je kontinuirani proces, ali radi lakšeg proučavanja, biolozi ga dijele u četiri faze, ovisno o tome kako hromozomi u ovom trenutku izgledaju u svjetlosnom mikroskopu. Mitoza se dijeli na profazu, metafazu, anafazu i telofazu.

AT profaza dolazi do skraćivanja i zadebljanja hromozoma zbog njihove spiralizacije. U ovom trenutku, dvostruki hromozomi se sastoje od dvije sestrinske hromatide povezane jedna s drugom. Udvostručenje hromozoma dogodilo se u S-periodu interfaze. Istovremeno sa spiralizacijom hromozoma, jezgra nestaje i nuklearni omotač se fragmentira (raspada u zasebne tankove). Nakon raspada nuklearne membrane, hromozomi leže slobodno i nasumično u citoplazmi.

U profazi, centrioli (u onim ćelijama u kojima se nalaze) divergiraju prema polovima ćelije. Na kraju profaze počinje da se formira fisiono vreteno, koji nastaje iz mikrotubula polimerizacijom proteinskih podjedinica.

Mikrotubule počinju da se formiraju iz centriola.

AT metafaza završeno je formiranje diobenog vretena koje se sastoji od mikrotubula dva tipa, hromozomskih, koji se vežu za centromere hromozoma, i centrosomalnih (pola), koji se protežu od pola do pola ćelije. Svaki dvostruki hromozom vezan za mikrotubule vretena. Kromozomi se takoreći izbacuju mikrotubulama u ekvatorijalni dio ćelije, odnosno nalaze se na jednakoj udaljenosti od polova. Leže u istoj ravni i čine tzv ekvatorijalna ili metafazna ploča. U metafazi je jasno vidljiva dvostruka struktura hromozoma, povezana samo u području centromera. Tokom ovog perioda, lako je prebrojati broj hromozoma, proučiti njihove morfološke karakteristike.

AT anafazaćerki hromozomi se protežu do polova ćelije uz pomoć mikrotubula vretena. Prilikom kretanja, hromozomi kćeri su pomalo savijeni poput ukosnice, čiji su krajevi okrenuti prema ekvatoru ćelije. Dakle, u anafazi, hromatide hromozoma udvostručenih u interfazi divergiraju prema polovima ćelije. U ovom trenutku u ćeliji se nalaze dva diploidna seta hromozoma.

AT telofaza dešavaju se procesi koji su suprotni onima koji se opažaju u profazi: hromozomi počinju da se despiralizuju (odmotaju), nabubre i postaju slabo vidljivi pod mikroskopom. Oko hromozoma na svakom polu, iz membranskih struktura citoplazme formira se nuklearna membrana, a u jezgrama se pojavljuju jezgre. Vreteno podjele je uništeno.

U fazi telofaze citoplazma se odvaja (citotomija) formiranjem dvije ćelije.U životinjskim ćelijama plazma membrana počinje da viri u područje gdje se nalazio ekvator vretena. Kao rezultat invaginacije, formira se kontinuirana brazda koja okružuje ćeliju duž ekvatora i postupno dijeli jednu ćeliju na dvije.

U biljnim ćelijama u ekvatorijalnoj regiji, formiranje u obliku bačve nastaje od ostataka filamentnih vretenastih filamenata - fragmoplast. Brojne vezikule Golgijevog kompleksa jure u ovo područje sa strane ćelijskih polova, koje se međusobno spajaju. Sadržaj mjehurića formira ćelijsku ploču, koja dijeli ćeliju na dvije kćeri ćelije, a membrana Golgijevih vezikula formira nedostajuće citoplazmatske membrane ovih stanica. Nakon toga, elementi ćelijske membrane se talože na ćelijskoj ploči sa strane svake ćelije kćeri.

Kao rezultat mitoze, dvije ćelije kćeri nastaju iz jedne ćelije sa istim skupom hromozoma kao u matičnoj ćeliji.

Biološki značaj mitoze sastoji se, dakle, u striktno identičnoj raspodjeli između ćelija kćeri materijalnih nosilaca nasljeđa - molekula DNK koji čine hromozome. Zbog ujednačene raspodjele repliciranih hromozoma, organi i tkiva se obnavljaju nakon oštećenja. Mitotička dioba stanica također je citološka osnova za aseksualnu reprodukciju organizama.

Mitoza. Njegova suština, faze, biološki značaj. Amitoza.

Mitoza(od grčkog mitos - nit), ili kariokineza (grč. karyon - jezgro, kinesis - kretanje), ili indirektna podjela. Ovo je proces tokom kojeg dolazi do kondenzacije hromozoma i ravnomerne raspodele hromozoma kćeri između ćelija kćeri. Mitoza ima pet faza: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza i telofaza. AT profaza Hromozomi se kondenzuju (uvijaju), postaju vidljivi i raspoređeni u kuglu. Centriole se dijele na dva dijela i počinju se kretati prema polovima ćelije. Između centriola pojavljuju se filamenti koji se sastoje od proteina tubulina. Formira se mitotičko vreteno. AT prometaphase nuklearna membrana se raspada na male fragmente, a kromosomi uronjeni u citoplazmu počinju se kretati prema ekvatoru stanice. U metafazi Kromosomi se uspostavljaju na ekvatoru vretena i postaju maksimalno zbijeni. Svaki hromozom se sastoji od dvije hromatide koje su međusobno povezane centromerima, a krajevi hromatida se razilaze, a hromozomi zauzimaju X-oblik. u anafazićerki hromozomi (bivše sestrinske hromatide) divergiraju na suprotne polove. Pretpostavka da je to omogućeno kontrakcijom navoja vretena nije potvrđena.

Mnogi istraživači podržavaju hipotezu kliznog filamenta, prema kojoj susjedne mikrotubule vretena, u interakciji jedni s drugima i sa kontraktilnim proteinima, povlače hromozome prema polovima. u telofazi hromozomi kćeri dolaze do polova, despiraliziraju se, formira se nuklearna ovojnica i obnavlja se interfazna struktura jezgara. Zatim dolazi do podjele citoplazme - citokineza. U životinjskim ćelijama ovaj proces se manifestuje suženjem citoplazme usled povlačenja plazmoleme između dve kćerke jezgre, a u biljnim ćelijama male ER vezikule, spajajući se, nastaju iz unutrašnjosti citoplazme. stanične membrane. Celulozni ćelijski zid nastaje zbog tajne nakupljene u diktiosomima.

Trajanje svake od faza mitoze je različito – od nekoliko minuta do stotina sati, što zavisi i od spoljašnjih i unutrašnji faktori i vrste tkanina.

Kršenje citotomije dovodi do stvaranja višejezgrenih stanica. Ako je reprodukcija centriola poremećena, može doći do multipolarnih mitoza.

AMITOZA

Ovo je direktna podjela ćelijskog jezgra, čuvajući interfaznu strukturu. U ovom slučaju, hromozomi se ne otkrivaju, nema formiranja vretena podjele i njihove ujednačene raspodjele. Jezgro je podijeljeno sužavanjem na relativno jednake dijelove. Citoplazma se može podijeliti suženjem i tada se formiraju dvije kćeri ćelije, ali se ne može podijeliti, a zatim nastaju binuklearne ili multinuklearne ćelije.

Amitoza kao način diobe stanica može se pojaviti u diferencirana tkiva, na primjer, skeletni mišići, ćelije kože, kao i u patoloških promjena maramice. Međutim, nikada se ne nalazi u ćelijama koje moraju zadržati punu genetsku informaciju.

11. Mejoza. Faze, biološki značaj.

Mejoza(grč. mejoza - redukcija) - metoda podjele diploidnih ćelija sa formiranjem četiri kćerke haploidne ćelije iz jedne roditeljske diploidne ćelije. Mejoza se sastoji od dvije uzastopne nuklearne diobe i kratke interfaze između njih.Prva dioba se sastoji od profaze I, metafaze I, anafaze I i telofaze I.

U profazi I upareni hromozomi, od kojih se svaki sastoji od dvije hromatide, približavaju se jedni drugima (ovaj proces se naziva konjugacija homolognih hromozoma), prelaze (crossing over), formirajući mostove (chiasmata), zatim razmjenjuju mjesta. Crossing se dešava kada se geni rekombinuju. Nakon ukrštanja, hromozomi se odvajaju.

U metafazi I upareni hromozomi se nalaze duž ekvatora ćelije; Za svaki od hromozoma pričvršćene su niti vretena.

U anafazi I dvohromatidni hromozomi divergiraju do polova ćelije; u isto vrijeme, broj hromozoma na svakom polu postaje upola manji nego u matičnoj ćeliji.

Zatim dolazi telofaza I- formiraju se dvije ćelije sa haploidnim brojem dvohromatidnih hromozoma; Stoga se prva podjela mejoze naziva redukcija.

Nakon telofaze I slijedi kratka interfaza(u nekim slučajevima telofaza I i interfaza su odsutne). U interfazi između dvije diobe mejoze ne dolazi do udvostručenja hromozoma, jer. svaki hromozom se već sastoji od dvije hromatide.

Druga podjela mejoze razlikuje se od mitoze samo po tome što kroz nju prolaze stanice s haploidnim skupom kromosoma; u drugom dijelu, profaza II ponekad izostaje.

U metafazi II bihromatidni hromozomi se nalaze duž ekvatora; proces je u toku u dvije kćerke ćelije odjednom.

U anafazi II već jednohromatidni hromozomi odlaze do polova.

U telofazi II u četiri ćelije kćeri formiraju se jezgra i pregrade (u biljnim ćelijama) ili suženja (u životinjskim ćelijama). Kao rezultat druge diobe mejoze, formiraju se četiri ćelije sa haploidnim skupom hromozoma (1n1c); druga podjela se naziva equational (equalizing) (slika 18). To su gamete kod životinja i ljudi ili spore u biljkama.

Značaj mejoze je u tome što se stvara haploidni skup hromozoma i stvaraju uslovi za nasledna varijabilnost zbog ukrštanja i vjerovatnoće divergencije hromozoma

12.Gametogeneza: ovo - i spermatogeneza.

gametogeneza- proces formiranja jajnih ćelija i spermatozoida.

spermatogeneza- sa grčkog. sperma, rod n. spermatos - sjeme i ... geneza), formiranje diferenciranih muških zametnih stanica - spermatozoida; kod ljudi i životinja - u testisima, u nižim biljkama - u anteridijama.

Kod većine viših biljaka spermatozoidi se formiraju u polenskoj cijevi, često zvanoj spermatozoidi.Spermatogeneza počinje istovremeno sa aktivnošću testisa pod utjecajem polnih hormona u pubertetu tinejdžera, a zatim se nastavlja kontinuirano (kod većine muškaraca skoro do kraja). života), ima jasan ritam i ujednačen intenzitet. Spermatogonije koje sadrže dvostruki set hromozoma dijele se mitozom, što dovodi do pojave sljedećih stanica - spermatocita 1. reda. Nadalje, kao rezultat dvije uzastopne diobe (mejotičke diobe), formiraju se spermatociti 2. reda, a zatim spermatidi (ćelije spermatogeneze koje neposredno prethode spermatozoidu). Ovim podjelama dolazi do smanjenja (redukcije) broja kromosoma za polovicu. Spermatidi se ne dijele, ulaze u završni period spermatogeneze (period formiranja spermatozoida) i nakon duge faze diferencijacije prelaze u spermatozoide. To se dešava postepenim rastezanjem ćelije, promenom, produžavanjem njenog oblika, usled čega ćelijsko jezgro spermatid formira glavu spermatozoida, a ljuska i citoplazma formiraju vrat i rep. U posljednjoj fazi razvoja, glavice spermatozoida usko se graniče sa Sertolijevim stanicama, primajući hranu od njih do potpunog sazrijevanja. Nakon toga, spermatozoidi, već zreli, ulaze u lumen tubule testisa i dalje u epididimis, gdje se akumuliraju i izlučuju iz tijela tokom ejakulacije.

Ovogeneza- proces razvoja ženskih zametnih ćelija gameta, koji završava formiranjem jaja. Žena tokom menstrualnog ciklusa sazreva samo jedno jaje. Proces oogeneze ima fundamentalnu sličnost sa spermatogenezom i također prolazi kroz niz faza: reprodukcija, rast i sazrijevanje. U jajniku se formiraju jajne ćelije koje se razvijaju iz nezrelih zametnih ćelija - ovonije koje sadrže diploidni broj hromozoma. Owogonije, kao i spermatogonije, prolaze kroz sukcesivnu mitozu

podjele, koje se završavaju do rođenja fetusa.Tada počinje period rasta oogonija, kada se nazivaju oociti prvog reda. Okruženi su jednim slojem ćelija - granuloznom membranom - i formiraju takozvane primordijalne folikule. Ženski fetus uoči porođaja sadrži oko 2 miliona ovih folikula, ali samo oko 450 njih dospijeva u II stadij oocita i izlazi iz jajnika tokom ovulacije. Sazrijevanje oocita je praćeno s dvije uzastopne diobe, što dovodi do

prepoloviti broj hromozoma u ćeliji. Kao rezultat prve diobe mejoze nastaje velika oocita drugog reda i prvo polarno tijelo, a nakon druge diobe zrela, sposobna za oplodnju i dalje

razvoj jajeta sa haploidnim setom hromozoma i drugim polarnim tijelom. Polarna tijela su male ćelije koje ne igraju ulogu u oogenezi i na kraju su uništene.

13.hromozomi. Njih hemijski sastav, supramolekularna organizacija (nivoi pakovanja DNK).

U biologiji postoji dosta zanimljivih i misterioznih tema, a jedna od njih je struktura ćelije i procesi njene vitalne aktivnosti. U poznavanju ćelije, najintrigantnijim događajem se smatra njena podela. Šta je mitoza (podjela), koja je njena suština i značaj? O tome se govori u ovom članku.

Vrste reprodukcije ćelija

Reprodukcija je sastavni dio cjelokupnog života na našoj planeti. Ova karakteristika je svojstvena svim živim organizmima i ćelijama kao najmanjim strukturna jedinica organizam. Dodijeli sledeće vrstećelijska dioba:

ćelijski ciklus

Za reprodukciju ćelije neophodna je replikacija DNK (udvostručavanje), jer je jedino tako moguća jednostavna podela ćelije na dve identične ćelije kćeri. To je ono što mitoza (mitoza, od grčkog mitos - nit) je način diobe ćelije sa tačnom podjelom genetskog materijala između kćeri ćelija. U ovom slučaju, proces replikacije genetskog materijala i njegova distribucija između ćelija kćeri su vremenski razdvojeni.

Period prije ćelijske mitoze naziva se interfaza. U tom periodu dolazi do replikacije DNK.

Periodi između diobe ćelije (mitoza) ili smrti ćelije nazivaju se ćelijskim ciklusom.

Interfazni period je najduži u ćelijskom ciklusu. Osigurava akumulaciju energije i strukturnih komponenti potrebnih za diobu, te sintezu nukleotida neophodnih za replikaciju deoksiribonukleinskih kiselina.

procesna citologija

Stvaranje dvije identične matične ćelije je ono što je mitoza. Ova vrsta podjele karakteristična je za sve somatske stanice višećelijskog organizma i postala je jedna od metoda aseksualne reprodukcije jednoćelijskih organizama. Proces mitoze podijeljen je u četiri faze koje slijede jedna za drugom. Faze su razdvojene u skladu sa fizičko-hemijskim stanjem citoplazme i lokacijom i izgled hromozoma. Trajanje i karakteristike ovih faza su različite za različite tipove ćelija, ali redosled i glavne karakteristike ostaju nepromenjene za bilo koju mitozu. Šta su faze ovog tipa podjele i koje su njihove razlike, razmotrit ćemo dalje.

Prva faza je profaza

U ovoj fazi, hromozomi su spiralizirani (kondenzacija i zbijanje), koji su udvostručeni u interfazi. U ovoj fazi hromozomi postaju vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Citoplazma ćelije postaje viskozna, ljuske jezgra se uništavaju, a centriole formiraju vreteno podjele - ovo je sistem mikrotubula od proteina tubulina, koji se proteže od polova ćelije do njenog ekvatora. To je vreteno podjele koje će biti odgovorno za jasnu divergenciju hromozoma.

Metafaza i anafaza su sljedeće faze mitoze

Šta se dalje dešava? Upravo se ove dvije faze smatraju najvažnijim u diobi stanica. U metafazi, hromozomi se poredaju duž ekvatora ćelije i formiraju ekvatorijalnu ploču, koja se naziva matična zvezda. Svaki hromozom je vezan za mikrotubule vretena svojom centromerom. U anafazi, niti miofibrila koji fiksiraju vreteno diobe počinju da se skupljaju i protežu hromatide do polova ćelije. Anafaza se naziva stadijum ćerki zvezda. Prije kraja anafaze, na svakom polu se sastavlja diploidni set hromozoma.

završnu fazu mitoze

To se zove telofaza. U ovoj fazi počinje proces citokineze, fizičke podjele ćelije. Kromosomi na polovima se despiralizuju (odvijaju se i vezuju za proteine), formiraju se nuklearna membrana i suženje koje će podijeliti ćeliju na dvije. At biljna ćelija ova konstrikcija nastaje iz unutarćelijske ploče, a u životinjskim stanicama do diobe dolazi zbog formiranja fisione brazde.

Trajanje faze i regulacija procesa

Trajanje ove podjele je različito za drugačiji tipćelije. U životinjskim ćelijama traje 30-60 minuta, u biljnim - 2-3 sata. Trajanje faza mitoze je takođe različito i zavisi od mnogih faktora (veličina ćelije, ploidnost, uslovi okoline). Međutim, faze podjele povezane sa sintezom supstanci su duže - pro- i telofaza. Na primjer, u stanicama sisara profaza mitoze traje 25-30 minuta, metafaza i anafaza oko 15 minuta, a telofaza može trajati i do 40 minuta. U organizmu se neurohumoralno kontrolira višećelijska mitotička aktivnost stanica. Učestvuje nervni sistem i hormoni organa unutrašnja sekrecija(npr. nadbubrežni, hipofizni, tiroidni i polni hormoni). U slučaju kršenja neurohumoralna regulacija dolazi do promjene mitotičke aktivnosti, koju opažamo u stanicama raznih tumora.

Kritične tačke

Ćelijski ciklus je težak proces, što zahtijeva strogu kontrolu ćelije. Faze moraju proći striktno jedna za drugom, a važan je potpuni završetak prethodne. Kontrolne tačke su tačke koje garantuju prelazak u naredne faze i obezbeđuju tačnost prenosa informacija. Postoje tri takve tačke u ćelijskom ciklusu.

Prvi je početak procesa replikacije DNK i priprema za diobu. Ako se u ovom trenutku pojave poremećaji, to će dovesti do prekida DNK i narušavanja integriteta hromozoma.

Drugi je provjera kvaliteta i kompletnosti replikacije nasljednog materijala. U slučaju kršenja u ovom trenutku dolazi do kršenja kariotipa ćelije.

Treći je početak anafaze mitoze, kada bi trebalo doći do divergencije hromozoma do polova.

Proučavanje procesa koji se dešavaju na ovim tačkama pomoći će da se poboljšaju metode regeneracije tkiva i organa, pronađu načini za sprečavanje poremećaja ćelijskog ciklusa i sprečavanje nekontrolisane deobe ćelija. Poremećaji ćelijskog ciklusa i abnormalna mitoza također mogu biti uzrokovani izlaganjem otrovima ili toksinima, ekstremni faktori(pregrijavanje, gladovanje kiseonikom, jonizujuće zračenje). Patološka mitoza takođe može dovesti do virusne infekcije.

Biološki značaj mitoze

Ova vrsta ćelijske diobe osigurava tačan prijenos nasljednih informacija u nizu uzastopnih ćelijskih ciklusa. Ovaj prijenos čuva kariotip (skup hromozoma) organizama svake vrste i stabilnost vrste u procesu evolucije (historijskog razvoja).

Sve somatske ćelije višećelijskog organizma dijele se mitotički, što osigurava rast organizma. Osim toga, značaj mitoze je u osiguravanju regeneracije tkiva i organa i zamjeni stanica. Na primjer, Koštana srž stalno obnavlja sastav krvnih zrnaca.

Mnoge životinje i biljke odabrale su upravo takav način aseksualne reprodukcije (jednostanične, koelenterate, i ne samo). Prirodni dokaz potpunog identiteta ćelija formiranih mitozom su identični blizanci, koji potiču od jedne zigote koja je podijeljena mitozom u ranim fazama embrionalnog razvoja.