A mitózis jelentősége egy többsejtű szervezet számára. Mitózis, fázisai, biológiai jelentősége
Mitózis a leggyakoribb felosztás eukarióta sejtek. A mitózis során a két létrejövő sejt genomja azonos egymással, és egybeesik az eredeti sejt genomjával.
A mitózis a sejtciklus utolsó és általában legrövidebb lépése. Ennek végével véget ér a sejt életciklusa, és megkezdődik két újonnan képződött sejt ciklusa.
A diagram a sejtciklus szakaszainak időtartamát szemlélteti. Az M betű a mitózist jelenti. Csúcssebesség mitózis figyelhető meg a csírasejtekben, a legkisebb - a szövetekben magas fok differenciálódás, ha sejtjeik osztódnak egyáltalán.
Bár a mitózist a G 1, S és G 2 periódusokból álló interfázistól függetlenül tekintjük, a felkészülés pontosan ebben történik. a legtöbben fontos pont A szintetikus (S) periódusban végbemenő DNS-replikáció. A replikáció után minden kromoszóma két azonos kromatidából áll. Teljes hosszukban közel vannak egymáshoz, és a kromoszóma centromerének régiójában kapcsolódnak egymáshoz.
Az interfázisban a kromoszómák a sejtmagban helyezkednek el, és vékony, nagyon hosszú kromatinszálak gubancát alkotják, amelyek csak elektronmikroszkóp alatt láthatók.
A mitózisban számos egymást követő fázist különböztetnek meg, amelyeket szakaszoknak vagy periódusoknak is nevezhetünk. A mérlegelés klasszikus egyszerűsített változatában négy fázist különböztetnek meg. Ez profázis, metafázis, anafázis és telofázis. Gyakran több fázist különböztetnek meg: prometafázis(profázis és metafázis között) preprophase(tipikus erre növényi sejtek, megelőzi a profázist).
A mitózishoz kapcsolódó másik folyamat az citokinézis, amely főleg a telofázis időszakában fordul elő. Elmondható, hogy a citokinézis olyan, szerves része telofázis, vagy mindkét folyamat párhuzamosan fut. A citokinézis alatt a szülősejt citoplazmájának (de nem magjának!) osztódását értjük. Az atommaghasadást nevezik kariokinézis, és megelőzi a citokinézist. A mitózis során azonban, mint olyan, a magosztódás nem következik be, mert először az egyik szétesik - a szülő, majd két új jön létre - a leány.
Vannak esetek, amikor a kariokinézis előfordul, de a citokinézis nem. Ilyen esetekben többmagvú sejtek képződnek.
Magának a mitózisnak és fázisainak időtartama egyéni és a sejttípustól függ. Általában a profázis és a metafázis a leghosszabb időszakok.
A mitózis átlagos időtartama körülbelül két óra. Az állati sejtek általában gyorsabban osztódnak, mint a növényi sejtek.
Az eukarióta sejtek osztódása során szükségszerűen kialakul egy bipoláris hasadási orsó, amely mikrotubulusokból és a hozzájuk kapcsolódó fehérjékből áll. Ez egyenlő eloszlást eredményez örökletes anyag leánysejtek között.
Az alábbiakban a sejtben a mitózis különböző fázisaiban végbemenő folyamatok leírását adjuk. Az egyes következő fázisokba való átmenetet a sejtben speciális biokémiai ellenőrző pontok szabályozzák, amelyekben „ellenőrzik”, hogy az összes szükséges folyamat megfelelően lezajlott-e. Ha hibák vannak, az osztás leállhat, de nem is. Ez utóbbi esetben kóros sejtek jelennek meg.
A mitózis fázisai
A profázisban a következő folyamatok mennek végbe (többnyire párhuzamosan):
A kromoszómák kondenzálódnak
Nukleolusok eltűnnek
A nukleáris burok szétesik
Az orsó két pólusa van kialakítva
A mitózis a kromoszómák lerövidülésével kezdődik. Az őket alkotó kromatidpárok spiralizálódnak, aminek következtében a kromoszómák erősen megrövidülnek, megvastagodnak. A profázis végére fénymikroszkóp alatt láthatók.
A magvak eltűnnek, mert a kromoszómák azokat alkotó részei (nukleoláris szervezők) már spiralizált formában vannak, ezért inaktívak és nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ezenkívül a nukleoláris fehérjék lebomlanak.
Az állatok és az alsóbbrendű növények sejtjeiben a sejtközpont centrioljai a sejt pólusai mentén eltérnek és kinyúlnak mikrotubulus szervező központok. Bár a magasabb rendű növényekben nincsenek centriolák, de mikrotubulusok is kialakulnak.
A rövid (asztrális) mikrotubulusok kezdenek eltávolodni az egyes szerveződési központoktól. Csillaghoz hasonló szerkezet alakul ki. A növények nem termelik. Hasadási pólusaik szélesebbek, a mikrotubulusok nem kis, hanem viszonylag széles területről bukkannak elő.
A nukleáris burok kis vakuólumokra bontása a profázis végét jelzi.
Jobb oldalon a mikrofényképen zöldben a mikrotubulusok kiemelve, a kék - a kromoszómák, a piros - a kromoszómák centromerei.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a mitózis profázisa során az EPS feldarabolódik, kis vakuolákra bomlik; A Golgi-készülék egyedi diktioszómákra bomlik.
A prometafázis kulcsfolyamatai többnyire szekvenciálisak:
A kromoszómák kaotikus elrendezése és mozgása a citoplazmában.
Csatlakozásuk mikrotubulusokhoz.
A kromoszómák mozgása a sejt egyenlítői síkjában.
A kromoszómák a citoplazmában vannak, véletlenszerűen mozognak. A pólusokhoz érve nagyobb valószínűséggel kötődnek a mikrotubulus plusz végéhez. Végül a szálat a kinetochore-hoz rögzítjük.
Egy ilyen kinetochore mikrotubulus növekedésnek indul, ami elmozdítja a kromoszómát a pólustól. Egy bizonyos ponton egy másik mikrotubulus kapcsolódik a testvérkromatid kinetohorjához, amely az osztódás másik pólusából nő ki. Ő is elkezdi nyomni a kromoszómát, de az ellenkező irányba. Ennek eredményeként a kromoszóma az Egyenlítőhöz kerül.
A kinetokorok fehérjestruktúrák a kromoszómák centromerjein. Minden testvérkromatidnak megvan a maga kinetokorja, amely a profázisban érik.
Az asztrális és kinetochores mikrotubulusokon kívül vannak olyanok is, amelyek egyik pólusról a másikra mennek, mintha az egyenlítőre merőleges irányban szétrobbantanák a sejtet.
A metafázis kezdetének jele a kromoszómák elhelyezkedése az Egyenlítő mentén, az úgynevezett metafázis, vagy egyenlítői lemez. A metafázisban jól látható a kromoszómák száma, különbségei, valamint az a tény, hogy két, a centromeren összekapcsolt testvérkromatidából állnak.
A kromoszómákat a különböző pólusú mikrotubulusok kiegyensúlyozott feszítőereje tartja össze.
A testvérkromatidák szétválnak, mindegyik a saját pólusa felé halad.
A pólusok távolodnak egymástól.
Az anafázis a mitózis legrövidebb fázisa. Akkor kezdődik, amikor a kromoszómák centromerei két részre oszlanak. Ennek eredményeként minden kromatida független kromoszómává válik, és egy pólusú mikrotubulushoz kapcsolódik. A szálak "húzzák" a kromatidákat az ellenkező pólusokra. Valójában a mikrotubulusokat szétszedik (depolimerizálják), azaz lerövidítik.
Az állati sejtek anafázisában nemcsak a leánykromoszómák mozognak, hanem maguk a pólusok is. Más mikrotubulusok miatt szétnyomódnak, asztrális mikrotubulusok tapadnak a membránokhoz, és „húznak is”.
A kromoszómák mozgása leáll
A kromoszómák dekondenzálódnak
Nukleolusok jelennek meg
A nukleáris burok helyreállt
A legtöbb a mikrotubulusok eltűnnek
A telofázis akkor kezdődik, amikor a kromoszómák mozgása leáll, a pólusoknál megállnak. Despiralizálódnak, hosszúká és fonalassá válnak.
A hasadási orsó mikrotubulusai a pólusoktól az egyenlítőig, azaz a mínusz végükig pusztulnak el.
A kromoszómák körül a membrán vezikulák fúziójával magburok jön létre, amelybe az anyai sejtmag és az EPS profázisban szétesik. Minden pólusnak megvan a maga leánymagja.
Ahogy a kromoszómák despiralizálódnak, a nukleoláris szervezők aktívvá válnak, és nukleolusok jelennek meg.
Az RNS szintézis újraindul.
Ha a centriolok még nincsenek párosítva a pólusoknál, akkor mindegyikük közelében egy pár készül. Így minden póluson újra létrejön a saját sejtközpontja, amely a leánysejtbe kerül.
A telofázis jellemzően a citoplazma osztódásával, azaz citokinézissel ér véget.
A citokinézis már anafázisban elkezdődhet. A citokinézis kezdetéig sejtszervecskék viszonylag egyenletesen oszlik el a pólusokon.
A növényi és állati sejtek citoplazmájának osztódása különböző módon történik.
Az állati sejtekben a rugalmasság miatt a sejt egyenlítői részén lévő citoplazmatikus membrán befelé kezd kidudorodni. Barázda képződik, amely végül bezárul. Más szóval, az anyasejt ligációval osztódik.
A telofázis növényi sejtjeiben az orsószálak nem tűnnek el az egyenlítő tartományában. Közelednek a citoplazma membránhoz, számuk megnő, kialakulnak phragmoplaszt. Rövid mikrotubulusokból, mikrofilamentumokból, az EPS részeiből áll. Ide költöznek a riboszómák, a mitokondriumok, a Golgi komplexum. A Golgi-vezikulák és tartalmuk az egyenlítőn alkotják a leánysejtek medián sejtlemezét, sejtfalát és membránját.
A mitózis jelentése és funkciói
A mitózisnak köszönhetően biztosított a genetikai stabilitás: a genetikai anyag pontos reprodukciója több generáción keresztül. Az új sejtek magjai ugyanannyi kromoszómát tartalmaznak, mint a szülősejtben, és ezek a kromoszómák a szülő pontos másolatai (kivéve persze, ha mutációk történtek). Más szavakkal, a leánysejtek genetikailag azonosak a szülővel.
A mitózis azonban számos más fontos funkciót is ellát:
magasság többsejtű szervezet,
aszexuális szaporodás,
különböző szövetek sejtjeinek helyettesítése többsejtű szervezetekben,
egyes fajoknál előfordulhat a testrészek regenerációja.
A mitózis biológiai jelentősége igen nagy. A hozzá nem értőknek még elképzelni is nehéz, milyen szerepet játszik az életben az egyszerű sejtosztódás folyamata a szervezetben. A sejtek osztódási képessége a legfontosabb, alapvető funkciójuk. E nélkül lehetetlen az élet folytatása a Földön, az egysejtűek populációinak növelése, lehetetlen egy nagy többsejtű szervezet kifejlesztése és fennmaradása, valamint a megtermékenyített petesejtből új élet kifejlődése sem.
A mitózis biológiai jelentősége sokkal kisebb lenne, ha nem ez lenne a bolygónkon végbemenő legtöbb biológiai folyamat lényege. Ez a folyamat több szakaszban zajlik. Mindegyik több műveletet tartalmaz a cellán belül. Ennek eredménye az, hogy egy sejt genetikai alapját a DNS megkettőzésével kötelezően ketté kell szaporítani, így az anyasejtből két leánysejt születik.
A sejt teljes életciklusa a leánysejt kialakulásától a későbbi kettéosztódásig tartó időszakra tehető. Ezt az időszakot a biológiában hívják sejtciklus».
A mitózis legelső fázisa tulajdonképpen a felkészülés az interfázisnak nevezzük azt az időszakot, amikor a sejtmaggal ellátott sejtek közvetlenül az osztódásra készülnek fel. Minden legfontosabb dolog benne zajlik, nevezetesen a DNS-lánc és más struktúrák megkettőződése, valamint a szintézis egy nagy szám mókus. Így a sejt kromoszómái megkétszereződnek, és ennek mindegyik fele kettős kromoszóma kromatidának nevezzük.
Az interfázis után maga az osztódási folyamat közvetlenül kezdődik - mitózis. Ez is több lépésen megy keresztül. Ennek eredményeként az összes megkettőzött rész szimmetrikusan megfeszül a cellán, így a központi partíció kialakítása után minden új cellában ugyanannyi formált komponens marad.
És a meiózis is hasonló, de az utóbbiban (az osztódás során két osztódás történik, és ennek eredményeként nem kettő, hanem négy „leánysejt” keletkezik. A második osztódás előtt sem történik meg a kromoszómák megkettőződése, így leánysejtekben lévő halmazuk fele marad.
1. Prophase. Ebben a fázisban a sejt centrioljai nagyon jól láthatóak. Csak az állatok és az emberek sejtjében vannak jelen. A növényeknek nincs centrioljuk.
2. Prometafázis. Ezen a ponton a profázis véget ér és a metafázis kezdődik.
3. Metafázis. Ezen a ponton a kromoszómák a sejt "egyenlítőjén" fekszenek.
4. Anafázis. A kromoszómák különböző pólusokra költöznek.
5. Telofázis. Az egyik „anyasejt” központi szeptumot képezve osztódik két „leánysejtre”. Ez a sejtosztódás vagy mitózis vége.
A legfontosabb biológiai jelentősége A mitózis a megkettőződött kromoszómák teljesen azonos felosztása 2 azonos részre, és két "leánysejtbe" való elhelyezésük. Különböző típusú sejtek és sejtek különböző organizmusok változó időtartamú osztódás - mitózis, de átlagosan körülbelül másfél órát vesz igénybe. Sok tényező befolyásolja ezt a nagyon törékeny folyamatot. Bármilyen változó körülmény külső környezet, például a környezeti levegő hőmérséklete, a fényfázis üzemmód, a környezetben és a testen és a sejten belüli nyomás, valamint sok más tényező jelentősen befolyásolhatja a sejtosztódási folyamat időtartamát és minőségét egyaránt. Ezenkívül a teljes mitózis időtartama és egyes lépései közvetlenül függhetnek attól a szövettípustól, amelynek sejtjeiben előfordul.
A mitózis biológiai jelentősége minden újabb felfedezéssel a citológia területén felértékelődik, mert a bolygón élet e nélkül lehetetlen.
A sejtmagot tartalmazó eukarióta sejtek közvetett osztódását mitózisnak nevezzük. Ebben a cikkben megtudhatja, mi a mitózis biológiai jelentősége, a folyamat tanulmányozásának története.
A mitózis szakaszai
Bármely élő szervezet egyéni fejlődése lehetetlen a sejtosztódási folyamat nélkül. A mitózis egyedisége abban rejlik, hogy a diploid osztódása során szomatikus sejt két leánysejt képződik, amelyek azonos genetikai információval rendelkeznek és azonos számú kromoszómával rendelkeznek. Más szóval, a folytonosság megmarad az eukarióta sejtek generációi között.
Az egész folyamat négy szakaszból áll:
- Prophase;
- Metafázis;
- anafázis;
- Telofázis.
Rizs. 1. A mitózis szakaszai
Egyes forrásokban a mitózis fázisainak részletes listája található. Így például a profázist megelőzi a preprofázis, az úgynevezett felosztásra való felkészülés. És a profázis és a metafázis között is vegyük figyelembe a prometafázis szakaszát. A legtöbb tudós azonban az előprofázist, a profázist és a prometafázist egyetlen szakaszba – a profázisba – egyesíti.
A folyamatkutatás története
A sejtosztódás folyamatának első említése 1870-ben található a tudományos irodalomban. Ezek a leírások azonban hiányosak voltak, és csak a sejtmagok viselkedésében bekövetkezett változásokra vonatkoztak.
Az első kísérletek ennek a folyamatnak a vizsgálatára Russov, Chistyakov orosz tudósok, valamint Schneider német tudósoké.
TOP 4 cikkakik ezzel együtt olvastak
1879-ben Schleicher német tudós egy eljárást javasolt sejtosztódás nevezzük kariokinézisnek. A "mitózis" fogalmát először W. Flemming német szövetológus vezette be az 1880-as évek elején. Ez a kifejezés vált általánosan elfogadottá annak a folyamatnak a megnevezésére, amely befejezi a kromoszómák elválasztását a leánysejtek között.
Rizs. 2. Walter Flemming
A mitózis biológiai jelentősége
A mitózis kulcsszerepe a genetikai kód lemásolása és továbbadása a következő generációknak. Ennek a folyamatnak köszönhetően a kernel támogatja állandó szám kromoszómák, amely szigorúan egyenlően oszlik el a leánysejtek között. A mitotikus osztódás segítségével a növényi szövetek sejtjei növekednek. Az állati szervezetekben a mitózis a megtermékenyített petesejt összezúzása és a szövetnövekedés hátterében áll.
Ezenkívül a mitózis biológiai jelentése:
- Az élő szervezet fejlődése és növekedése;
Ennek a folyamatnak köszönhetően egy egysejtű zigótából többsejtű szervezet fejlődik ki és nő ki. A mitózis az embrionális fejlődés alapja.
- Sejtcsere;
A test egyes részei az élet folyamatában megkövetelik állandó csere például bőrsejtek, bélhám, vörösvértestek.
- Regeneráció és helyreállítás;
A mitózis révén egyes organizmusok regenerálódhatnak a test egyik részéből. Például egy tengeri csillag képes magához térni csak az egyik sugarától. A gyík új farkat növeszthet, míg az ember bőre helyreállítható.
Rizs. 3. A tengeri csillagok helyreállítása
- aszexuális szaporodás;
Ez a folyamat a növények vegetatív szaporításának alapja. Az állatokban a hidra mitózissal szaporodik. Rügyezéssel új egyed jön létre, ami osztódás és sejtszám növekedés nélkül lehetetlen.
Mit tanultunk?
Az eukarióta sejtek közvetett osztódásának folyamatát, amelyben a genetikai információkat másolják és tárolják, mitózisnak nevezik. Ez a folyamat 4 szakaszban zajlik: profázis, metafázis, anafázis és telofázis. A tudósok először a XIX. század 70-80-as éveiben írták le a sejtosztódás folyamatát. A "mitózis" kifejezést Walter Flemming német tudós vezette be. A mitózis biológiai jelentősége az azonos genetikai információval rendelkező leánysejtek kialakulásának biztosítása. A közvetett felosztás az összes élő szervezet fejlődésének és növekedésének, a testrészek helyreállításának és regenerációjának, valamint az ivartalan szaporodásnak az alapja.
Mitózis - közvetett felosztás sejtek, kariokinézis [~ 1], az eukarióta sejtek szaporodásának leggyakoribb módja. A mitózis biológiai jelentősége a kromoszómák leánymagok közötti szigorúan azonos eloszlásában rejlik, ami biztosítja a genetikailag azonos leánysejtek kialakulását és a folytonosságot számos sejtgenerációban.
A mitózis négy fázisból áll: profázis, metafázis, anafázis, telofázis.
profázisban a sejtmag térfogata megnövekszik, a kromoszómák láthatóvá válnak a spiralizáció következtében, két centriol válik szét a sejt pólusai felé. A kromoszómák spiralizációja következtében lehetetlenné válik a genetikai információ kiolvasása a DNS-ből
és az RNS szintézis leáll. A pólusok között az akromatin orsó fonalai megfeszülnek: olyan apparátus jön létre, amely biztosítja a kromoszómák divergenciáját a sejt pólusaihoz. A profázis végén a magmembrán külön töredékekre bomlik, amelyek szélei összezáródnak. Kis vezikulák képződnek, hasonlóan az endoplazmatikus retikulumhoz.
A profázis során a kromoszómák spiralizációja folytatódik, amelyek megvastagodnak és rövidülnek. A magmembrán szétesése után a kromoszómák szabadon és véletlenszerűen helyezkednek el a citoplazmában.
Metafázisban A kromoszómák spiralizációja eléri a maximumot, és a lerövidült kromoszómák a sejt egyenlítőjéhez rohannak, amely egyenlő távolságra van a pólusoktól. Látható, hogy a kromoszómák két kromatidából állnak, amelyek csak a centromérán kapcsolódnak össze. A kromoszómák centromer régiói ugyanabban a síkban helyezkednek el. A mitotikus orsó ekkorra már teljesen kialakult. Az orsó meneteinek egy része pólusról pólusra megy - ezek folyamatos menetek. Más – kromoszómális – szálak kötik össze a pólusokat a kromoszómák centromereivel.
anafázisban A centromerek elkülönülnek, és ettől a pillanattól kezdve a testvérkromatidák független leánykromoszómákká válnak. A leánykromoszómák mozgásának mechanizmusát a sejt pólusaihoz a következő folyamatok biztosítják. Először az orsó kromoszómaszálának elcsúsztatásával, amelyhez a kromoszóma kapcsolódik. Másodszor, a kromoszómaszál töredékeit a sejtközpont (vagy centromer régió) régiójában lévő enzimek által leszakítva, aminek eredményeként a fonal megrövidül, és közelebb hozza a kromoszómát a pólushoz. Így az anafázisban a még interfázisban lévő megkettőződött kromoszómák kromatidjai pontosan eltérnek a sejt pólusai felé. Ezen a ponton a sejt két diploid kromoszómakészletet tartalmaz. A mitózis telofázissal ér véget. A pólusokon összegyűlt kromoszómák despiralizálódnak, és alig láthatóvá válnak. A magburok a citoplazma membránszerkezeteiből jön létre. Az állati sejtekben a citoplazma a sejttest szűkülése miatt két kisebbre oszlik, amelyek mindegyike egy-egy diploid kromoszómakészletet tartalmaz. A növényi sejtekben a citoplazmatikus membrán a sejt közepén keletkezik, és a perifériáig terjed, és a sejtet felére osztja. A transzverzális citoplazma membrán kialakulása után cellulózfal jelenik meg a növényi sejtekben. A megtermékenyített petesejtből - zigótából - kiindulva a mitózis eredményeként létrejövő összes leánysejt ugyanazt a kromoszómakészletet és ugyanazokat a géneket tartalmazza, biztosítva a genotípus folytonosságát sejtgenerációk sorozatában. Így a mitózis mint sejtosztódási módszer biológiai jelentése a genetikai anyag leánysejtek közötti pontos eloszlásában rejlik. A mitózis eredményeként mindkét leánysejt diploid kromoszómakészletet kap. A mitózis biológiai jelentősége. Egy többsejtű szervezet szerkezetének állandósága, szerveinek és szöveteinek megfelelő működése lehetetlen lenne ugyanazon genetikai anyagkészlet számtalan sejtgeneráción keresztüli megőrzése nélkül. A mitózis a létfontosságú tevékenység fontos megnyilvánulásai: embrionális fejlődés, növekedés, szervek és szövetek károsodás utáni helyreállítása, a szövetek szerkezeti integritásának megőrzése működésük során folyamatos sejtvesztéssel (elhalt vörösvértestek, bőrsejtek, bélhám pótlása stb.). A protozoonokban a mitózis biztosítja az ivartalan szaporodást.
A meiózis és szakaszai.
A MEIOSIS olyan sejtosztódás, amelyben a kromoszómák száma és rekombinációja csökken a leánysejtekben az anyához képest. A meiózis az ivaros szaporodás alapja, amelyben az utódok nem azonosak a szülőkkel. Legfontosabb evolúciós szerepe a kromoszómák és gének életképtelen kombinációinak gátja. A meiózis két szakaszban zajlik, amelyek közül az elsőt redukciónak nevezik (ebben a szakaszban a kromoszómák száma a leánysejtekben felére csökken), a második pedig egyenlet (ennek eredményeként a kromoszómák egyenletesen oszlanak el a leánysejtek között, hasonló a mitózishoz). A kromoszómák számának csökkenésével a meiózis következtében életciklusátmenet van a diploid fázisból a haploid fázisba.
Tekintettel arra, hogy a homológ kromoszómák első, redukciós, szakaszos, páronkénti fúziója (konjugációja) profázisában a meiózis helyes lefolyása csak diploid sejtekben, vagy akár poliploid (tetra-, hexaploid stb.) sejtekben lehetséges. ). Páratlan poliploidokban (tri-, pentaploid stb. sejtek) is előfordulhat meiózis, de bennük, mivel az I. profázisban nem tudják biztosítani a kromoszómák páros fúzióját, kromoszóma divergencia lép fel olyan zavarokkal, amelyek veszélyeztetik a sejt életképességét vagy a sejt életképességét. fejlődik belőle egy többsejtű haploid szervezet.
A meiózis fázisai
A meiózis 2 egymást követő felosztásból áll, amelyek között egy rövid interfázis található.
Profázis I - az első osztály profázisa nagyon összetett, és 5 szakaszból áll:
o Leptothena vagy leptonema - kromoszómák pakolódása, DNS kondenzációja kromoszómák képződésével vékony szálak formájában (a kromoszómák lerövidülnek).
o Zigotén vagy zigonem - konjugáció következik be - homológ kromoszómák összekapcsolódása két összefüggő kromoszómából álló szerkezetek kialakulásával, amelyeket tetradoknak vagy bivalenseknek neveznek, és ezek további tömörödése.
o Pachytene vagy pachinema - (a leghosszabb stádium) crossing over (crossover), szakaszok cseréje homológ kromoszómák között; A homológ kromoszómák kapcsolatban maradnak egymással.
o Diploten vagy diplonema - a kromoszómák részleges dekondenzációja megtörténik, miközben a genom egy része működhet, transzkripciós folyamatok (RNS képződés), transzláció (fehérjeszintézis) következnek be; A homológ kromoszómák kapcsolatban maradnak egymással. Egyes állatokban a petesejtek kromoszómái a meiotikus profázis ezen szakaszában felhalmozódnak jellegzetes alakja lámpakefe kromoszómák.
o Diakinézis - a DNS ismét a lehető legnagyobb mértékben kondenzálódik, a szintetikus folyamatok leállnak, a magburok feloldódik; a centriolák a pólusok felé eltérnek; A homológ kromoszómák kapcsolatban maradnak egymással.
Az I. fázis végére a centriolok a sejt pólusaira vándorolnak, orsórostok képződnek, a magmembrán és a sejtmagok elpusztulnak.
Metafázis I – a kétértékű kromoszómák a sejt egyenlítője mentén sorakoznak fel.
Anafázis I - a mikrotubulusok összehúzódnak, a bivalensek osztódnak, és a kromoszómák a pólusok irányába divergálnak. Fontos megjegyezni, hogy a zigoténben lévő kromoszómák konjugációja miatt két-két kromatidából álló egész kromoszómák térnek el a pólusok felé, nem pedig egyedi kromatidák, mint a mitózisban.
Telofázis I - a kromoszómák despiralizálódnak, és megjelenik a magburok.
A meiózis második osztódása közvetlenül az első után következik, kifejezett interfázis nélkül: nincs S-periódus, mivel a második osztódás előtt nem történik DNS-replikáció.
Profázis II - a kromoszómák kondenzációja megtörténik, a sejtközpont megoszlik, és az osztódás termékei a mag pólusaira térnek el, a magburok megsemmisül, hasadási orsó képződik.
A metafázis II - egyértékű kromoszómák (mindegyik két kromatidból állnak) az "egyenlítőn" (egyenlő távolságra a mag "pólusaitól") helyezkednek el, ugyanabban a síkban, és az úgynevezett metafázis lemezt alkotják.
Anafázis II - az egyértékűek szétválnak, a kromatidák pedig a pólusok felé divergálnak.
Telofázis II - a kromoszómák despiralizálódnak, és megjelenik a magmembrán.
Ennek eredményeként egy diploid sejtből négy haploid sejt képződik. Azokban az esetekben, amikor a meiózis a gametogenezishez kapcsolódik (például többsejtű állatokban), a meiózis első és második felosztása élesen egyenetlen a tojások fejlődése során. Ennek eredményeként egy haploid tojás és két úgynevezett redukciós test képződik.
Mitózis-mitos (görögül - szálak) - közvetett sejtosztódás, az eukarióta sejtek osztódásának univerzális módja.
A mitotikus ciklus főbb eseményei benne van reduplikáció (önkettőzés) az anyasejt örökítőanyaga és egyenletes eloszlás ennek az anyagnak a leánysejtek között. Ezeket az eseményeket a kémiai és morfológiai szerveződés rendszeres változásai kísérik kromoszómák- nukleáris struktúrák, amelyekben az eukarióta sejt genetikai anyagának több mint 90%-a koncentrálódik (az extranukleáris DNS fő része állati sejt mitokondriumokban találhatók).
A kromoszómák az extrakromoszómális mechanizmusokkal kölcsönhatásban biztosítják: a) genetikai információ tárolását; b) ezen információk felhasználása cellás szervezet létrehozására és fenntartására; c) az örökletes információk olvasásának szabályozása; d) a genetikai anyag megkétszerezése; e) átvitele az anyasejtből a leánysejtekbe.
A mitózis egy folyamatos folyamat, amely fázisokra oszlik.
A mitózisban meg lehet különböztetni négy fázis. Az alábbiakban bemutatjuk az egyes fázisok főbb eseményeit.
| Mitózis fázis | A változtatások tartalma | |
| Profázis (0,60 idő a teljes mitózistól, 2n4c) | A mag térfogata nő. A kromoszómák spiralizálódnak, láthatóvá válnak, megrövidülnek, megvastagodnak, szálak formáját öltik. A citoplazmában a durva hálózati struktúrák száma csökken. A kötvények száma meredeken csökken. A sejtközpont centrioljai a sejt pólusaihoz térnek el, közöttük a mikrotubulusok osztódási orsót alkotnak. A mag elpusztul. A sejtmag membránja feloldódik, a kromoszómák a citoplazmában vannak | |
| Metafázis (0,05 idő) | A spiralizáció eléri a maximumát. A kromoszómák a sejt egyenlítői síkjában sorakoznak fel (metafázis lemez). Az orsó mikrotubulusai a kromoszóma kinetokorokhoz kapcsolódnak. A mitotikus orsó teljesen kialakult, és a pólusokat a kromoszómák centromereivel összekötő hálókból áll. Mindegyik kromoszóma hosszirányban két kromatidára (leánykromoszómára) hasad, amelyek a kinetochore régióban kapcsolódnak egymáshoz. | |
| Anafázis (0,05 idő) | A centromerek szétválnak, a kromatidák közötti kapcsolat megszakad, és ezek független kromoszómákként 0,2-5 µm/perc sebességgel mozognak a sejt pólusaira. A kromoszómák mozgását a kromoszómák centromer régióinak és az osztódási orsó mikrotubulusainak kölcsönhatása biztosítja. A mozgás végén két egyenértékű teljes kromoszómakészlet áll össze a pólusokon. | |
| Telofázis (0,3 idő) | A leánysejtek interfázisú magjait rekonstruálják. Az egy kromatidából álló kromoszómák a sejt pólusain helyezkednek el. Despiralizálódnak és láthatatlanná válnak. Kialakul a magmembrán, az akromatin orsó fonalai szétesnek. A sejtmag a magban képződik. A citoplazma osztódása (citotómia és citokinézis) és két leánysejt képződése következik be. Állati sejtekben a citoplazma összehúzódással, a citoplazma membrán széleitől a közepéig történő behatolásával osztódik. A növényi sejtekben a közepén egy membránszeptum képződik, amely a sejtfalak felé nő. A növényekben a transzverzális citoplazmatikus membrán kialakulása után sejtfal képződik. |
A mitózis biológiai jelentősége: az anyasejt információival minőségileg és mennyiségileg azonos örökletes információval rendelkező sejtek kialakulása. A kariotípus állandóságának biztosítása számos sejtgenerációban. A mitózis szolgál sejtes mechanizmus a szervezet növekedési és fejlődési folyamatai, regenerációja és ivartalan szaporodása. Így a mitózis az eukarióta típusú sejtszerveződés szaporodásának általános mechanizmusa. egyéni fejlődés.
A mitózis patológiája
A mitózis egyik vagy másik fázisának megsértése vezet kóros elváltozások sejteket. A spiralizációs folyamat normál lefolyásától való eltérés a kromoszómák duzzadásához és tapadásához vezethet. Néha előfordul egy kromoszómaszegmens leválása, amely, ha nincs centroméra, nem vesz részt a pólusok felé irányuló anafázisos mozgásban, és elvész. A különálló kromatidák mozgás közben lemaradhatnak, ami kiegyensúlyozatlan kromoszómakészletű leánymagok kialakulásához vezet. A hasadási orsó károsodása a metafázisban a mitózis késleltetéséhez, a kromoszómák szétszóródásához vezet. A centriolok számának változásával multipoláris vagy aszimmetrikus mitózisok lépnek fel. A citotómia megsértése bi- és többmagvú sejtek megjelenéséhez vezet.
A mitotikus ciklus alapján számos olyan mechanizmus alakult ki, amellyel egy adott szervben a genetikai anyag mennyisége, és ennek következtében az anyagcsere intenzitása növelhető, miközben állandó sejtszámot tartunk fenn.
Endomitózis. A sejt DNS-ének megkettőződése nem mindig jár együtt annak kettészakadásával. Mivel az ilyen duplikáció mechanizmusa egybeesik a premitotikus DNS-replikációval, és a kromoszómák számának többszörös növekedésével jár, ezt a jelenséget ún. endomitózis. Amikor a sejtek olyan anyagoknak vannak kitéve, amelyek elpusztítják az orsó mikrotubulusait, az osztódás leáll, és a kromoszómák folytatják átalakulásuk ciklusát: replikálódnak, ami a poliploid sejtek fokozatos kialakulásához vezet - 4n, 8n stb. Ezt az átalakulási folyamatot más néven endoreprodukciónak nevezik. Genetikai szempontból az endomitózis egy genomikus szomatikus mutáció. A sejtek endomitózisos képességét a növénynemesítésben használják több kromoszómakészlettel rendelkező sejtek előállítására. Ehhez kolchicint, vinblasztint használnak, amelyek elpusztítják az akromatin orsó fonalát. A poliploid sejtek (majd a felnőtt növények) különböznek egymástól nagy méretek, az ilyen sejtekből származó vegetatív szervek nagyok, nagy margóval tápanyagok. Emberben az endoreprodukció egyes hepatocitákban és szívizomsejtekben fordul elő.
Polythenia. Az S-periódusban előforduló polytheniával a kromoszómaszálak replikációja és nem diszjunkciója következtében többszálas, politén szerkezet alakul ki. A mitotikus kromoszómáktól nagy méretben különböznek (200-szor hosszabbak). Ezek a sejtek megtalálhatók a nyálmirigyek kétszárnyú rovarok, csillós makromagvakban. A politén kromoszómákon duzzanatok, puffadások (transzkripciós helyek) láthatók – a génaktivitás kifejeződése. Ezek a kromoszómák a legfontosabb objektumok genetikai kutatás. Az endomitózis és a polythenia kialakulásához vezet poliploid sejtek, az örökítőanyag térfogatának többszörös növekedése jellemzi. Az ilyen sejtekben a diploid sejtekkel ellentétben a gének kétszer ismétlődnek. A gének számának növekedésével arányosan növekszik a sejt tömege, ami növeli annak funkcionalitás. Emlősökben a májsejtekre jellemző az életkorral járó poliploidizáció.
A mitotikus ciklus anomáliái. A mitotikus ritmus, amely általában megfelel az öregedő, elhalt sejtek helyreállításának, kóros körülmények között megváltoztatható. A ritmus lassulása az öregedő vagy alacsony érrendszerű szövetekben, a ritmus növekedése figyelhető meg azokban a szövetekben, különböző típusok gyulladások, hormonális hatások, daganatokban stb.
Anomáliák a mitózis kialakulásában. Néhány agresszív ágens, amely az S fázisra hat, lelassítja a DNS szintézisét és duplikációját. Ide tartozik az ionizáló sugárzás, különböző antimetabolitok (methatrexát, merkapto-6-purin, fluor-5-uracil, prokarbozin stb.). Rákellenes kemoterápiára használják. Más agresszív szerek a mitózis fázisaira hatnak, és megakadályozzák az akromatikus orsó kialakulását. Megváltoztatják a plazma viszkozitását anélkül, hogy a kromoszómák szálait felhasítanák. Egy ilyen citofiziológiai változás a mitózis metafázisba való blokkolásához vezethet, majd - akut halál sejtek, vagy mitonekrózis. A mitonekrózis gyakran megfigyelhető, különösen a daganatszövet, egyes nekrózissal járó gyulladások gócaiban. Ezeket a rosszindulatú daganatok kezelésében használt podophyllin segítségével okozhatják.
Rendellenességek a mitotikus morfológiában. Gyulladás esetén az ionizáló sugárzás, a vegyi anyagok hatása, és különösen a rosszindulatú daganatok a mitózisok morfológiai anomáliáit találják. Súlyos anyagcsere-elváltozásokkal járnak a sejtekben, és "abortív mitózisoknak" nevezhetők. Ilyen anomáliára példa a rendellenes számú és alakú kromoszómával járó mitózis; három-, négy- és multipoláris mitózisok.
Többmagvú sejtek. Sok sejtmagot tartalmazó sejtek is megtalálhatók normál állapot pl.: oszteoklasztok, megakariociták, syncytiotrophoblastok. De gyakran kóros állapotokhoz rendelik őket - például: Langans-sejtek tuberkulózisban, óriássejtek idegen testek sok daganatsejt. Az ilyen sejtek citoplazmája szemcséket vagy vakuolákat tartalmaz, a sejtmagok száma néhánytól több százig változhat, és a térfogat tükröződik a névben - óriássejtek. Eredetük változó: epiteliális, mezenchimális, hisztiocita. Az óriás többmagvú sejtek kialakulásának mechanizmusa eltérő. Egyes esetekben kialakulásuk a mononukleáris sejtek összeolvadásának, más esetekben a maghasadásnak köszönhető a citoplazma osztódása nélkül. Azt is feltételezik, hogy kialakulásuk a besugárzás vagy citosztatikumok beadása utáni mitózis egyes anomáliáiból, valamint rosszindulatú növekedésből eredhet.
Amitózis
Közvetlen osztódás vagy amitózis- ez egy sejt osztódása, amelyben a sejtmag interfázisos állapotban van. Ebben az esetben nincs kromoszómák kondenzációja és egy osztódási orsó kialakulása. Formálisan az amitózisnak két sejt megjelenéséhez kell vezetnie, de leggyakrabban a sejtmag osztódásához és két- vagy többmagos sejtek megjelenéséhez vezet.
Az amitotikus osztódás a nucleolusok feldarabolásával kezdődik, majd a mag osztódása következik be szűküléssel (vagy invaginációval). Több maghasadás is előfordulhat, általában nem egyenlő méretű (pl kóros folyamatok). Számos megfigyelés kimutatta, hogy az amitózis szinte mindig olyan sejtekben fordul elő, amelyek elavultak, degenerálódnak és nem képesek értékes elemeket termelni a jövőben. Normális esetben az amitotikus osztódás az állatok embrionális membránjaiban fordul elő follikuláris sejtek petefészekben, óriás trofoblaszt sejtekben. Pozitív érték amitózis a szövetek vagy szervek regenerációjának folyamatában fordul elő (regeneratív amitózis). Az öregedő sejtekben az amitózist a bioszintetikus folyamatok zavarai kísérik, beleértve a replikációt, a DNS-javítást, valamint a transzkripciót és a transzlációt. változnak fizikai-kémiai jellemzők sejtmag kromatin fehérjéi, a citoplazma összetétele, az organellumok szerkezete és funkciói, ami magával vonja funkcionális zavarok minden további szinten - sejt, szövet, szerv és szervezet. Ahogy a pusztulás fokozódik és a gyógyulás elhalványul, természetes sejthalál következik be. Az amitózis gyakran előfordul gyulladásos folyamatokÉs rosszindulatú daganatok(indukált amitózis).