Ląstelių ciklas. ląstelių dalijimasis
Ši pamoka leidžia savarankiškai studijuoti temą „Ląstelės gyvavimo ciklas“. Jame kalbėsime apie tai, kas atlieka pagrindinį vaidmenį ląstelių dalijimuisi, kas perduoda genetinę informaciją iš kartos į kartą. Taip pat ištirsite visą ląstelės gyvavimo ciklą, kuris dar vadinamas įvykių seka, vykstančia nuo ląstelės susiformavimo iki jos dalijimosi.
Tema: Organizmų dauginimasis ir individuali raida
Pamoka: Ląstelės gyvavimo ciklas
Remiantis ląstelių teorija, naujos ląstelės atsiranda tik dalijantis ankstesnėms motininėms ląstelėms. , kuriuose yra DNR molekulių, vaidina svarbų vaidmenį ląstelių dalijimosi procesuose, nes užtikrina genetinės informacijos perdavimą iš kartos į kartą.
Todėl labai svarbu, kad dukterinės ląstelės gautų tiek pat genetinės medžiagos, ir visai natūralu, kad anksčiau ląstelių dalijimasis vyksta genetinės medžiagos, tai yra DNR molekulės, padvigubėjimas (1 pav.).
Kas yra ląstelių ciklas? Ląstelių gyvavimo ciklas- įvykių seka, vykstanti nuo konkrečios ląstelės susidarymo iki jos padalijimo į dukterines ląsteles. Pagal kitą apibrėžimą ląstelės ciklas yra ląstelės gyvavimas nuo momento, kai ji atsiranda dėl motininės ląstelės dalijimosi iki jos pačios dalijimosi arba mirties.
Ląstelės ciklo metu ląstelė auga ir keičiasi taip, kad sėkmingai atliktų savo funkcijas daugialąsčiame organizme. Šis procesas vadinamas diferenciacija. Tada ląstelė tam tikrą laiką sėkmingai atlieka savo funkcijas, o po to pereina į dalijimąsi.
Akivaizdu, kad visos daugialąsčio organizmo ląstelės negali dalytis be galo, kitaip visos būtybės, įskaitant ir žmones, būtų nemirtingos.
Ryžiai. 1. DNR molekulės fragmentas
Taip neįvyksta, nes DNR yra „mirties genai“, kurie aktyvuojasi tam tikromis sąlygomis. Jie sintetina tam tikrus baltymus-fermentus, kurie ardo ląstelės struktūrą, jos organelius. Dėl to ląstelė susitraukia ir miršta.
Ši užprogramuota ląstelių mirtis vadinama apoptoze. Tačiau per laikotarpį nuo ląstelės atsiradimo iki apoptozės ląstelė daug dalijasi.
Ląstelių ciklas susideda iš 3 pagrindinių etapų:
1. Interfazė – intensyvaus augimo ir tam tikrų medžiagų biosintezės laikotarpis.
2. Mitozė arba kariokinezė (branduolių skilimas).
3. Citokinezė (citoplazmos dalijimasis).
Išsamiau apibūdinkime ląstelių ciklo etapus. Taigi pirmasis yra tarpfazinis. Tarpfazė yra ilgiausia fazė, intensyvios sintezės ir augimo laikotarpis. Ląstelė sintetina daugybę medžiagų, reikalingų jos augimui ir visoms jai būdingoms funkcijoms vykdyti. Interfazės metu vyksta DNR replikacija.
Mitozė yra branduolio dalijimosi procesas, kurio metu chromatidės atsiskiria viena nuo kitos ir perskirstomos chromosomų pavidalu tarp dukterinių ląstelių.
Citokinezė yra citoplazmos dalijimosi tarp dviejų dukterinių ląstelių procesas. Paprastai mitozės pavadinimu citologija sujungia 2 ir 3 etapus, ty ląstelių dalijimąsi (kariokinezę) ir citoplazmos dalijimąsi (citokinezę).
Išsamiau apibūdinkime tarpfazę (2 pav.). Tarpfazė susideda iš 3 periodų: G 1, S ir G 2. Pirmasis periodas, presintetinis (G 1), yra intensyvaus ląstelių augimo fazė.
Ryžiai. 2. Pagrindiniai ląstelės gyvavimo ciklo etapai.
Čia vyksta tam tikrų medžiagų sintezė, tai ilgiausia fazė, einanti po ląstelių dalijimosi. Šioje fazėje kaupiasi medžiagos ir energija, reikalingos kitam periodui, tai yra DNR padvigubėjimui.
Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, G 1 laikotarpiu sintezuojamos medžiagos, kurios slopina arba stimuliuoja kitą ląstelių ciklo periodą, būtent sintetinį laikotarpį.
Sintetinis laikotarpis (S) paprastai trunka 6–10 valandų, priešingai nei priešsintetinis laikotarpis, kuris gali trukti iki kelių dienų ir apima DNR dubliavimąsi, taip pat baltymų, pvz., histono baltymų, kurie gali susidaryti, sintezę. chromosomos. Iki sintetinio laikotarpio pabaigos kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, sujungtų viena su kita centromeru. Per šį laikotarpį centrioliai padvigubėja.
Postsintetinis periodas (G 2) atsiranda iškart po chromosomų padvigubėjimo. Tai trunka nuo 2 iki 5 valandų.
Per tą patį laikotarpį sukaupiama energija, reikalinga tolesniam ląstelių dalijimosi procesui, tai yra tiesiogiai mitozei.
Per šį laikotarpį vyksta mitochondrijų ir chloroplastų dalijimasis, sintetinami baltymai, kurie vėliau suformuos mikrovamzdelius. Mikrovamzdeliai, kaip žinote, sudaro veleno sriegį, o dabar ląstelė yra paruošta mitozei.
Prieš pradėdami aprašyti ląstelių dalijimosi metodus, apsvarstykite DNR dubliavimosi procesą, dėl kurio susidaro dvi chromatidės. Šis procesas vyksta sintetiniu laikotarpiu. DNR molekulės padvigubėjimas vadinamas replikacija arba reduplikacija (3 pav.).
Ryžiai. 3. DNR replikacijos (reduplikacijos) procesas (sintetinis tarpfazės periodas). Helikazės fermentas (žalias) išvynioja dvigubą DNR spiralę, o DNR polimerazės (mėlyna ir oranžinė) užbaigia papildomus nukleotidus.
Replikacijos metu dalis motinos DNR molekulės specialaus fermento helikazės pagalba yra susukama į dvi grandines. Be to, tai pasiekiama nutraukiant vandenilinius ryšius tarp papildomų azoto bazių (AT ir G-C). Be to, kiekvienam išsklaidytos DNR grandinės nukleotidui DNR polimerazės fermentas koreguoja savo komplementarų nukleotidą.
Taip susidaro dvi dvigrandės DNR molekulės, kurių kiekvienoje yra viena pagrindinės molekulės ir viena nauja dukterinė grandinė. Šios dvi DNR molekulės yra visiškai identiškos.
Vienu metu neįmanoma išvynioti visos didelės DNR molekulės replikacijai. Todėl replikacija prasideda atskirose DNR molekulės dalyse, susidaro trumpi fragmentai, kurie vėliau naudojant tam tikrus fermentus susiuvami į ilgą siūlą.
Ląstelių ciklo trukmė priklauso nuo ląstelės tipo ir nuo išorinių veiksnių, tokių kaip temperatūra, deguonies buvimas, maistinių medžiagų buvimas. Pavyzdžiui, bakterijų ląstelės, esant palankioms sąlygoms, dalijasi kas 20 minučių, žarnyno epitelio ląstelės – kas 8–10 valandų, o svogūnų šaknų galiukų ląstelės – kas 20 valandų. O kai kurios nervų sistemos ląstelės niekada nesidalija.
Ląstelių teorijos atsiradimas
XVII amžiuje anglų gydytojas Robertas Hukas (4 pav.), naudodamas naminį šviesos mikroskopą, pamatė, kad kamštiena ir kiti augalų audiniai susideda iš mažų ląstelių, atskirtų pertvaromis. Jis jas vadino ląstelėmis.
Ryžiai. 4. Robertas Hukas
1738 metais vokiečių botanikas Matthias Schleidenas (5 pav.) padarė išvadą, kad augalų audiniai susideda iš ląstelių. Lygiai po metų zoologas Theodoras Schwannas (5 pav.) padarė tokią pačią išvadą, bet tik dėl gyvūnų audinių.
Ryžiai. 5. Matthias Schleiden (kairėje) Theodor Schwann (dešinėje)
Jis padarė išvadą, kad gyvūnų audiniai, kaip ir augalų audiniai, susideda iš ląstelių ir kad ląstelės yra gyvybės pagrindas. Remdamiesi ląstelių duomenimis, mokslininkai suformulavo ląstelių teoriją.
Ryžiai. 6. Rudolfas Virchovas
Po 20 metų Rudolfas Virchovas (6 pav.) išplėtė ląstelių teoriją ir padarė išvadą, kad ląstelės gali atsirasti iš kitų ląstelių. Jis rašė: „Ten, kur egzistuoja ląstelė, turi būti ankstesnė ląstelė, kaip ir gyvūnai kilę tik iš gyvūno, o augalai – tik iš augalo... Visos gyvos formos, nesvarbu, ar tai gyvūniniai, ar augaliniai organizmai, ar jų sudedamosios dalys. , dominuoja amžinasis nuolatinio vystymosi dėsnis.
Chromosomų sandara
Kaip žinote, chromosomos atlieka pagrindinį vaidmenį dalijantis ląsteles, nes perduoda genetinę informaciją iš kartos į kartą. Chromosomos sudarytos iš DNR molekulės, surištos su baltymais histonais. Ribosomose taip pat yra nedidelis kiekis RNR.
Dalijančiose ląstelėse chromosomos pateikiamos ilgų plonų siūlų pavidalu, tolygiai paskirstytų visame branduolio tūryje.
Atskiros chromosomos yra neatskiriamos, tačiau jų chromosomų medžiaga yra nudažyta pagrindiniais dažais ir vadinama chromatinu. Prieš ląstelėms dalijantis, chromosomos (7 pav.) sustorėja ir sutrumpėja, todėl jas galima aiškiai matyti šviesos mikroskopu.
Ryžiai. 7. 1-osios mejozės fazės chromosomos
Disperguotoje, tai yra ištemptoje būsenoje, chromosomos dalyvauja visuose biosintezės procesuose arba reguliuoja biosintezės procesus, o ląstelių dalijimosi metu ši funkcija yra sustabdyta.
Esant visoms ląstelių dalijimosi formoms, kiekvienos chromosomos DNR yra replikuojama taip, kad susidaro dvi identiškos dvigubos polinukleotidinės DNR grandinės.
Ryžiai. 8. Chromosomos sandara
Šios grandinės yra apsuptos baltyminiu sluoksniu ir ląstelių dalijimosi pradžioje atrodo kaip identiški siūlai, gulintys vienas šalia kito. Kiekvienas siūlas vadinamas chromatidu ir yra sujungtas su antruoju sriegiu nedažo sritimi, kuri vadinama centromera (8 pav.).
Namų darbai
1. Kas yra ląstelės ciklas? Iš kokių etapų jis susideda?
2. Kas nutinka ląstelei tarpfazės metu? Kokie yra tarpfazių etapai?
3. Kas yra replikacija? Kokia jo biologinė reikšmė? Kada tai įvyksta? Kokios medžiagos jame dalyvauja?
4. Kaip atsirado ląstelių teorija? Įvardinkite mokslininkus, dalyvavusius ją formuojant.
5. Kas yra chromosoma? Koks yra chromosomų vaidmuo ląstelių dalijimuisi?
1. Techninė ir humanitarinė literatūra ().
2. Viena skaitmeninių švietimo išteklių kolekcija ().
3. Viena skaitmeninių švietimo išteklių kolekcija ().
4. Viena skaitmeninių švietimo išteklių kolekcija ().
Bibliografija
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Bendroji biologija 10-11 klasė Bustard, 2005 m.
2. Biologija. 10 klasė. Bendroji biologija. Pagrindinis lygis / P. V. Iževskis, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina ir kiti – 2 leid., pataisyta. - Ventana-Graf, 2010. - 224 psl.
3. Beliajevas D.K. Biologijos 10-11 kl. Bendroji biologija. Pagrindinis lygis. – 11 leid., stereotipas. - M.: Švietimas, 2012. - 304 p.
4. Biologijos 11 klasė. Bendroji biologija. Profilio lygis / V. B. Zacharovas, S. G. Mamontovas, N. I. Soninas ir kiti – 5 leid., stereotipas. - Bustard, 2010. - 388 p.
5. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologija 10-11 kl. Bendroji biologija. Pagrindinis lygis. - 6 leidimas, pridėti. - Bustard, 2010. - 384 p.
Organizmų dauginimasis ir vystymasis, paveldimos informacijos perdavimas ir regeneracija yra pagrįsti ląstelių dalijimusi. Ląstelė kaip tokia egzistuoja tik laiko intervale tarp dalijimų.
Ląstelės egzistavimo laikotarpis nuo momento, kai ji pradeda formuotis dalijantis motininei ląstelei (t. y. į šį laikotarpį įeina ir pats dalijimasis) iki jos pačios dalijimosi ar mirties momento vadinamas gyvybiškai svarbus arba ląstelių ciklas.
Ląstelių gyvenimo ciklas yra padalintas į keletą fazių:
- dalijimosi fazė (ši fazė, kai vyksta mitozinis dalijimasis);
- augimo fazė (iš karto po dalijimosi prasideda ląstelių augimas, jos tūris didėja ir pasiekia tam tikrą konkretų dydį);
- poilsio fazė (šioje fazėje ląstelės likimas ateityje dar nenustatytas: ląstelė gali pradėti ruoštis dalijimuisi, arba eiti specializacijos keliu);
- diferenciacijos fazė (specializacija) (ateina augimo fazės pabaigoje – šiuo metu ląstelė gauna tam tikras struktūrines ir funkcines savybes);
- brandos fazė (ląstelės funkcionavimo laikotarpis, tam tikrų funkcijų atlikimas, priklausomai nuo specializacijos);
- senėjimo fazė (ląstelės gyvybinių funkcijų susilpnėjimo laikotarpis, kuris baigiasi jos dalijimusi arba mirtimi).
Ląstelių ciklo trukmė ir į jį įtrauktų fazių skaičius ląstelėse skiriasi. Pavyzdžiui, nervinio audinio ląstelės pasibaigus embrioniniam laikotarpiui nustoja dalytis ir funkcionuoja visą organizmo gyvenimą, o vėliau miršta. Kitas pavyzdys – embrioninės ląstelės. Smulkinimo etape, baigę vieną padalijimą, jie iškart pereina į kitą, tuo pačiu apeidami visas kitas fazes.
Yra šie ląstelių dalijimosi būdai:
- mitozė arba kariokinezė - netiesioginis padalijimas;
- mejozė arba redukcijos padalijimas - dalijimasis, būdingas lytinių ląstelių brendimo fazei arba sporų susidarymui aukštesniuose sporiniuose augaluose.
Mitozė yra nenutrūkstamas procesas, dėl kurio pirmiausia įvyksta padvigubėjimas, o paskui tolygus paveldimos medžiagos pasiskirstymas tarp dukterinių ląstelių. Dėl mitozės atsiranda dvi ląstelės, kurių kiekvienoje yra tiek pat chromosomų, kiek yra motininėje ląstelėje. Nes dukterinių ląstelių chromosomos yra išvestos iš motinos chromosomų tikslios DNR replikacijos pagalba, jų genai turi lygiai tokią pačią paveldimos informacijos. Dukterinės ląstelės yra genetiškai identiškos motininei ląstelei.
Taigi mitozės metu tiksliai perduodama paveldima informacija iš tėvų dukterinėms ląstelėms. Ląstelių skaičius organizme didėja dėl mitozės, kuri yra vienas iš pagrindinių augimo mechanizmų. Reikėtų prisiminti, kad ląstelės, turinčios skirtingus chromosomų rinkinius, gali dalytis mitozės būdu – ne tik diploidinės (daugumos gyvūnų somatinės ląstelės), bet ir haploidinės (daug dumblių, aukštesniųjų augalų gametofitų), triploidinės (augalinių sėklų endospermas) ar poliploidinės.
Yra daug rūšių augalų ir gyvūnų, kurie nelytiškai dauginasi tik su vienu mitoziniu ląstelių dalijimusi, t.y. Mitozė yra nelytinio dauginimosi pagrindas. Dėl mitozės įvyksta ląstelių pakeitimas ir prarastų kūno dalių regeneracija, kuri vienokiu ar kitokiu laipsniu visada yra visuose daugialąsčiuose organizmuose. Mitozinių ląstelių dalijimasis vyksta visiškai genetiškai kontroliuojant. Mitozė yra pagrindinis mitozinių ląstelių ciklo įvykis.
Mitozinis ciklas - kompleksas tarpusavyje susijusių ir chronologiškai nulemtų įvykių, vykstančių ruošiant ląstelę dalijimuisi ir paties ląstelės dalijimosi metu. Skirtinguose organizmuose mitozinio ciklo trukmė gali labai skirtis. Trumpiausi mitoziniai ciklai randami traiškant kai kurių gyvūnų kiaušinėlius (pavyzdžiui, auksinei žuvelei pirmieji smulkinimo pasiskirstymai vyksta kas 20 minučių). Dažniausia mitozinių ciklų trukmė yra 18-20 valandų. Taip pat yra ciklų, trunkančių kelias dienas. Net skirtinguose to paties organizmo organuose ir audiniuose mitozinio ciklo trukmė gali būti skirtinga. Pavyzdžiui, pelėms dvylikapirštės žarnos epitelio ląstelės dalijasi kas 11 valandų, tuščiosios žarnos - kas 19 valandų, o akies ragenoje - kas 3 dienas.
Kokie tiksliai veiksniai skatina ląstelę į mitozę, mokslininkai nežino. Daroma prielaida, kad čia pagrindinį vaidmenį vaidina branduolio ir citoplazmos santykis (branduolių ir citoplazmos tūrių santykis). Taip pat yra įrodymų, kad mirštančios ląstelės gamina medžiagas, kurios gali skatinti ląstelių dalijimąsi.
Mitoziniame cikle yra du pagrindiniai įvykiai: tarpfazė ir iš tikrųjų padalinys .
Naujos ląstelės susidaro dviem nuosekliais procesais:
- mitozė, sukelianti branduolio padvigubėjimą;
- citokinezė – citoplazmos dalijimasis, kuriame atsiranda dvi dukterinės ląstelės, kurių kiekvienoje yra vienas dukterinis branduolys.
Pats ląstelės dalijimasis dažniausiai trunka 1-3 valandas, todėl pagrindinė ląstelės gyvenimo dalis vyksta tarpfazėje. Tarpfazė Laiko intervalas tarp dviejų ląstelių dalijimosi vadinamas. Interfazės trukmė paprastai yra iki 90% viso ląstelės ciklo. Tarpfazė susideda iš trijų laikotarpių: presintetinis arba G1, sintetinis arba S, ir postsintetinis arba G2.
Presintetinis laikotarpis yra ilgiausias tarpfazės laikotarpis, jo trukmė nuo 10 valandų iki kelių dienų. Iš karto po dalijimosi atkuriamos tarpfazinės ląstelės organizavimo ypatybės: baigiamas formuotis branduolys, vyksta intensyvi baltymų sintezė citoplazmoje, dėl kurios padidėja ląstelių masė, tiekiami DNR pirmtakai, susidaro fermentai, katalizuojantys DNR replikacijos reakciją ir kt. Tie. presintetiniame periode vyksta pasiruošimo procesai kitam tarpfazės periodui – sintetiniam.
Trukmė sintetinis laikotarpis gali būti įvairus: bakterijose – kelias minutes, žinduolių ląstelėse – iki 6-12 valandų. Sintetinio periodo metu DNR molekulių padvigubėja – pagrindinis tarpfazės įvykis. Tokiu atveju kiekviena chromosoma tampa dviejų chromatidų, o jų skaičius nekinta. Kartu su DNR replikacija citoplazmoje vyksta intensyvus baltymų, sudarančių chromosomas, sintezės procesas.
Nepaisant to, kad laikotarpis G 2 vadinamas postsintetinis , sintezės procesai šiame tarpfazės etape tęsiasi. Jis vadinamas postsintetiniu tik todėl, kad jis prasideda pasibaigus DNR sintezės (replikacijos) procesui. Jei ikisintetiniu laikotarpiu vykdomas auginimas ir paruošimas DNR sintezei, tai posintetiniu laikotarpiu ląstelė ruošiama dalijimuisi, kuriam taip pat būdingi intensyvūs sintezės procesai. Šiuo laikotarpiu tęsiasi baltymų, sudarančių chromosomas, sintezės procesas; sintetinamos energetinės medžiagos ir fermentai, būtini ląstelių dalijimosi procesui užtikrinti; prasideda chromosomų spiralizacija, sintetinami baltymai, reikalingi ląstelės mitoziniam aparatui (dalijimosi velenui) statyti; padidėja citoplazmos masė ir labai padidėja branduolio tūris. Pasibaigus postsintetiniam periodui, ląstelė pradeda dalytis.
Ląstelės gyvavimo ciklas apima jos, kaip savarankiško vieneto, formavimosi pradžią ir egzistavimo pabaigą. Pradėkime nuo to, kad ląstelė atsiranda dalijantis savo motininei ląstelei, o savo egzistavimą baigia dėl kito dalijimosi arba mirties.
Ląstelės gyvavimo ciklas susideda iš interfazės ir mitozės. Būtent šiuo laikotarpiu nagrinėjamas laikotarpis yra lygiavertis ląsteliniam.
Ląstelės gyvavimo ciklas: tarpfazė
Tai laikotarpis tarp dviejų mitozinių ląstelių dalijimosi. Chromosomų dauginimasis vyksta panašiai kaip DNR molekulių reduplikacija (pusiau konservatyvi replikacija). Tarpfazėje ląstelės branduolys yra apsuptas specialia dviejų membranų membrana, o chromosomos yra nesusisukusios ir nematomos įprastoje šviesos mikroskopijoje.
Dažant ir fiksuojant ląsteles, susikaupia stiprios spalvos medžiaga – chromatinas. Verta paminėti, kad citoplazmoje yra visos reikalingos organelės. Tai užtikrina visišką ląstelės egzistavimą.
Ląstelės gyvavimo cikle tarpfazę lydi trys periodai. Panagrinėkime kiekvieną iš jų išsamiau.
Ląstelių gyvavimo ciklo periodai (tarpfazės)
Pirmasis vadinamas resintetinis. Ankstesnės mitozės rezultatas yra ląstelių skaičiaus padidėjimas. Čia vyksta naujai pagamintų RNR (informacinių) molekulių transkripcija, o likusios RNR molekulės sisteminamos, branduolyje ir citoplazmoje sintetinami baltymai. Kai kurios citoplazmos medžiagos palaipsniui suyra, susidarant ATP, jo molekulės yra aprūpintos makroerginiais ryšiais, jos perduoda energiją ten, kur jos nepakanka. Tokiu atveju ląstelė padidėja, o dydis pasiekia motiną. Šis laikotarpis specializuotoms ląstelėms trunka ilgą laiką, per kurį jos atlieka savo ypatingas funkcijas.
Antrasis laikotarpis yra žinomas kaip sintetinis(DNR sintezė). Jo blokada gali sukelti viso ciklo sustabdymą. Čia vyksta DNR molekulių replikacija, taip pat baltymų, dalyvaujančių formuojant chromosomas, sintezė.
DNR molekulės pradeda jungtis su baltymų molekulėmis, dėl to chromosomos sustorėja. Tuo pačiu metu stebimas centriolių dauginimasis, todėl atsiranda 2 jų poros. Naujoji centriolė visose porose senojo atžvilgiu dedama 90° kampu. Vėliau kiekviena pora kitos mitozės metu pasitraukia į ląstelės polius.
Sintetiniam periodui būdinga tiek padidėjusi DNR sintezė, tiek staigus RNR molekulių, taip pat baltymų susidarymo ląstelėse šuolis.
Trečiasis laikotarpis - postsintetinis. Jai būdingas ląstelių paruošimas tolesniam dalijimuisi (mitozinis). Šis laikotarpis, kaip taisyklė, visada trunka trumpiau nei kiti. Kartais iškrenta visai.
Genėjimo trukmė
Kitaip tariant, tiek trunka ląstelės gyvavimo ciklas. Generavimo laiko trukmė, taip pat atskiri laikotarpiai skirtingoms ląstelėms įgyja skirtingas reikšmes. Tai matyti iš toliau pateiktos lentelės.
Laikotarpis | Kartos laikas | Ląstelių populiacijos tipas |
|||
presintetinis tarpfazės laikotarpis | sintetinis tarpfazinis laikotarpis | postsintetinis tarpfazės laikotarpis | mitozė |
||
odos epitelis |
|||||
dvylikapirštės žarnos |
|||||
plonoji žarna |
|||||
3 savaičių amžiaus gyvūno kepenų ląstelės |
|||||
Taigi, trumpiausias ląstelių gyvavimo ciklas yra kambaryje. Būna, kad visiškai iškrenta trečiasis periodas – postsintetinis. Pavyzdžiui, 3 savaičių žiurkės kepenų ląstelėse jis sumažėja iki pusvalandžio, o generacijos trukmė – 21,5 val.. Sintetinio periodo trukmė yra stabiliausia.
Kitose situacijose pirmuoju periodu (presintetinis) ląstelė kaupia savybes konkrečioms funkcijoms įgyvendinti, taip yra dėl to, kad jos struktūra tampa sudėtingesnė. Jei specializacija nenuėjo per toli, ji gali pereiti visą ląstelės gyvavimo ciklą ir susiformuoti 2 naujoms ląstelėms mitozėje. Esant tokiai situacijai, pirmasis laikotarpis gali žymiai padidėti. Pavyzdžiui, pelės odos epitelio ląstelėse generavimo laikas, būtent 585,6 valandos, patenka į pirmąjį laikotarpį - presintetinį, o žiurkės jauniklio perioste - 102 valandas iš 114.
Didžioji šio laiko dalis vadinama G0 periodu – tai intensyvios specifinės ląstelės funkcijos įgyvendinimas. Šiuo laikotarpiu yra daug kepenų ląstelių, dėl kurių jos prarado gebėjimą mitozei.
Pašalinus dalį kepenų, dauguma jų ląstelių pereis į visavertį gyvenimą, pirmiausia sintetinį, paskui posintezinį periodą, o pasibaigus mitoziniam procesui. Taigi, įvairių rūšių ląstelių populiacijų atveju tokio G0 laikotarpio grįžtamumas jau buvo įrodytas. Kitose situacijose specializacijos laipsnis padidėja tiek, kad įprastomis sąlygomis ląstelės nebegali dalytis mitotiškai. Kartais jose atsiranda endoreprodukcija. Kai kuriose kartojasi ne vieną kartą, chromosomos taip sustorėja, kad jas galima pamatyti įprastu šviesos mikroskopu.
Taigi, mes sužinojome, kad ląstelės gyvavimo cikle tarpfazę lydi trys periodai: presintetinis, sintetinis ir postsintetinis.
ląstelių dalijimasis
Tai yra reprodukcijos, regeneracijos, paveldimos informacijos perdavimo, vystymosi pagrindas. Pati ląstelė egzistuoja tik tarpiniu laikotarpiu tarp dalijimųsi.
Gyvavimo ciklas (ląstelių dalijimasis) - aptariamo vieneto egzistavimo laikotarpis (prasideda nuo jo atsiradimo momento per motininės ląstelės dalijimąsi), įskaitant ir patį dalijimąsi. Tai baigiasi savo padalijimu arba mirtimi.
Ląstelių ciklo fazės
Jų yra tik šeši. Yra žinomos šios ląstelės gyvavimo ciklo fazės:
Gyvenimo ciklo trukmė, taip pat fazių skaičius jame, kiekviena ląstelė turi savo. Taigi nerviniame audinyje ląstelės pradinio embriono laikotarpio pabaigoje nustoja dalytis, tada funkcionuoja tik per visą paties organizmo gyvenimą ir vėliau miršta. Tačiau embriono ląstelės trupinimo stadijoje pirmiausia užbaigia 1 dalijimąsi, o tada iš karto, aplenkdamos likusias fazes, pereina prie kitos.
Ląstelių dalijimosi metodai
Tik iš dviejų:
- Mitozė yra netiesioginis ląstelių dalijimasis.
- Mejozė- tai būdinga tokiai fazei kaip lytinių ląstelių brendimas, dalijimasis.
Dabar daugiau sužinosime apie tai, kas sudaro ląstelės gyvavimo ciklą – mitozę.
Netiesioginis ląstelių dalijimasis
Mitozė yra netiesioginis somatinių ląstelių dalijimasis. Tai yra nenutrūkstamas procesas, kurio rezultatas pirmiausia padvigubėja, o paskui – tas pats pasiskirstymas tarp paveldimos medžiagos dukterinių ląstelių.
Netiesioginio ląstelių dalijimosi biologinė reikšmė
Tai yra taip:
1. Mitozės rezultatas yra dviejų ląstelių susidarymas, kurių kiekvienoje yra tiek pat chromosomų, kiek ir motinoje. Jų chromosomos susidaro tiksliai replikuojant motinos DNR, dėl to dukterinių ląstelių genuose yra identiška paveldima informacija. Jie yra genetiškai identiški motininei ląstelei. Taigi, galima sakyti, kad mitozė užtikrina paveldimos informacijos perdavimo iš motinos dukterinėms ląstelėms tapatumą.
2. Mitozių rezultatas yra tam tikras ląstelių skaičius atitinkamame organizme – tai vienas svarbiausių augimo mechanizmų.
3. Didelė dalis gyvūnų ir augalų dauginasi būtent nelytiškai per mitozinį ląstelių dalijimąsi, todėl mitozė sudaro vegetatyvinio dauginimosi pagrindą.
4. Būtent mitozė užtikrina visišką prarastų dalių regeneraciją, taip pat ląstelių pakeitimą, kuris tam tikru mastu vyksta bet kuriuose daugialąsčiuose organizmuose.
Taigi tapo žinoma, kad somatinės ląstelės gyvavimo ciklas susideda iš mitozės ir tarpfazės.
Mitozės mechanizmas
Citoplazmos ir branduolio dalijimasis yra 2 nepriklausomi procesai, kurie vyksta nuolat, nuosekliai. Tačiau, kad būtų patogiau tirti įvykius, vykstančius padalijimo laikotarpiu, jis dirbtinai suskirstytas į 4 etapus: pro-, meta-, ana-, telofazė. Jų trukmė skiriasi priklausomai nuo audinio tipo, išorinių veiksnių, fiziologinės būklės. Ilgiausios yra pirmosios ir paskutinės.
Profazė
Pastebimas šerdies padidėjimas. Dėl spiralizacijos atsiranda chromosomų tankinimas ir sutrumpėjimas. Vėlesnėje profazėje jau aiškiai matoma chromosomų sandara: 2 chromatidės, kurias jungia centromera. Prasideda chromosomų judėjimas į ląstelės pusiaują.
Iš citoplazminės medžiagos profazėje (vėlyva) susidaro dalijimosi verpstė, kuri susidaro dalyvaujant centriolėms (gyvūnų ląstelėse, daugelyje žemesnių augalų) arba be jų (kai kurių pirmuonių ląstelės, aukštesni augalai). Vėliau iš centriolių pradeda atsirasti 2 tipų verpstės siūlai, tiksliau:
- atrama, jungianti ląstelių polius;
- chromosominės (traukiančios), kurios metafazėje susikerta į chromosomų centromerus.
Pasibaigus šiai fazei, branduolinė membrana išnyksta, o chromosomos laisvai išsidėsto citoplazmoje. Paprastai šerdis išnyksta šiek tiek anksčiau.
metafazė
Jo pradžia – branduolinio apvalkalo išnykimas. Chromosomos pirmiausia išsirikiuoja pusiaujo plokštumoje, sudarydamos metafazės plokštę. Šiuo atveju chromosomų centromerai yra griežtai pusiaujo plokštumoje. Verpstės skaidulos prisitvirtina prie chromosomų centromerų, o kai kurios jų neprisirišusios pereina iš vieno poliaus į kitą.
Anafazė
Jo pradžia – chromosomų centromerų dalijimasis. Dėl to chromatidės transformuojamos į dvi atskiras dukterines chromosomas. Be to, pastarieji pradeda skirtis link ląstelės polių. Jie, kaip taisyklė, šiuo metu įgauna ypatingą V formą. Šis nukrypimas atliekamas pagreitinant veleno sriegius. Tuo pačiu metu atraminiai sriegiai yra pailgi, todėl stulpai yra nutolę vienas nuo kito.
Telofazė
Čia chromosomos susirenka ląstelių poliuose, tada išsisklaido. Tada padalijimo velenas sunaikinamas. Aplink chromosomas susidaro dukterinių ląstelių branduolinis apvalkalas. Tai užbaigia kariokinezę, o po to – citokinezę.
Viruso patekimo į ląstelę mechanizmai
Yra tik du iš jų:
1. Viruso superkapsidės ir ląstelės membranos susiliejimo būdu. Dėl to nukleokapsidė išsiskiria į citoplazmą. Vėliau stebimas viruso genomo savybių realizavimas.
2. Per pinocitozę (receptorių sukelta endocitozė). Čia virusas ribojasi duobės vietoje su receptoriais (specifiniais). Pastaroji išsipučia į ląstelę, o vėliau virsta vadinamąja ribine pūslele. Jame, savo ruožtu, yra apimtas virionas, susiliejantis su laikina tarpine pūslele, vadinama endosoma.
Intraląstelinė viruso replikacija
Patekęs į ląstelę, viruso genomas visiškai pajungia savo gyvenimą savo interesams. Per ląstelės baltymus sintezuojančią sistemą ir jos energijos generavimo sistemas ji įkūnija savo reprodukciją, paprastai aukodama ląstelės gyvybę.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas viruso gyvavimo ciklas šeimininko ląstelėje (Semliki forests – Alphvirus genties atstovas). Jo genomą reprezentuoja vienos grandinės teigiama nefragmentuota RNR. Ten virionas turi superkapsidę, kurią sudaro lipidų dvisluoksnis sluoksnis. Per jį praeina apie 240 daugybės glikoproteinų kompleksų kopijų. Viruso gyvavimo ciklas prasideda nuo jo absorbcijos ant ląstelės-šeimininkės membranos, kur jis prisijungia prie baltymų receptorių. Įsiskverbimas į ląstelę vyksta pinocitozės būdu.
Išvada
Straipsnyje buvo nagrinėjamas ląstelės gyvavimo ciklas, aprašytos jo fazės. Jis išsamiai aprašytas apie kiekvieną tarpfazės laikotarpį.
ląstelių ciklas
Ląstelės ciklas – tai ląstelės egzistavimo laikotarpis nuo jos susiformavimo dalijantis motininei ląstelei iki jos pačios dalijimosi arba mirties Turinys [rodyti]
Eukariotinių ląstelių ciklo trukmė
Ląstelių ciklo trukmė skiriasi priklausomai nuo ląstelės. Sparčiai besidauginančios suaugusių organizmų ląstelės, tokios kaip epidermio ir plonosios žarnos kraujodaros arba bazinės ląstelės, gali patekti į ląstelių ciklą kas 12-36 val.. Sparčiai skaidant dygiaodžių kiaušinėlius stebimi trumpi ląstelių ciklai (apie 30 min.), t. varliagyviai ir kiti gyvūnai. Eksperimentinėmis sąlygomis daugelis ląstelių kultūros linijų turi trumpą ląstelių ciklą (apie 20 val.). Daugumoje aktyviai besidalijančių ląstelių laikotarpis tarp mitozių yra maždaug 10–24 valandos.
Eukariotinių ląstelių ciklo fazės
Eukariotų ląstelių ciklas susideda iš dviejų laikotarpių:
Ląstelių augimo laikotarpis, vadinamas „interfaze“, kurio metu sintetinama DNR ir baltymai bei ruošiamasi ląstelių dalijimuisi.
Ląstelių dalijimosi laikotarpis, vadinamas „M faze“ (iš žodžio mitozė – mitozė).
Tarpfazė susideda iš kelių laikotarpių:
G1-fazė (iš anglų kalbos gap - gap), arba pradinio augimo fazė, kurios metu sintetinama mRNR, baltymai ir kiti ląstelių komponentai;
S-fazė (iš anglų kalbos sintezė – sintetinė), kurios metu replikuojasi ląstelės branduolio DNR, centrioliai taip pat padvigubėja (jei tokių yra, žinoma).
G2 fazė, kurios metu vyksta pasiruošimas mitozei.
Diferencijuotose ląstelėse, kurios nebesiskirsto, ląstelių cikle gali trūkti G1 fazės. Tokios ląstelės yra ramybės fazėje G0.
Ląstelių dalijimosi laikotarpis (M fazė) apima du etapus:
mitozė (ląstelės branduolio dalijimasis);
citokinezė (citoplazmos dalijimasis).
Savo ruožtu mitozė yra padalinta į penkis etapus, in vivo šios šešios stadijos sudaro dinaminę seką.
Ląstelių dalijimosi aprašymas paremtas šviesos mikroskopijos derinio su mikrofilmavimu duomenimis bei fiksuotų ir dažytų ląstelių šviesos ir elektroninės mikroskopijos rezultatais.
Ląstelių ciklo reguliavimas
Natūrali ląstelių ciklo periodų kaitos seka vykdoma sąveikaujant baltymams, tokiems kaip nuo ciklino priklausomos kinazės ir ciklinai. G0 fazės ląstelės gali patekti į ląstelių ciklą, kai yra veikiamos augimo faktorių. Įvairūs augimo faktoriai, tokie kaip trombocitų, epidermio ir nervų augimo faktoriai, jungdamiesi prie savo receptorių, sukelia tarpląstelinę signalizacijos kaskadą, galiausiai vedančią prie ciklinų ir nuo ciklino priklausomų kinazių genų transkripcijos. Nuo ciklino priklausomos kinazės suaktyvėja tik sąveikaudamos su atitinkamais ciklinais. Įvairių ciklinų kiekis ląstelėje kinta per visą ląstelės ciklą. Ciklinas yra reguliuojamasis nuo ciklino ir ciklino priklausomo kinazės komplekso komponentas. Kinazė yra šio komplekso katalizinis komponentas. Kinazės nėra aktyvios be ciklinų. Skirtinguose ląstelių ciklo etapuose sintetinami skirtingi ciklinai. Taigi ciklino B kiekis varlės oocituose pasiekia maksimumą iki mitozės momento, kai suveikia visa fosforilinimo reakcijų kaskada, katalizuojama ciklino B/ciklino priklausomo kinazės komplekso. Pasibaigus mitozei, cikliną greitai skaido proteinazės.
Ląstelių ciklo kontroliniai taškai
Norint nustatyti kiekvienos ląstelės ciklo fazės užbaigimą, būtina joje turėti kontrolinius taškus. Jei ląstelė „praeina“ kontrolinį tašką, ji toliau „juda“ per ląstelės ciklą. Jei tam tikros aplinkybės, pavyzdžiui, DNR pažeidimas, neleidžia ląstelei pereiti per kontrolinį tašką, kurį galima palyginti su savotišku kontroliniu tašku, tada ląstelė sustoja ir nevyksta kita ląstelės ciklo fazė, bent jau tol, kol bus pašalintos kliūtys. , neleidžiantis narvui praeiti pro patikros punktą. Yra mažiausiai keturi ląstelių ciklo kontroliniai taškai: G1 kontrolinis taškas, kuriame patikrinamas DNR vientisumas prieš įeinant į S fazę, S fazės kontrolinis taškas, kuriame tikrinama DNR replikacija, ar DNR replikacija yra teisinga, G2 kontrolinis taškas, kuriame tikrinami nepažeisti pažeidimai. praeinant ankstesnius kontrolinius punktus arba gautas vėlesniuose ląstelės ciklo etapuose. G2 fazėje aptinkamas DNR replikacijos užbaigtumas, o ląstelės, kuriose DNR nepakankamai replikuojasi, nepatenka į mitozę. Suklio surinkimo patikros punkte patikrinama, ar visi kinetochorai yra pritvirtinti prie mikrovamzdelių.
Ląstelių ciklo sutrikimai ir naviko formavimasis
Padidėjusi p53 baltymo sintezė sukelia p21 baltymo, ląstelių ciklo inhibitoriaus, sintezę.
Įprasto ląstelių ciklo reguliavimo pažeidimas yra daugumos solidinių navikų priežastis. Ląstelių cikle, kaip jau minėta, kontrolės punktų perėjimas įmanomas tik tuo atveju, jei ankstesni etapai yra baigti įprastai ir nėra gedimų. Auglio ląstelėms būdingi ląstelių ciklo kontrolinių taškų komponentų pokyčiai. Kai ląstelių ciklo kontroliniai taškai yra inaktyvuoti, pastebimi kai kurių naviko slopintuvų ir proto-onkogenų, ypač p53, pRb, Myc ir Ras, disfunkcija. P53 baltymas yra vienas iš transkripcijos faktorių, kuris inicijuoja p21 baltymo, kuris yra CDK-ciklino komplekso inhibitorius, sintezę, dėl kurio G1 ir G2 laikotarpiais sustabdomas ląstelių ciklas. Taigi ląstelė, kurios DNR yra pažeista, nepatenka į S fazę. Kai dėl mutacijų prarandami p53 baltymo genai arba kai jie keičiasi, nevyksta ląstelių ciklo blokada, ląstelės patenka į mitozę, dėl kurios atsiranda mutantinių ląstelių, kurių dauguma nėra gyvybingos, o kitos sukelia piktybines ląsteles. .
Ciklinai yra baltymų, kurie yra nuo ciklino priklausomų proteinkinazių (CDK) (CDK – nuo ciklino priklausomų kinazių) – pagrindinių fermentų, dalyvaujančių reguliuojant eukariotinių ląstelių ciklą, aktyvatoriai. Ciklinai gavo savo pavadinimą dėl to, kad jų viduląstelinė koncentracija periodiškai kinta ląstelėms pereinant per ląstelių ciklą, tam tikruose jo etapuose pasiekdama maksimumą.
Nuo ciklino priklausomos proteinkinazės katalizinis subvienetas iš dalies aktyvuojamas dėl sąveikos su ciklino molekule, kuri sudaro fermento reguliavimo subvienetą. Šio heterodimero susidarymas tampa įmanomas, kai ciklinas pasiekia kritinę koncentraciją. Reaguojant į ciklino koncentracijos sumažėjimą, fermentas inaktyvuojamas. Norint visiškai suaktyvinti nuo ciklino priklausomą proteinkinazę, šio komplekso polipeptidinėse grandinėse turi įvykti specifinis tam tikrų aminorūgščių liekanų fosforilinimas ir defosforilinimas. Vienas iš fermentų, vykdančių tokias reakcijas, yra CAK kinazė (CAK – CDK aktyvuojanti kinazė).
Nuo ciklino priklausoma kinazė
Nuo ciklino priklausomos kinazės (CDK) yra baltymų grupė, kurią reguliuoja ciklinas ir į cikliną panašios molekulės. Dauguma CDK dalyvauja ląstelių ciklo fazėse; jie taip pat reguliuoja transkripciją ir mRNR apdorojimą. CDK yra serino/treonino kinazės, kurios fosforilina atitinkamas baltymų liekanas. Yra žinomi keli CDK, kurių kiekvieną aktyvuoja vienas ar keli ciklinai ir kitos panašios molekulės, pasiekusios savo kritinę koncentraciją, ir didžioji dalis CDK yra homologiški, pirmiausia skiriasi ciklino surišimo vietos konfigūracija. Reaguojant į tam tikro ciklino intracelulinės koncentracijos sumažėjimą, įvyksta grįžtamas atitinkamo CDK inaktyvavimas. Jei CDK aktyvuoja ciklinų grupė, kiekvienas iš jų, tarsi perkeldamas viena kitai proteinkinazes, ilgą laiką palaiko CDK aktyvuotą būseną. Tokios CDK aktyvacijos bangos atsiranda ląstelės ciklo G1 ir S fazėse.
CDK ir jų reguliatorių sąrašas
CDK1; ciklinas A, ciklinas B
CDK2; ciklinas A, ciklinas E
CDK4; ciklinas D1, ciklinas D2, ciklinas D3
CDK5; CDK5R1, CDK5R2
CDK6; ciklinas D1, ciklinas D2, ciklinas D3
CDK7; ciklinas H
CDK8; ciklinas C
CDK9; ciklinas T1, ciklinas T2a, ciklinas T2b, ciklinas K
CDK11 (CDC2L2); ciklinas L
Amitozė (arba tiesioginis ląstelių dalijimasis) somatinėse eukariotinėse ląstelėse pasireiškia rečiau nei mitozė. Pirmą kartą jį aprašė vokiečių biologas R. Remakas 1841 m., terminą pasiūlė histologas. W. Flemmingas vėliau – 1882 m. Dažniausiai amitozė stebima ląstelėse, kurių mitozinis aktyvumas yra sumažėjęs: tai senstančios arba patologiškai pakitusios ląstelės, dažnai pasmerktos mirti (žinduolių embrioninių membranų ląstelės, navikinės ląstelės ir kt.). Amitozės metu morfologiškai išsaugoma tarpfazinė branduolio būsena, aiškiai matomas branduolys ir branduolio membrana. DNR replikacijos nėra. Chromatino spiralizacija nevyksta, chromosomos neaptinkamos. Ląstelė išlaiko jai būdingą funkcinį aktyvumą, kuris beveik visiškai išnyksta mitozės metu. Amitozės metu dalijasi tik branduolys ir nesusidaro dalijimosi velenas, todėl paveldima medžiaga pasiskirsto atsitiktinai. Dėl citokinezės nebuvimo susidaro dvibranduolinės ląstelės, kurios vėliau negali patekti į normalų mitozinį ciklą. Kartojant amitozės gali susidaryti daugiabranduolinės ląstelės.
Ši sąvoka vis dar pasirodė kai kuriuose vadovėliuose iki devintojo dešimtmečio. Šiuo metu manoma, kad visi reiškiniai, priskiriami amitozei, yra netinkamai paruoštų mikroskopinių preparatų interpretacijos arba ląstelių sunaikinimą ar kitus patologinius procesus lydinčių reiškinių interpretavimo kaip ląstelių dalijimosi rezultatas. Tuo pačiu metu kai kurie eukariotų branduolio dalijimosi variantai negali būti vadinami mitoze ar mejoze. Toks, pavyzdžiui, yra daugelio blakstienų makrobranduolių dalijimasis, kai, nesusidarant verpstei, įvyksta trumpų chromosomų fragmentų atskyrimas.
ląstelių ciklas
Ląstelių ciklas susideda iš mitozės (M fazės) ir tarpfazės. Tarpfazėje nuosekliai išskiriamos fazės G 1 , S ir G 2.
LĄSTELĖS CIKLO ETAPAI
Tarpfazė
G 1 seka mitozės telofazę. Šios fazės metu ląstelė sintetina RNR ir baltymus. Fazės trukmė yra nuo kelių valandų iki kelių dienų.
G 2 ląstelės gali išeiti iš ciklo ir yra fazėje G 0 . Fazėje G 0 ląstelės pradeda diferencijuotis.
S. S fazėje ląstelėje tęsiasi baltymų sintezė, vyksta DNR replikacija, atsiskiria centrioliai. Daugumoje ląstelių S fazė trunka 8-12 valandų.
G 2 . G 2 fazėje tęsiasi RNR ir baltymų sintezė (pavyzdžiui, tubulino sintezė mitozinio veleno mikrotubulams). Duktinės centriolės pasiekia galutinių organelių dydį. Šis etapas trunka 2-4 valandas.
MITOZĖ
Mitozės metu dalijasi branduolys (kariokinezė) ir citoplazma (citokinezė). Mitozės fazės: profazė, prometafazė, metafazė, anafazė, telofazė.
Profazė. Kiekviena chromosoma susideda iš dviejų seserinių chromatidžių, sujungtų centromeru, branduolys išnyksta. Centrioliai organizuoja mitozinį veleną. Centrolių pora yra mitozinio centro dalis, iš kurios radialiai tęsiasi mikrovamzdeliai. Pirma, mitoziniai centrai yra šalia branduolinės membranos, o tada išsiskiria ir susidaro bipolinis mitozinis velenas. Šis procesas apima polinių mikrotubulių sąveiką vienas su kitu, kai jie pailgėja.
Centriolė yra centrosomos dalis (centrosomoje yra du centrioliai ir pericentriolių matrica) ir yra 15 nm skersmens ir 500 nm ilgio cilindro formos; cilindro sienelė susideda iš 9 mikrovamzdelių tripletų. Centrosomoje centrioliai yra stačiu kampu vienas kito atžvilgiu. Ląstelių ciklo S fazės metu centriolės dubliuojasi. Mitozėje centriolių poros, kurių kiekviena susideda iš pradinio ir naujai suformuoto, nukrypsta į ląstelės polius ir dalyvauja formuojant mitozinį veleną.
prometafazė. Branduolinis apvalkalas skyla į mažus fragmentus. Kinetochorai atsiranda centromerų srityje, veikiantys kaip kinetochorų mikrotubulių organizavimo centrai. Kinetochorų pasitraukimas iš kiekvienos chromosomos abiem kryptimis ir jų sąveika su mitozinio veleno poliariniais mikrotubulais yra chromosomų judėjimo priežastis.
metafazė. Chromosomos yra prie veleno pusiaujo. Susidaro metafazinė plokštelė, kurioje kiekvieną chromosomą laiko pora kinetochorų ir susijusių kinetochorų mikrotubulių, nukreiptų į priešingus mitozinio veleno polius.
Anafazė– dukterinių chromosomų atskyrimas į mitozinio veleno polius 1 µm/min greičiu.
Telofazė. Chromatidės artėja prie ašigalių, kinetochoriniai mikrovamzdeliai išnyksta, o ašigaliai toliau ilgėja. Susidaro branduolio membrana, atsiranda branduolys.
citokinezė- citoplazmos padalijimas į dvi atskiras dalis. Procesas prasideda vėlyvoje anafazėje arba telofazėje. Plazlema įbrėžiama tarp dviejų dukterinių branduolių plokštumoje, statmenoje ilgajai veleno ašiai. Skilimo vaga gilėja, o tarp dukterinių ląstelių lieka tiltas – liekamasis kūnas. Tolesnis šios struktūros sunaikinimas lemia visišką dukterinių ląstelių dalijimąsi.
Ląstelių dalijimosi reguliatoriai
Ląstelių dauginimasis, atsirandantis dėl mitozės, yra griežtai reguliuojamas įvairių molekulinių signalų. Šių kelių ląstelių ciklo reguliatorių koordinuota veikla užtikrina ląstelių perėjimą iš fazės į fazę ir tikslų kiekvienos fazės įvykių vykdymą. Pagrindinė proliferacinių nekontroliuojamų ląstelių atsiradimo priežastis yra genų, koduojančių ląstelių ciklo reguliatorių struktūrą, mutacija. Ląstelių ciklo ir mitozės reguliatoriai skirstomi į tarpląstelinius ir tarpląstelinius. Intraląstelinių molekulinių signalų yra daug, tarp jų visų pirma paminėtini tikri ląstelių ciklo reguliatoriai (ciklinai, nuo ciklino priklausomos proteinkinazės, jų aktyvatoriai ir inhibitoriai) ir onkosupresorius.
MEJOZĖ
Mejozė gamina haploidines gametas.
pirmasis mejozės dalijimasis
Pirmasis mejozės padalijimas (I profazė, I metafazė, I anafazė ir I telofazė) yra redukcinis.
Profazėaš iš eilės pereina kelias stadijas (leptoteną, zigoteną, pachiteną, diploteną, diakinezę).
Leptotena - chromatinas kondensuojasi, kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, sujungtų centromeru.
Zigotenas- homologinės suporuotos chromosomos artėja ir fiziškai kontaktuoja ( sinapsė) sinaptoneminio komplekso, užtikrinančio chromosomų konjugaciją, pavidalu. Šiame etape dvi gretimos chromosomų poros sudaro dvivalentę.
Pachitenas Chromosomos sustorėja dėl spiralizacijos. Atskiros konjuguotų chromosomų dalys susikerta viena su kita ir sudaro chiasmatas. Tai vyksta čia perėjimas- keitimasis vietomis tarp tėvo ir motinos homologinių chromosomų.
Diplotenas– konjuguotų chromosomų atskyrimas kiekvienoje poroje dėl išilginio sinaptoneminio komplekso skilimo. Chromosomos yra suskaidytos per visą komplekso ilgį, išskyrus chiasmatas. Kaip dvivalentės dalis, aiškiai atskiriamos 4 chromatidės. Toks bivalentas vadinamas tetrada. Chromatidėse atsiranda išsivyniojimo vietos, kuriose sintezuojama RNR.
Diakinezė. Tęsiasi chromosomų trumpėjimo ir chromosomų porų skilimo procesai. Chiasmata persikelia į chromosomų galus (terminalizacija). Branduolinė membrana sunaikinama, branduolys išnyksta. Atsiranda mitozinis velenas.
metafazėaš. I metafazėje tetradai sudaro metafazės plokštę. Apskritai, tėvo ir motinos chromosomos yra atsitiktinai paskirstytos abiejose mitozinio veleno pusiaujo pusėse. Šis chromosomų pasiskirstymo modelis yra antrojo Mendelio dėsnio pagrindas, kuris (kartu su perėjimu) numato genetinius skirtumus tarp individų.
Anafazėaš skiriasi nuo mitozės anafazės tuo, kad mitozės metu seserinės chromatidės nukrypsta į polius. Šioje mejozės fazėje nepažeistos chromosomos pereina į polius.
Telofazėaš nesiskiria nuo mitozės telofazės. Susidaro branduoliai su 23 konjuguotomis (dvigubomis) chromosomomis, vyksta citokinezė, formuojasi dukterinės ląstelės.
Antrasis mejozės padalijimas.
Antrasis mejozės padalijimas – lygtis – vyksta taip pat, kaip ir mitozė (II profazė, II metafazė, II anafazė ir telofazė), bet daug greičiau. Dukterinės ląstelės gauna haploidinį chromosomų rinkinį (22 autosomos ir viena lytinė chromosoma).