Kaj je bistvo mitoze? Kakšen je biološki pomen mitoze

celični cikel. Mitoza

Ena najpomembnejših lastnosti življenja je samoreprodukcija bioloških sistemov, ki temelji na delitvi celic: »Iz delitev celic niso odvisni samo pojavi dednosti, ampak tudi sama kontinuiteta življenja« (E. Wilson). Univerzalna metoda delitve evkariontske celice je posredna delitev, ali mitoza (iz starogrškega "mitos" - nit). Biološki pomen mitoze je ohranjanje obsega in kakovosti dednih informacij.

Kratka zgodovina odkritja mitoze

Delitev celic (fragmentacijo žabjih jajčec) sta prva opazila francoska znanstvenika Prevost in Dumas (1824). Ta proces je podrobneje opisal italijanski embriolog M. Rusconi (1826). Proces delitve jedra med drobljenjem jajc morski ježki opisal K. Baer (1845). Prvi opis celične delitve v algah je naredil B. Dumortier (1832). Posamezne faze mitoze so opazovali nemški botanik W. Hofmeister (1849; celice prašnikovega filamenta Tradescantia), ruski botaniki E. Russov (1872; matične celice trosov praproti, preslice, lilije) in I.D. Čistjakov (1874; spore preslice in mahu), nemški zoolog A. Schneider (1873; zdrobljena jajčeca ploščatih črvov), poljski botanik E. Strasburger (1875; spirogira, mah, čebula).

Za označevanje gibalnih procesov komponente jedro je nemški histolog W. Schleichner predlagal izraz kariokineza (1879), nemški histolog W. Flemming pa izraz mitoza (1878). V 1880-ih. Splošna morfologija kromosomov je bila opisana v delih Hoffmeistra, vendar je šele leta 1888 nemški histolog W. Waldeyer uvedel izraz kromosom. Vodilna vloga kromosomov pri shranjevanju, razmnoževanju in prenosu dednih informacij je bila dokazana šele v dvajsetem stoletju.

Biološki pomen

Proces mitoze zagotavlja strogo enakomerno porazdelitev kromosomov med dvema hčerinskima jedroma, tako da imajo v večceličnem organizmu vse celice popolnoma enak (število in značaj) nabor kromosomov. Kromosomi vsebujejo genetske informacije, kodirane v DNK, zato reden, urejen mitotski proces tudi zagotavlja, da se vse informacije v celoti prenesejo v vsako od hčerinskih jeder; posledično ima vsaka celica vse genetske informacije, potrebne za razvoj vseh značilnosti organizma. V zvezi s tem postane jasno, zakaj se lahko ena celica, vzeta iz popolnoma diferencirane odrasle rastline, pod ustreznimi pogoji razvije v celotno rastlino. Opisali smo mitozo v diploidni celici, vendar ta proces poteka na podoben način v haploidnih celicah, na primer v celicah gametofitne generacije rastlin.

Tisti. biološki pomen mitoza je, da mitoza zagotavlja dedni prenos značilnosti in lastnosti v več generacijah celic med razvojem večcelični organizem. Zaradi natančne in enakomerne porazdelitve kromosomov med mitozo so vse celice enega organizma genetsko enake.

Mitotična celična delitev je osnova vseh oblik nespolnega razmnoževanja tako pri enoceličnih kot pri večceličnih organizmih. Mitoza določa najpomembnejše življenjske pojave: rast, razvoj in obnovo tkiv in organov ter nespolno razmnoževanje organizmov.

Biološki pomen mitoze je zelo velik. Nepoznavalcu si je težko sploh predstavljati, kakšno vlogo ima v življenju proces enostavne delitve celic v telesu. Sposobnost celic, da se delijo, je njihova najpomembnejša in temeljna funkcija. Brez tega je nemogoče nadaljevanje življenja na Zemlji, povečevanje populacij enoceličnih organizmov, nemogoč je razvoj in nadaljnji obstoj velikega večceličnega organizma, nemogoče pa je tudi spolno razmnoževanje in razvoj novega življenja iz oplojenega jajčeca.

Biološki pomen mitoze bi bil veliko manjši, če delitev celic ne bi bila bistvo večine bioloških procesov, ki se dogajajo na našem planetu. Ta proces poteka v več fazah. Vsak od njih vključuje več dejanj znotraj celice. Rezultat tega je obvezno množenje genetske osnove ene celice na dve s podvajanjem DNK, tako da nato matična celica oživi dve hčerinski celici.

Celotno življenje celice lahko sklenemo v obdobju od nastanka hčerinske celice do njene kasnejše delitve na dvoje. To obdobje se v biologiji imenuje "celični cikel".

Prva faza mitoze je dejanska priprava na delitev celice. Obdobje, v katerem se celice, obdarjene z jedri, neposredno pripravijo na delitev, se imenuje interfaza. V njem se zgodi vse najpomembnejše, namreč podvojitev verige DNK in drugih struktur ter sinteza velika količina veverica. Tako se kromosomi celice podvojijo in vsaka polovica takega dvojnega kromosoma se imenuje "kromatid".

Po interfazi se začne sam proces delitve - mitoza. Tudi poteka v več fazah. Zaradi tega so vsi podvojeni deli raztegnjeni simetrično čez celico, tako da po nastanku osrednje pregrade ostane v vsaki novi celici enako število oblikovanih komponent.

Fazi mitoze in mejoze sta podobni, vendar v slednji (med delitvijo zarodnih celic) pride do dveh delitev, posledično pa ne dobimo dveh, ampak štiri "hčerinske" celice. Tudi pred drugo delitvijo ne pride do podvojitve kromosomov, zato njihov niz v hčerinskih celicah ostane polovica.

1. Profaza. V tej fazi so centrioli celice zelo jasno vidni. Prisotni so le v živalskih in človeških celicah. Rastline nimajo centriolov.
2. Prometafaza. V tem trenutku se konča profaza in začne metafaza.
3. Metafaza. V tem trenutku ležijo kromosomi na "ekvatorju" celice.
4. Anafaza. Kromosomi se premikajo na različne pole.
5. Telofaza. Ena "matična" celica se deli tako, da tvori osrednjo pregrado v dve "hčerinski" celici. Tako se konča celična delitev ali mitoza.

Najpomembnejši biološki pomen mitoze je popolnoma enaka delitev podvojenih kromosomov na 2 enaka dela in njihova namestitev v dve "hčerinski" celici. Različni tipi celice in celice različni organizmi imajo različno trajanje delitve - mitoze, ki pa v povprečju traja približno uro in pol. Na ta zelo krhek proces vpliva veliko dejavnikov. Kakršne koli spremenljive razmere zunanje okolje, na primer temperatura okolice, režim svetlobne faze, pritisk v okolju in v telesu in celici ter številni drugi dejavniki lahko pomembno vplivajo tako na trajanje kot na kakovost procesa celične delitve. Tudi trajanje celotne mitoze in njenih posameznih stopenj je lahko neposredno odvisno od vrste tkiva, v celicah katerega se pojavi.

Biološki pomen mitoze postaja z vsakim novim odkritjem na področju citologije dragocenejši, saj brez tega procesa življenje na planetu ni mogoče.

Težave s samokontrolo. Biološki pomen mitoze

Naloga št. 1

Tema 14. Spolno razmnoževanje.

Težave s samokontrolo

Biološki pomen mitoze.

TELOFAZA

ANAFAZA

METAFAZA.

Kromosomi pridobijo urejeno razporeditev, ko se premikajo proti ekvatorju. Ko dosežejo ekvator, se kromosomi nahajajo v isti ravnini in v tem trenutku je ena od niti vretena pritrjena na centromere vsakega kromosoma.

V metafazi je jasno razvidno, da so kromosomi sestavljeni iz dveh kromatid, povezanih le na centromeri.

Kromatide vsakega kromosoma se začnejo razhajati proti polom celice: ena kromatida gre na en pol, druga pa na nasprotni pol. Gibanje kromosomov poteka zaradi niti vretena, ki krčijo in raztezajo hčerinske kromosome od ekvatorja do nasprotnih polov celice. Pri gibanju se porablja energija ATP.

V tem trenutku celica vsebuje dva diploidna kompleta kromosomov.

Kromosomske celice, ki se približujejo polom, se začnejo odvijati in spet dobijo obliko dolgih niti, ki se med seboj prepletajo, kar je značilno za nedelljivo jedro. V hčerinskih jedrih se ponovno oblikuje jedrska ovojnica, nastane nukleolus in jedrska struktura, značilna za interfazo, se popolnoma obnovi. Med telofazo pride tudi do delitve citoplazme, zaradi česar se dve hčerinski celici ločita druga od druge. Te celice so po strukturi popolnoma podobne matični celici, vendar se od nje razlikujejo po manjši velikosti.

Zaradi mitoze vsaka hčerinska celica prejme popolnoma enake kromosome, kot jih je imela matična celica. Število kromosomov v obeh hčerinskih celicah je enako številu kromosomov v matični celici.

Posledično je biološki pomen mitoze v strogo enakomerni porazdelitvi kromosomov med jedrima dveh hčerinskih celic. To pomeni, da mitoza zagotavlja subtilen prenos vseh dednih informacij v vsako od hčerinskih jeder.

Če pride do motenj v normalnem poteku mitoze in ima hčerinska celica manj ali več kromosomov kot matična celica, bo to povzročilo smrt ali pomembne spremembe v življenju celice - do pojava mutacij.

1.Katere oblike razmnoževanja so značilne za žive organizme?

2. Kakšno vrsto razmnoževanja imenujemo nespolno?

4.Katere oblike nespolnega razmnoževanja so značilne za organizme?

5.Katera oblika nespolnega razmnoževanja je najmlajša?

6.Kaj je mitoza?

7.Katere celice se delijo z mitozo?

8.Kakšen nabor kromosomov vsebujejo celice na koncu interfaze?

9. V kateri fazi mitoze se kromosomi nahajajo v ekvatorialni ravnini?

10. V kateri fazi mitoze se kromatide premikajo proti polom celice?

11. Na kateri stopnji celice nastane vreteno?

12.Kakšen je biološki pomen mitoze?

1. Preberite spodnje izobraževalno gradivo.

2.Analizirajte tabele iz aplikacije

3. Odgovorite na vprašanja o samokontroli.

Spolno razmnoževanje- menjava generacij in razvoj organizmov na osnovi specializiranih zarodnih celic.

Pri nevretenčarjih pa se semenčice in jajčeca pogosto tvorijo v telesu enega organizma. Ta pojav - biseksualnost - se imenuje hermafroditizem.

Obstajajo primeri, ko se nov organizem ne pojavi nujno kot posledica zlitja zarodnih celic. Pri nekaterih živalskih in rastlinskih vrstah opazimo razvoj iz neoplojenega jajčeca (čebele, ose, listne uši, nekateri raki (vodna bolha)). Tovrstno razmnoževanje imenujemo deviško oz partenogenetski.

Spolno razmnoževanje. Nov organizem nastane kot posledica zlitja zarodnih celic gamet (n). Nastane zigota (2n) z edinstvenim naborom kromosomov. Spolno razmnoževanje je značilno za večino živih organizmov. Prednosti : vsak posameznik ima edinstven genotip, ki omogoča rezultat naravna selekcija prilagoditi se različni pogoji okolju.

Značilno naslednje funkcije : pri razmnoževanju običajno sodelujeta dva osebka - samec in samica; pogosteje se izvaja s pomočjo specializiranih celic - gameta; kot posledica mejoze pride do zmanjšanja števila kromosomov in rekombinacije genskega materiala v gametah; potomci (razen enojajčnih dvojčkov) se genetsko razlikujejo med seboj in od staršev.

Spermatogeneza, oogeneza (oogeneza).

Gametogeneza je proces razvoja spolnih celic - gamet. Predhodniki gamete (gametociti) so diploidni. Proces nastajanja semenčic imenujemo spermatogeneza, nastajanje jajčec pa oogeneza. V spolnih žlezah obstajajo tri različna področja ali cone: območje razmnoževanja, območje rasti, območje zorenja. Spermatogeneza in oogeneza vključujeta tri enake faze: razmnoževanje, rast, zorenje (delitev). Obstaja še ena faza v spermatogenezi - tvorba.

Faza vzreje: Diploidne celice se večkrat delijo z mitozo. Poveča se število celic v spolnih žlezah, imenujemo jih oogoniji in spermatogoniji. Kromosomski niz 2n.

V fazi rasti pride do njihove rasti, nastale celice imenujemo oociti 1. reda in spermatociti 1. reda.

V fazi zorenja pride do mejoze, zaradi prve mejotske delitve nastanejo gametociti 2. reda (nabor kromosomov n2c), ki vstopijo v drugo mejotsko delitev in nastanejo celice s haploidnim naborom kromosomov (nc). Oogeneza je na tej stopnji skoraj končana in spermatogeneza vključuje tudi fazo nastajanja, med katerim se tvorijo semenčice.

Za razliko od tvorbe semenčic, ki se pojavi šele po spolni zrelosti (predvsem pri vretenčarjih), se proces tvorbe jajčec začne že v zarodku. Reproduktivno obdobje se v celoti izvede na embrionalni stopnji razvoja in se konča v času rojstva (pri sesalcih in ljudeh). V obdobju rasti se jajčne celice povečajo zaradi kopičenja hranila(beljakovine, maščobe, ogljikovi hidrati) in pigmenti – nastane rumenjak. Nato oociti 1. reda vstopijo v obdobje zorenja. Prva mejotska delitev povzroči nastanek dveh hčerinskih celic. Eno od njih, relativno majhno, imenovano prvo polarno telesce, ni funkcionalno, drugo, večje (oocit 2. reda), pa je podvrženo nadaljnjim transformacijam.

Druga delitev mejoze se pojavi pred stopnjo metafaze II in se bo nadaljevala šele po interakciji oocita 2. reda s spermo in pride do oploditve. Tako, strogo gledano, iz jajčnika ne nastane jajčece, ampak oocit drugega reda. Po oploditvi se deli, kar povzroči jajčece (ali jajčece) in drugo polarno telesce. Vendar pa se tradicionalno zaradi priročnosti jajčece imenuje oocit drugega reda, ki je pripravljen na interakcijo s semenčico. Tako se kot rezultat oogeneze oblikuje eno normalno jajčece in tri polarna telesa.

Gamete. To so zarodne celice, katerih zlitje tvori zigoto, iz katere nastane nov organizem. So visoko specializirane celice, ki sodelujejo pri procesih, povezanih s spolnim razmnoževanjem. Gamete imajo številne lastnosti, po katerih se razlikujejo od somatskih celic: kromosomski nabor somatskih celic je diploiden (2n2c), gamete pa haploidne (nc); gamete se ne delijo; spolne celice, predvsem jajčeca, večje od somatske celice; jajčece vsebuje veliko hranilnih snovi, sperma vsebuje malo (praktično odsotna); gamete imajo v primerjavi s somatskimi celicami spremenjeno razmerje med jedrom in citoplazmo (v jajčecu zavzema jedro bistveno večjo prostornino kot citoplazma, pri semenčici pa obratno, jedro pa ima enake dimenzije kot v jajčecu). Sperma ima aktivno vlogo pri oploditvi. Zato je majhen in mobilen (pri živalih). Jajčece ne prinese samo lastnega nabora kromosomov v zigoto, ampak tudi zagotovi razvoj zarodka na zgodnje faze. Zato je velike velikosti in praviloma vsebuje veliko zalogo hranilnih snovi.

Organizacija živalskih jajc. Velikost jajc je zelo različna - od nekaj deset mikrometrov do nekaj centimetrov (človeško jajce je veliko približno 100 mikronov, nojevo jajce, ki ima dolžino z lupino približno 155 mm, je tudi jajce). Jajčna celica ima številne membrane, ki se nahajajo na vrhu plazemske membrane in hranijo hranila. Pri sesalcih imajo jajčeca cono pellucida, na vrhu katere je corona radiata, plast folikularnih celic.

Količina hranilnih snovi, nakopičenih v jajčecu, je odvisna od pogojev, v katerih se razvija zarodek. Torej, če se razvoj jajčeca pojavi zunaj materinega telesa in vodi do nastanka velikih živali, potem lahko rumenjak predstavlja več kot 95% volumna jajčeca. Jajce sesalcev vsebuje manj kot 5% rumenjaka. Zaradi kopičenja hranilnih snovi jajčeca razvijejo polarnost. Nasprotna pola imenujemo vegetativni in živalski. Polarizacija se kaže v tem, da pride do spremembe lokacije jedra v celici (premika se proti živalskemu polu), pa tudi v porazdelitvi citoplazemskih vključkov (v mnogih jajcih se količina rumenjaka poveča od živalskega na vegetativni pol).

Organizacija semenčic. Dolžina človeške sperme je 50–60 mikronov. Funkcije sperme določajo tudi njeno zgradbo. Glavica je največji del semenčice, sestavljen iz jedra, ki ga obdaja tanek sloj citoplazma. Na sprednjem koncu glave je akrosom, del citoplazme s spremenjenim Golgijevim aparatom. Proizvaja encim, ki pomaga raztapljati membrane jajčeca. Na stičišču glave in srednjega dela nastane prestrezanje - vrat sperme, v katerem sta dva centriola. Za vratom je srednji del semenčice, ki vsebuje mitohondrije, in rep, ki ima strukturo, značilno za vse evkariontske bičke, in je organel gibanja semenčic. Energijo za gibanje zagotavlja hidroliza ATP, ki poteka v mitohondrijih srednjega dela sperme.

Gnojenje. Niz procesov, ki vodijo do zlitja moških in ženskih spolnih celic, združitve njihovih jeder in tvorbe zigote, ki povzroči nastanek novega organizma, se imenuje oploditev.

Razlikujemo med zunanjo oploditvijo, pri kateri pride do srečanja semenčic in jajčec v zunanjem okolju, in notranjo oploditvijo, pri kateri pride do srečanja semenčic in jajčec v ženskem genitalnem traktu.

Najpogosteje se semenčica popolnoma umakne v jajčece, včasih biček ostane zunaj in se zavrže. Od trenutka, ko semenčica prodre v jajčece, gamete prenehajo obstajati, saj tvorijo eno celico - zigoto. Glede na število semenčic, ki med oploditvijo prodrejo v jajčece, jih ločimo na: monospermijo - oploditev, pri kateri v jajčece prodre samo ena semenčica (najpogostejša oploditev) in polispermijo - oploditev, pri kateri v jajčece prodre več semenčic. Toda tudi v tem primeru se jedro samo enega od semenčic spoji z jedrom jajčeca, preostala jedra pa so uničena.

Mejoza

Prva mejotska delitev.

1. Profaza I.

Kromosomska spirala. Ločimo lahko, da je vsak kromosom sestavljen iz dveh kromatid, ki sta med seboj povezani v centromeri.

Homologni kromosomi se približajo drug drugemu, se povežejo po vsej dolžini in zasukajo – ta proces imenujemo konjugacija. Nato pride do izmenjave identičnih ali homolognih regij (izmenjava genov) – crossing over.

Po konjugaciji se kromosoma ločita.

2. Metafaza I.

Kromosomi so pritrjeni na filamente vretena s svojimi centromerami in se nahajajo v ekvatorialni ravnini.

3. Anafaza I.

Do polov celice gredo polovice vsakega kromosoma, vključno z vsakim kromosomom, ki vključuje eno kromatido, kot pri mitozi, in celimi kromosomi, od katerih je vsak sestavljen iz 2 kromatid. Posledično le eden od vsakega para homolognih kromosomov vstopi v hčerinsko celico.

Število kromosomov se zmanjša za polovico, kromosomski nabor postane haploiden.

4. Telofaza I.

Jedrska ovojnica nastaja dolgo časa. Ker se posamezni kromosomi haploidnih hčerinskih celic še naprej podvajajo, med interfazo med prvo in drugo mejotsko delitvijo ne pride do podvajanja DNK. Celice nastanejo kot rezultat 1. delitve zorenja, razlikujejo se po sestavi očetovskih in materinih kromosomov in s tem po naboru genov.

Na primer, vse človeške celice, vključno s primordialnimi zarodnimi celicami, vsebujejo 46 kromosomov. Od tega jih je 23 prejel od očeta in 23 od matere. Po 1. mejotski delitvi vstopi v spermatocite in jajčne celice samo 23 kromosomov - po en kromosom iz vsakega para homolognih kromosomov. Vendar pa zaradi naključnosti razhajanja očetovskih in materinih kromosomov v anafazi I nastale celice prejmejo široko paleto kombinacij starševskih kromosomov. Na primer, eden od njih ima lahko 3 očetove in 20 materinih kromosomov, drugi 10 očetovih in 12 materinih, tretji 20 očetovih in 3 materine itd. Število možnih kombinacij je zelo veliko.

torej mejoza – osnova kombinacijske genotipske variabilnosti.

Druga mejotska delitev.

V splošnem poteka enako kot običajna mitotična delitev, le da je celica, ki se deli, haploidna.

Profaza II

Kromosomi se spiralizirajo in nastane vreteno.

Metafaza II

Kromosomi se nahajajo v ekvatorialni ravnini celice, vretenasti filamenti so pritrjeni na centomere.

Anafaza II.

Kromatide se premikajo proti polom celice.

Toplotna faza II.

to. Iz prvotne primarne zarodne celice so nastale štiri haploidne celice s kromosomskim naborom.

Bistvo obdobja zorenja je, da se v zarodnih celicah število kromosomov prepolovi.

Biološki pomen 2. mejotske delitve je, da se količina DNK uskladi s kromosomskim naborom.

Pri moških Vse štiri haploidne celice nastanejo kot posledica mejoze in se nato spremenijo v gamete - semenčice.

Pri ženskah Zaradi neenakomerne mejoze samo ena celica proizvede jajčece, sposobno življenja. Ostale tri celice so precej manjše, spremenijo se v tako imenovane usmerjevalne ali reducirne celice, ki kmalu odmrejo. Biološki pomen tega je potreba, da se v eni celici ohranijo vsa rezervna hranila, ki bodo potrebna za razvoj bodočega zarodka.

1.Kakšno razmnoževanje imenujemo spolno?

2. Kakšne so prednosti spolnega razmnoževanja pred nespolnim razmnoževanjem?

3. Katere so glavne faze pri nastajanju jajčec in semenčic?

4. Ime značilne značilnosti mejoza in mitoza.

5. Kateri proces imenujemo konjugacija?

6. Kateri postopek se imenuje crossing over?

7.Kakšen je biološki pomen mejoze?

Tema 15. Individualni razvoj organizmi: embrionalno obdobje

Kakšen je biološki pomen mitoze

Svetlana Siščenko

Genetska stabilnost. Kot rezultat mitoze nastaneta dve jedri, od katerih vsako vsebuje enako število kromosomov, kot jih je bilo v matičnem jedru. Ti kromosomi izhajajo iz starševskih kromosomov z natančno replikacijo DNK, zato njihovi geni vsebujejo popolnoma enake dedne informacije. Hčerinske celice so genetsko enake matični celici, zato mitoza ne more spremeniti genetske informacije. Zato so celične populacije (kloni), pridobljene iz starševskih celic, genetsko stabilne.
Višina. Zaradi mitoze se poveča število celic v telesu (proces, znan kot hiperplazija), kar je eden glavnih mehanizmov rasti.
Nespolno razmnoževanje, regeneracija in zamenjava celic. Številne vrste živali in rastlin se razmnožujejo nespolno samo z mitotično delitvijo celic. Poleg tega mitoza zagotavlja regeneracijo izgubljenih delov (na primer nog pri rakih) in nadomeščanje celic, kar se tako ali drugače zgodi pri vseh večceličnih organizmih.

Angelina

MITOZA je glavna oblika celične delitve, katere bistvo je enakomerna porazdelitev kromosomov med hčerinskimi celicami; delitev celic je nespolna (somatske celice), nastaneta dve hčerinski celici z nizom kromosomov 2n

Napiši kaj je bistvo mitoze. Kakšen je njegov biološki pomen?

Pomoč pri domači nalogi! prosim!

Najpomembnejša sestavina celičnega cikla je mitotični (proliferativni) cikel. Je kompleks medsebojno povezanih in usklajenih pojavov med celično delitvijo, pa tudi pred in po njej. Mitotski cikel je niz procesov, ki potekajo v celici od ene delitve do druge in se končajo s tvorbo dveh celic naslednje generacije. Poleg tega koncept življenski krog vključuje tudi obdobje, ko celica opravlja svoje funkcije, in obdobja počitka. V tem času je nadaljnja usoda celice negotova: celica se lahko začne deliti (vstopi v mitozo) ali se začne pripravljati na opravljanje določenih funkcij.
Biološka spoznanja o mitozi so, da zagotavlja dedni prenos lastnosti in lastnosti v nizu celičnih generacij med razvojem večceličnega organizma. Zaradi natančne in enakomerne porazdelitve kromosomov med mitozo so vse celice enega organizma genetsko enake.
Mitotična celična delitev je osnova vseh oblik nespolnega razmnoževanja tako pri enoceličnih kot pri večceličnih organizmih. Mitoza določa najpomembnejše življenjske pojave: rast, razvoj in obnovo tkiv in organov ter nespolno razmnoževanje organizmov.
http://xn--90aeobapscbe.xn--p1ai/Educational-materials/Cell-division/41-Mitosis-its-phases-biological-significance

Irina

Kaj je bistvo mitoze? kakšen je njegov biološki pomen?
Metoza je glavna oblika celične delitve, katere bistvo je enakomerna porazdelitev kromosomov med hčerinskimi celicami. Biološki pomen metoze. Metoza je osnova rasti in vegetativnega razmnoževanja vseh organizmov, ki imajo enukriotsko jedro. Zagotavlja stalnost števila kromosomov v vseh celicah telesa.

Mitoza(iz gr. mitos - nit) ali posredna delitev je glavna metoda delitve evkariontskih celic. Mitoza je delitev jedra, ki povzroči nastanek dveh hčerinskih jeder, od katerih ima vsako popolnoma enak nabor kromosomov kot starševsko jedro. Jedrski delitvi običajno sledi delitev same celice, zato se izraz "mitoza" pogosto uporablja za delitev celotne celice.

Mitozo sta v sporah praproti, preslice in mahov prvič opazila G. E. Russov, učitelj na Univerzi v Dorpatu leta 1872, in ruski znanstvenik I. D. Čistjakov leta 1874. Podrobne študije obnašanja kromosomov pri mitozi je opravil dr. Nemški botanik E. Strassburger v letih 1876 -1879 o rastlinah in nemškega histologa W. Flemminga 1882 o živalih.

Mitoza je neprekinjen proces, vendar ga biologi zaradi lažjega preučevanja razdelijo na štiri stopnje, odvisno od tega, kako kromosomi v tem trenutku izgledajo pod svetlobnim mikroskopom. Mitozo delimo na profazo, metafazo, anafazo in telofazo.

IN profaza pride do krajšanja in zadebelitve kromosomov zaradi njihove spiralizacije. V tem času so dvojni kromosomi sestavljeni iz dveh med seboj povezanih sestrskih kromatid. Do podvajanja kromosomov je prišlo v S-obdobju interfaze. Hkrati s spiralizacijo kromosomov jedro izgine in jedrska membrana se fragmentira (razpade v ločene rezervoarje). Po propadu jedrske membrane ležijo kromosomi prosto in naključno v citoplazmi.

V profazi se centrioli (v tistih celicah, kjer obstajajo) razhajajo do celičnih polov. Na koncu profaze se začne oblikovati vreteno, ki nastane iz mikrotubulov s polimerizacijo proteinskih podenot.

Iz centriolov začnejo nastajati mikrotubuli.

IN metafaza zaključi se nastanek cepitvenega vretena, ki ga sestavljata dve vrsti kromosomskih mikrotubulov, ki se vežejo na centromere kromosomov, in centrosomskih (polarnih) mikrotubulov, ki se raztezajo od pola do pola celice. Vsak dvojni kromosom se pritrdi na vretenaste mikrotubule. Zdi se, kot da mikrotubule potiskajo kromosome do ekvatorja celice, to je, da se nahajajo na enaki razdalji od polov. Ležijo v isti ravnini in tvorijo t.i ekvatorialna ali metafazna plošča. V metafazi je jasno vidna dvojna struktura kromosomov, povezanih le na centromeri. V tem obdobju je enostavno prešteti število kromosomov in preučiti njihove morfološke značilnosti.

IN anafaza Hčerinski kromosomi se s pomočjo vretenastih mikrotubulov raztegnejo do polov celice. Med gibanjem se hčerinski kromosomi upognejo nekako kot lasnica, katere konci so obrnjeni proti ekvatorju celice. Tako se v anafazi kromatide kromosomov, podvojenih v interfazi, razhajajo do polov celice. V tem trenutku celica vsebuje dva diploidna kompleta kromosomov.

IN telofaza pride do procesov, ki so nasprotni tistim, ki jih opazimo v profazi: začne se despiralizacija (odvijanje) kromosomov, ti nabreknejo in postanejo težko vidni pod mikroskopom. Okrog kromosomov na vsakem polu se iz membranskih struktur citoplazme oblikuje jedrska ovojnica, v jedrih pa se pojavijo nukleoli. Fisijsko vreteno je uničeno.

V fazi telofaze se citoplazma loči (citotomija), da nastaneta dve celici.V živalskih celicah začne plazemska membrana vdirati v območje, kjer je bil vretenski ekvator. Zaradi invaginacije nastane neprekinjena brazda, ki obkroža celico vzdolž ekvatorja in postopoma deli eno celico na dve.

V rastlinskih celicah v območju ekvatorja nastane sodčasta tvorba iz ostankov vretenastih filamentov - fragmoplast. V to področje iz celičnih polov, ki se zlivajo med seboj, rinejo številni vezikli Golgijevega kompleksa. Vsebina veziklov tvori celično ploščo, ki celico deli na dve hčerinski celici, membrana Golgijevih veziklov pa tvori manjkajoče citoplazemske membrane teh celic. Nato se elementi celične membrane odložijo na celično ploščo s strani vsake od hčerinskih celic.

Zaradi mitoze iz ene celice nastaneta dve hčerinski celici z enakim naborom kromosomov kot v matični celici.

Biološki pomen mitoze Tako je sestavljen iz popolnoma enake porazdelitve med hčerinskimi celicami materialnih nosilcev dednosti - molekul DNK, ki sestavljajo kromosome. Zahvaljujoč enakomerni porazdelitvi repliciranih kromosomov se organi in tkiva po poškodbi obnovijo. Mitotična celična delitev je tudi citološka osnova za nespolno razmnoževanje organizmov.

Mitoza. Njegovo bistvo, faze, biološki pomen. Amitoza.

Mitoza(iz grškega mitos - nit), ali kariokineza (grško karyon - jedro, kinesis - gibanje) ali posredna delitev. To je proces, med katerim pride do kondenzacije kromosomov in se hčerinski kromosomi enakomerno porazdelijo med hčerinske celice. Mitoza vključuje pet faz: profazo, prometafazo, metafazo, anafazo in telofazo. IN profaza kromosomi se zgostijo (zvijejo), postanejo vidni in se razporedijo v obliki krogle. Centrioli se razdelijo na dvoje in se začnejo premikati proti celičnim polom. Med centrioli se pojavijo filamenti, sestavljeni iz proteina tubulina. Pride do tvorbe mitotičnega vretena. IN prometafaza jedrska membrana razpade na majhne fragmente in kromosomi, potopljeni v citoplazmo, se začnejo premikati proti ekvatorju celice. V metafazi kromosomi so nameščeni na ekvatorju vretena in postanejo maksimalno zgoščeni. Vsak kromosom je sestavljen iz dveh kromatid, ki sta med seboj povezani s centromerami, konci kromatid pa se razhajajo in kromosoma prevzameta X-oblika. V anafazi hčerinski kromosomi (nekdanje sestrske kromatide) se premaknejo na nasprotna pola. Domneva, da se to doseže s kontrakcijo filamentov vretena, ni potrjena.

Številni raziskovalci podpirajo hipotezo o drsečih filamentih, po kateri sosednji vretenasti mikrotubuli medsebojno delujejo in kontraktilne beljakovine vlečejo kromosome proti polom. V telofazi hčerinski kromosomi dosežejo pole, despiralno, nastane jedrska ovojnica in obnovi se interfazna struktura jeder. Nato pride do delitve citoplazme - citokineza. V živalskih celicah se ta proces kaže v zožitvi citoplazme zaradi umika plazemske membrane med dvema hčerinskima jedroma, v rastlinskih celicah pa se majhni EPS vezikli združijo in nastanejo iz notranjosti citoplazme. celična membrana. Celulozna celična stena nastane zaradi izločka, ki se kopiči v diktiosomih.

Trajanje posamezne faze mitoze je različno - od nekaj minut do več sto ur, kar je odvisno tako od zunanjih kot notranji dejavniki in vrsto tkanin.

Kršitev citotomije vodi v nastanek večjedrnih celic. Če je razmnoževanje centriolov moteno, lahko pride do multipolarnih mitoz.

Amitoza

To je neposredna delitev celičnega jedra, ki ohranja medfazno strukturo. V tem primeru se kromosomi ne zaznajo, ne pride do tvorbe vretena in njihove enakomerne porazdelitve. Jedro je s zožitvijo razdeljeno na relativno enake dele. Citoplazma se lahko deli s zožitvijo in takrat nastaneta dve hčerinski celici, lahko pa se ne deli in takrat nastanejo dvojedrne ali večjedrne celice.

Amitoza kot način delitve celic se lahko pojavi v diferencirana tkiva, denimo skeletne mišice, celice kože ter tudi v patološke spremembe tkiva. Vendar ga nikoli ne najdemo v celicah, ki morajo ohraniti popolne genetske informacije.

11. Mejoza. Faze, biološki pomen.

Mejoza(grško mejoza - zmanjšanje) - metoda delitve diploidnih celic s tvorbo štirih hčerinskih haploidnih celic iz ene materinske diploidne celice. Mejoza je sestavljena iz dveh zaporednih jedrnih delitev in kratke interfaze med njima.Prva delitev je sestavljena iz profaze I, metafaze I, anafaze I in telofaze I.

V profazi I parni kromosomi, od katerih je vsak sestavljen iz dveh kromatid, se približajo drug drugemu (ta proces se imenuje konjugacija homolognih kromosomov), prečkajo (prečkajo), tvorijo mostove (chiasmata) in nato izmenjujejo odseke. Crossing over vključuje rekombinacijo genov. Po crossing overju se kromosomi ločijo.

V metafazi I seznanjeni kromosomi se nahajajo vzdolž ekvatorja celice; vretenaste niti so pritrjene na vsak kromosom.

V anafazi I bikromatidni kromosomi se razhajajo do celičnih polov; v tem primeru se število kromosomov na vsakem polu zmanjša za polovico tistega v matični celici.

Nato pride telofaza I– nastaneta dve celici s haploidnim številom bikromatidnih kromosomov; Zato prvo delitev mejoze imenujemo redukcija.

Telofazi I sledi kratka interfaza(v nekaterih primerih sta telofaza I in interfaza odsotni). V interfazi med dvema delitvama mejoze ne pride do podvajanja kromosomov, ker vsak kromosom je že sestavljen iz dveh kromatid.

Druga delitev mejoze se od mitoze razlikuje le po tem, da jo izvajajo celice s haploidnim nizom kromosomov; v drugi delitvi je profaza II včasih odsotna.

V metafazi II bikromatidni kromosomi se nahajajo vzdolž ekvatorja; postopek je v teku v dveh hčerinskih celicah hkrati.

V anafazi II Enokromatidni kromosomi se premaknejo na poli.

V telofazi II v štirih hčerinskih celicah nastanejo jedra in pregrade (v rastlinskih celicah) ali zožitve (v živalskih celicah). Kot rezultat druge delitve mejoze nastanejo štiri celice s haploidnim nizom kromosomov (1n1c); druga delitev se imenuje ekvacionalna (izenačenje) (slika 18). To so gamete pri živalih in ljudeh ali trosi pri rastlinah.

Pomen mejoze je v tem, da se ustvari haploidna garnitura kromosomov in pogoji za dedna variabilnost zaradi crossing overja in verjetnostne kromosomske divergence

12.Gametogeneza: ovo - in spermatogeneza.

gametogeneza- proces nastajanja jajčec in semenčic.

Spermatogeneza- iz grščine sperma, gen. n. spermatos - seme in ... geneza), nastanek diferenciranih moških zarodnih celic - semenčic; pri ljudeh in živalih - v testisih, v nižjih rastlinah - v anteridiju.

Pri večini višjih rastlin se semenčice tvorijo v cvetnem prahu, pogosteje imenovanem semenčice. Spermatogeneza se začne sočasno z aktivnostjo testisa pod vplivom spolnih hormonov med puberteto v adolescenci in nato poteka neprekinjeno (pri večini moških skoraj do konca leta). življenje), ima jasen ritem in enakomerno intenzivnost. Spermatogonije, ki vsebujejo dvojni niz kromosomov, se delijo z mitozo, kar vodi do nastanka naslednjih celic - spermatocitov prvega reda. Nadalje, kot rezultat dveh zaporednih delitev (mejotske delitve), nastanejo spermatociti 2. reda in nato spermatide (celice spermatogeneze neposredno pred spermo). Med temi delitvami se število kromosomov prepolovi. Spermatide se ne delijo, vstopijo v končno obdobje spermatogeneze (obdobje nastajanja semenčic) in se po dolgi fazi diferenciacije spremenijo v semenčice. To se zgodi tako, da se celica postopoma razteza, spreminja, podaljšuje njeno obliko, zaradi česar celično jedro Spermatid tvori glavo semenčice, membrana in citoplazma pa tvorita vrat in rep. V zadnji fazi razvoja so glave semenčic tesno ob Sertolijevih celicah in od njih prejemajo hrano do popolnega zorenja. Po tem semenčice, ki so že zrele, vstopijo v lumen testikularnega tubula in nato v epididimis, kjer se kopičijo in izločijo iz telesa med ejakulacijo.

Oogeneza- proces razvoja ženskih spolnih celic, ki se konča s tvorbo jajc. Med ženskim menstrualni ciklus Dozori le eno jajčece. Proces oogeneze je v osnovi podoben spermatogenezi in prav tako poteka skozi več stopenj: razmnoževanje, rast in zorenje. V jajčniku nastanejo jajčeca, ki se razvijejo iz nezrelih zarodnih celic - oogonije, ki vsebujejo diploidno število kromosomov. Oogonija je tako kot spermatogonija podvržena zaporedni mitotiki

delitve, ki se zaključijo do rojstva ploda.Nato nastopi obdobje rasti oogonije, ko jih imenujemo oociti prvega reda. Obdani so z eno plastjo celic – granulozno membrano – in tvorijo tako imenovane primordialne folikle. Ženski plod na predvečer rojstva vsebuje približno 2 milijona teh foliklov, vendar le približno 450 od njih doseže stopnjo oocitov drugega reda in zapusti jajčnik med ovulacijo. Zorenje jajčne celice spremljata dve zaporedni delitvi, ki vodita do

zmanjšanje števila kromosomov v celici za polovico. Kot rezultat prve delitve mejoze nastane velik oocit drugega reda in prvo polarno telo, po drugi delitvi pa zrel, sposoben oploditve in nadaljnjega

razvoj jajčeca s haploidnim naborom kromosomov in drugim polarnim telescem. Polarna telesca so majhne celice, ki nimajo nobene vloge pri oogenezi in so sčasoma uničene.

13.kromosomi. Njihovo kemična sestava, nadmolekularna organizacija (nivoji pakiranja DNK).

V biologiji je veliko zanimivih in skrivnostnih tem, ena izmed njih je zgradba celice in njeni življenjski procesi. V spoznanjih o celici delitev upravičeno velja za najbolj intriganten dogodek. Kaj je mitoza (delitev), kaj je njeno bistvo in pomen? O tem govori ta članek.

Vrste razmnoževanja celic

Razmnoževanje je sestavni del vsega življenja na našem planetu. Ta lastnost je lastna vsem živim organizmom in celicam kot najmanjšim strukturna enota telo. Označite naslednje vrste celična delitev:

celični cikel

Za razmnoževanje celic je potrebna replikacija (podvojitev) DNA, saj je le tako mogoče celico preprosto razdeliti na dve enaki hčerinski celici. To je mitoza (mitoza, iz grščine mitos - nit) - je način delitve celic z natančno delitvijo genetskega materiala med hčerinskimi celicami. V tem primeru sta proces podvajanja genskega materiala in njegove porazdelitve med hčerinskimi celicami časovno ločena.

Obdobje pred celično mitozo se imenuje interfaza. V tem obdobju pride do replikacije DNK.

Obdobja med celično delitvijo (mitozo) ali celično smrtjo imenujemo celični cikel.

Interfazno obdobje je najdaljše v celičnem ciklu. Vključuje kopičenje energijskih in strukturnih komponent, ki bodo potrebne za delitev, in sintezo nukleotidov, potrebnih za replikacijo deoksiribonukleinskih kislin.

Citologija procesa

Tvorba dveh enakih matičnih celic je mitoza. Ta vrsta delitve je značilna za vse somatske celice večceličnega organizma in je postala ena od metod nespolnega razmnoževanja enoceličnih organizmov. Proces mitoze je razdeljen na štiri faze, ki si sledijo ena za drugo. Faze so ločene glede na fizikalno-kemijsko stanje citoplazme in lokacijo ter videz kromosomi. Trajanje in značilnosti teh faz se razlikujejo za različne vrste celic, vendar zaporedje in glavne značilnosti ostanejo nespremenjene za katero koli mitozo. Kaj so stopnje te vrste delitve in kakšne so njihove razlike, bomo razmislili še naprej.

Prva faza je profaza

Na tej stopnji pride do spiralizacije kromosomov (kondenzacija in zbijanje), ki so se v interfazi podvojili. Na tej stopnji postanejo kromosomi vidni pod svetlobnim mikroskopom. Citoplazma celice postane viskozna, jedrske membrane so uničene in centrioli tvorijo vreteno - sistem mikrotubulov iz beljakovine tubulina, ki se razteza od polov celice do njenega ekvatorja. Vreteno je tisto, ki bo odgovorno za jasno razhajanje kromosomov.

Metafaza in anafaza sta naslednji stopnji mitoze

Kaj se zgodi potem? Ti dve fazi veljata za najpomembnejši med celično delitvijo. V metafazi se kromosomi razporedijo vzdolž ekvatorja celice in tvorijo ekvatorialno ploščo, ki jo imenujemo matična zvezda. Vsak kromosom je s svojimi centromerami pritrjen na mikrotubule vretena. V anafazi se niti miofibril, ki fiksirajo vreteno, začnejo krčiti in raztezati kromatide proti polom celice. Anafaza se imenuje stopnja hčerinskih zvezd. Pred koncem anafaze se na vsakem polu sestavi diploidna garnitura kromosomov.

Končna faza mitoze

Imenuje se telofaza. Na tej stopnji se začne proces citokineze – fizična delitev celice. Kromosomi na polih se despiralno (odvijejo in vežejo na beljakovine), nastane jedrska membrana in zožitev, ki bo celico razdelila na dvoje. U rastlinska celica ta zožitev nastane iz znotrajcelične plošče, v živalskih celicah pa pride do delitve zaradi tvorbe cepitvene brazde.

Trajanje faz in regulacija procesa

Trajanje takšne delitve se razlikuje glede na različni tipi celice. V živalskih celicah traja 30-60 minut, v rastlinskih celicah - 2-3 ure. Tudi trajanje faz mitoze je različno in je odvisno od številnih dejavnikov (velikosti celice, ploidnosti, okoljskih razmer). Vendar pa so delitvene faze, povezane s sintezo snovi, daljše - pro- in telofaza. Na primer, v celicah sesalcev mitotična profaza traja 25-30 minut, metafaza in anafaza trajata približno 15 minut, telofaza pa lahko traja do 40 minut. Pri večceličnih organizmih je mitotična aktivnost celic nadzorovana nevrohumoralno. Pri tem sodelujejo živčni sistem in organskih hormonov notranje izločanje(na primer nadledvične žleze, hipofize, ščitnice in spolnih hormonov). V primeru kršitve nevrohumoralna regulacija pride do spremembe mitotske aktivnosti, ki jo opazimo v celicah različni tumorji.

Kritične točke

Celični cikel je težak proces, ki zahteva strog nadzor s strani celice. Faze je treba dokončati strogo eno za drugo, pri čemer je pomemben popoln zaključek prejšnje. Kontrolne točke so točke, ki zagotavljajo prehod v naslednje faze in zagotavljajo točnost prenosa informacij. V celičnem ciklusu so tri takšne točke.

Prvi je začetek procesa replikacije DNK in priprava na delitev. Če na tej točki pride do motenj, bo to vodilo do zlomov DNK in motenj celovitosti kromosomov.

Drugi je preverjanje kakovosti in popolnosti replikacije dednega materiala. V primeru motenj na tem mestu je kariotip celic moten.

Tretji je začetek anafaze mitoze, ko naj bi prišlo do razhajanja kromosomov do polov.

Preučevanje procesov, ki se pojavljajo na teh točkah, bo pomagalo izboljšati metode regeneracije tkiv in organov, najti načine za preprečevanje motenj celičnega cikla in preprečiti nenadzorovano delitev celic. Motnje celičnega ciklusa in patološka mitoza so lahko tudi posledica izpostavljenosti strupom ali toksinom, ekstremni dejavniki(pregretje, kisikovo stradanje, ionizirajoče sevanje). Patološko mitozo lahko povzroči tudi virusne okužbe.

Biološki pomen mitoze

Ta vrsta celične delitve zagotavlja natančen prenos dednih informacij v nizu zaporednih celičnih ciklov. Ta prenos ohranja kariotip (nabor kromosomov) organizmov posamezne vrste in stabilnost vrste v procesu evolucije (zgodovinskega razvoja).

Vse somatske celice večceličnega organizma se mitotično delijo, kar zagotavlja rast organizma. Poleg tega je pomen mitoze zagotavljanje regeneracije tkiv in organov ter zamenjava celic. na primer kostni mozeg nenehno obnavlja sestavo krvnih celic.

Mnoge živali in rastline so izbrale ravno to metodo nespolnega razmnoževanja (enocelični, coelenterati in ne samo). Naravni dokaz popolne istovetnosti z mitozo nastalih celic sta enojajčna dvojčka, ki izvirata iz iste zigote, razdeljene z mitozo v zgodnjih fazah embrionalnega razvoja.