4 fázy mitózy. Etapy (fázy) mitózy

Vývoj a rast živých organizmov nie je možný bez procesu delenia buniek. V prírode existuje niekoľko typov a spôsobov delenia. V tomto článku si stručne a jasne povieme o mitóze a meióze, vysvetlíme hlavný význam týchto procesov a predstavíme si, v čom sa líšia a v čom sú si podobné.

Mitóza

Proces nepriameho delenia alebo mitózy sa najčastejšie vyskytuje v prírode. Je základom pre delenie všetkých existujúcich nereprodukčných buniek, a to svalových, nervových, epitelových a iných.

Mitóza pozostáva zo štyroch fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Hlavnou úlohou tohto procesu je rovnomerná distribúcia genetického kódu z rodičovskej bunky do dvoch dcérskych buniek. Bunky novej generácie sú zároveň jedna k jednej podobne ako tie materské.

Ryža. 1. Schéma mitózy

Čas medzi deliacimi procesmi je tzv medzifázou . Najčastejšie je interfáza oveľa dlhšia ako mitóza. Toto obdobie je charakteristické:

• syntéza molekúl proteínu a ATP v bunke;
• duplikácia chromozómov a tvorba dvoch sesterských chromatidov;
• zvýšenie počtu organel v cytoplazme.

meióza

Delenie zárodočných buniek sa nazýva meióza, je sprevádzané znížením počtu chromozómov na polovicu. Zvláštnosťou tohto procesu je, že prebieha v dvoch etapách, ktoré na seba plynule nadväzujú.

TOP 4 článkyktorí čítajú spolu s týmto

Interfáza medzi dvoma štádiami meiotického delenia je taká krátka, že je prakticky nepostrehnuteľná.

Ryža. 2. Schéma meiózy

Biologický význam meiózy je tvorba čistých gamét, ktoré obsahujú haploidný, inými slovami jedinú sadu chromozómov. Diploidia sa obnoví po oplodnení, to znamená fúzii materských a otcovských buniek. V dôsledku fúzie dvoch gamét sa vytvorí zygota s úplnou sadou chromozómov.

Zníženie počtu chromozómov počas meiózy je veľmi dôležité, pretože inak by sa počet chromozómov s každým delením zvyšoval. Vďaka redukčnému deleniu sa zachováva konštantný počet chromozómov.

Porovnávacie charakteristiky

Rozdiel medzi mitózou a meiózou je v trvaní fáz a procesov, ktoré sa v nich vyskytujú. Nižšie vám ponúkame tabuľku „Mitóza a meióza“, ktorá ukazuje hlavné rozdiely medzi týmito dvoma spôsobmi delenia. Fázy meiózy sú rovnaké ako fázy mitózy. Viac o podobnostiach a rozdieloch medzi týmito dvoma procesmi sa dozviete v porovnávacom popise.

Ryža. 3. Porovnávací diagram mitózy a meiózy

Čo sme sa naučili?

V prírode sa delenie buniek líši v závislosti od ich účelu. Napríklad nereprodukčné bunky sa delia mitózou a pohlavné bunky - meiózou. Tieto procesy majú v niektorých fázach podobné vzorce delenia. Hlavným rozdielom je prítomnosť počtu chromozómov vo vytvorenej novej generácii buniek. Takže počas mitózy má novovytvorená generácia diploidnú sadu a počas meiózy haploidnú sadu chromozómov. Líši sa aj načasovanie štiepnych fáz. Oba spôsoby delenia zohrávajú v živote organizmov obrovskú úlohu. Bez mitózy neprebieha ani jedna obnova starých buniek, reprodukcia tkanív a orgánov. Meióza pomáha udržiavať konštantný počet chromozómov v novovytvorenom organizme počas reprodukcie.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.3. Celkový počet získaných hodnotení: 4199.

Mitóza, jej fázy, biologický význam

Najdôležitejšou zložkou bunkového cyklu je mitotický (proliferatívny) cyklus. Ide o komplex vzájomne súvisiacich a koordinovaných javov počas delenia buniek, ako aj pred a po ňom. Mitotický cyklus je súbor procesov prebiehajúcich v bunke od jedného delenia k ďalšiemu a končiaci vytvorením dvoch buniek ďalšej generácie. Okrem toho pojem životný cyklus zahŕňa aj obdobie, počas ktorého bunka plní svoje funkcie a obdobia odpočinku. V tomto čase je ďalší bunkový osud neistý: bunka sa môže začať deliť (vstúpi do mitózy) alebo sa začne pripravovať na vykonávanie špecifických funkcií.

Hlavné štádiá mitózy.

1. Reduplikácia (samoduplikácia) genetickej informácie materskej bunky a jej rovnomerné rozdelenie medzi dcérske bunky. To je sprevádzané zmenami v štruktúre a morfológii chromozómov, v ktorých je sústredených viac ako 90 % informácií eukaryotickej bunky.

2. Mitotický cyklus pozostáva zo štyroch po sebe nasledujúcich období: presyntetický (alebo postmitotický) G1, syntetický S, postsyntetický (alebo premitotický) G2 a samotná mitóza. Predstavujú autokatalytickú medzifázu (prípravné obdobie).

Fázy bunkového cyklu:

1) presyntetický (G1). Vyskytuje sa bezprostredne po delení buniek. Syntéza DNA ešte neprebehla. Bunka aktívne rastie a ukladá látky potrebné na delenie: proteíny (históny, štrukturálne proteíny, enzýmy), RNA, molekuly ATP. Dochádza k deleniu mitochondrií a chloroplastov (t.j. štruktúr schopných samoreprodukcie). Organizačné znaky medzifázovej bunky sa obnovia po predchádzajúcom rozdelení;

2) syntetický (S). Genetický materiál sa duplikuje prostredníctvom replikácie DNA. Dochádza k nej semikonzervatívnym spôsobom, keď sa dvojzávitnica molekuly DNA rozchádza na dva reťazce a na každom z nich sa syntetizuje komplementárny reťazec.

Výsledkom sú dva identické dvojité závitnice DNA, z ktorých každý pozostáva z jedného nového a jedného starého vlákna DNA. Množstvo dedičného materiálu sa zdvojnásobí. Okrem toho pokračuje syntéza RNA a proteínov. Tiež malá časť mitochondriálnej DNA podlieha replikácii (hlavná časť je replikovaná v období G2);

3) postsyntetický (G2). DNA už nie je syntetizovaná, ale defekty vzniknuté pri jej syntéze v S perióde sú opravené (opravené). Taktiež sa akumuluje energia a živiny a pokračuje syntéza RNA a proteínov (hlavne jadra).

S a G2 priamo súvisia s mitózou, preto sú niekedy oddelené do samostatného obdobia – predprofázy.

Potom nastáva vlastná mitóza, ktorá pozostáva zo štyroch fáz. Proces delenia zahŕňa niekoľko po sebe nasledujúcich fáz a je to cyklus. Jeho trvanie je rôzne a vo väčšine buniek sa pohybuje od 10 do 50 hodín. V bunkách ľudského tela je trvanie samotnej mitózy 1-1,5 hodiny, perióda G2 interfázy je 2-3 hodiny, perióda S interfázy je 6-10. hodiny .

Etapy mitózy.

Proces mitózy je zvyčajne rozdelený do štyroch hlavných fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. 1–3). Keďže je kontinuálna, zmena fáz prebieha hladko - jedna nepozorovane prechádza do druhej.

Profázne sa zväčšuje objem jadra a v dôsledku spiralizácie chromatínu vznikajú chromozómy. Na konci profázy je jasné, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Jadierka a jadrová membrána sa postupne rozpúšťajú a chromozómy sa objavujú náhodne umiestnené v cytoplazme bunky. Centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky. Vytvára sa štiepne vreteno achromatínu, ktorého niektoré vlákna idú od pólu k pólu a niektoré sú pripojené k centromérom chromozómov. Obsah genetického materiálu v bunke zostáva nezmenený (2n2хр).

Charakteristika fáz mitózy

Medzi hlavné udalosti profázy patrí kondenzácia chromozómov vo vnútri jadra a vytvorenie deliaceho vretienka v cytoplazme bunky. Rozpad jadierka v profáze je charakteristickým, ale nie povinným znakom pre všetky bunky.

Bežne sa začiatok profázy považuje za moment objavenia sa mikroskopicky viditeľných chromozómov v dôsledku kondenzácie intranukleárneho chromatínu. Ku zhutneniu chromozómov dochádza v dôsledku viacúrovňového skrutkovania DNA. Tieto zmeny sú sprevádzané zvýšením aktivity fosforyláz, ktoré modifikujú históny priamo zapojené do zloženia DNA. V dôsledku toho transkripčná aktivita chromatínu prudko klesá, nukleárne gény sú inaktivované a väčšina nukleárnych proteínov disociuje. Kondenzujúce sesterské chromatidy v skorej profáze zostávajú párované po celej svojej dĺžke pomocou kohezínových proteínov, ale na začiatku prometafázy sa spojenie medzi chromatidami udržiava len v oblasti centroméry. Neskorou profázou sa na každej centromére sesterských chromatíd vytvoria zrelé kinetochory, ktoré sú potrebné na to, aby sa chromozómy prichytili k mikrotubulom vretienka v prometafáze.

Spolu s procesmi intranukleárnej kondenzácie chromozómov sa v cytoplazme začína vytvárať mitotické vreteno - jedna z hlavných štruktúr bunkového deliaceho aparátu, zodpovedná za distribúciu chromozómov medzi dcérske bunky. Na tvorbe deliaceho vretienka vo všetkých eukaryotických bunkách sa podieľajú polárne telieska, mikrotubuly a chromozómové kinetochory.

Začiatok tvorby mitotického vretienka v profáze je spojený s dramatickými zmenami v dynamických vlastnostiach mikrotubulov. Polčas rozpadu priemerného mikrotubulu sa zníži približne 20-krát z 5 minút na 15 sekúnd. Rýchlosť ich rastu sa však zvyšuje približne 2-krát v porovnaní s rovnakými medzifázovými mikrotubulami. Polymerizujúce plusové konce sú „dynamicky nestabilné“ a náhle sa menia z rovnomerného rastu na rýchle skracovanie, pri ktorom často dochádza k depolymerizácii celého mikrotubulu. Je pozoruhodné, že pre správne fungovanie mitotického vretienka je nevyhnutná určitá rovnováha medzi procesmi zostavovania a depolymerizácie mikrotubulov, keďže ani stabilizované, ani depolymerizované mikrotubuly vretienka nie sú schopné presúvať chromozómy.

Spolu s pozorovanými zmenami dynamických vlastností mikrotubulov, ktoré tvoria vretenové filamenty, sa v profáze vytvárajú deliace póly. Centrozómy replikované v S fáze sa rozchádzajú v opačných smeroch v dôsledku interakcie pólových mikrotubulov rastúcich smerom k sebe. Svojimi mínusovými koncami sú mikrotubuly ponorené do amorfnej substancie centrozómov a polymerizačné procesy prebiehajú od plusových koncov smerujúcich k ekvatoriálnej rovine bunky. V tomto prípade je pravdepodobný mechanizmus separácie pólov vysvetlený nasledovne: proteíny podobné dyneínu orientujú polymerizujúce plus konce polárnych mikrotubulov v paralelnom smere a proteíny podobné kinezínom ich naopak posúvajú smerom k deliacim pólom.

Paralelne s kondenzáciou chromozómov a tvorbou mitotického vretienka počas profázy dochádza k fragmentácii endoplazmatického retikula, ktoré sa rozpadá na malé vakuoly, ktoré sa potom rozchádzajú na perifériu bunky. Súčasne ribozómy strácajú spojenie s membránami ER. Cisterny Golgiho aparátu tiež menia svoju perinukleárnu lokalizáciu, pričom sa rozpadajú na jednotlivé diktyozómy distribuované v cytoplazme bez konkrétneho poradia.

Prometafáza

Prometafáza

Koniec profázy a začiatok prometafázy sú zvyčajne poznačené rozpadom jadrovej membrány. Množstvo lamina proteínov je fosforylovaných, v dôsledku čoho sa obal jadra fragmentuje na malé vakuoly a pórové komplexy miznú. Po deštrukcii jadrovej membrány sa chromozómy nachádzajú v jadrovej oblasti bez zvláštneho poradia. Čoskoro sa však všetci začnú hýbať.

V prometafáze sa pozoruje intenzívny, ale náhodný pohyb chromozómov. Spočiatku jednotlivé chromozómy rýchlo driftujú k najbližšiemu pólu mitotického vretienka rýchlosťou dosahujúcou 25 μm/min. V blízkosti deliacich pólov sa zvyšuje pravdepodobnosť interakcie novosyntetizovaných vretienkových mikrotubulov plus koncov s chromozómovými kinetochórmi. V dôsledku tejto interakcie sú kinetochorové mikrotubuly stabilizované pred spontánnou depolymerizáciou a ich rast čiastočne zabezpečuje odstránenie na ne naviazaného chromozómu v smere od pólu k ekvatoriálnej rovine vretienka. Na druhej strane chromozóm predbiehajú vlákna mikrotubulov vychádzajúcich z opačného pólu mitotického vretienka. Interakciou s kinetochórmi sa podieľajú aj na pohybe chromozómov. V dôsledku toho sa sesterské chromatidy spájajú s opačnými pólmi vretena. Sila vyvinutá mikrotubulami z rôznych pólov nielen stabilizuje interakciu týchto mikrotubulov s kinetochórmi, ale v konečnom dôsledku privádza každý chromozóm do roviny metafázovej platne.

V bunkách cicavcov sa prometafáza zvyčajne vyskytuje v priebehu 10-20 minút. U neuroblastov kobyliek trvá toto štádium len 4 minúty a u endospermu Haemanthus a fibroblastov mloka asi 30 minút.

Metafáza

Metafáza

Na konci prometafázy sú chromozómy umiestnené v ekvatoriálnej rovine vretienka v približne rovnakých vzdialenostiach od oboch pólov delenia a tvoria metafázovú platňu. Morfológia metafázovej platne v živočíšnych bunkách sa spravidla vyznačuje usporiadaným usporiadaním chromozómov: oblasti centroméry smerujú do stredu vretena a ramená smerujú k okraju bunky. V rastlinných bunkách chromozómy často ležia v rovníkovej rovine vretienka bez prísneho poriadku.

Metafáza zaberá významnú časť obdobia mitózy a vyznačuje sa relatívne stabilným stavom. Celý tento čas sú chromozómy držané v rovníkovej rovine vretena v dôsledku vyvážených napínacích síl kinetochorových mikrotubulov, ktoré vykonávajú oscilačné pohyby s nevýznamnou amplitúdou v rovine metafázovej platne.

V metafáze, ako aj počas iných fáz mitózy, pokračuje aktívna obnova vretienkových mikrotubulov intenzívnym zostavovaním a depolymerizáciou molekúl tubulínu. Napriek určitej stabilizácii zväzkov kinetochorových mikrotubulov dochádza k neustálemu opätovnému zostavovaniu interpolárnych mikrotubulov, ktorých počet dosahuje maximum v metafáze.

Na konci metafázy sa pozoruje jasné oddelenie sesterských chromatidov, medzi ktorými je spojenie zachované iba v centromerických oblastiach. Ramená chromatíd sú navzájom rovnobežné a medzera, ktorá ich oddeľuje, je jasne viditeľná.

Anafáza je najkratšia fáza mitózy, ktorá začína náhlou separáciou a následnou separáciou sesterských chromatidov smerom k opačným pólom bunky. Chromatidy sa rozchádzajú rovnomernou rýchlosťou dosahujúcou 0,5-2 µm/min a často nadobúdajú tvar V. Ich pohyb je poháňaný významnými silami, ktoré sa odhadujú na 10 dynov na chromozóm, čo je 10 000-násobok sily potrebnej na jednoduchý pohyb chromozómu cez cytoplazmu pozorovanou rýchlosťou.

Typicky, segregácia chromozómov v anafáze pozostáva z dvoch relatívne nezávislých procesov nazývaných anafáza A a anafáza B.

Anafáza A je charakterizovaná oddelením sesterských chromatidov k opačným pólom bunkového delenia. Za ich pohyb sú zodpovedné rovnaké sily, ktoré predtým držali chromozómy v rovine metafázovej platničky. Proces separácie chromatidov je sprevádzaný skrátením dĺžky depolymerizujúcich kinetochorových mikrotubulov. Navyše ich rozpad je pozorovaný hlavne v oblasti kinetochórov, od plusových koncov. Pravdepodobne je depolymerizácia mikrotubulov na kinetochóroch alebo v oblasti deliacich pólov nevyhnutnou podmienkou pre pohyb sesterských chromatidov, pretože ich pohyb sa zastaví pridaním taxolu alebo ťažkej vody, ktoré majú stabilizačný účinok na mikrotubuly. Mechanizmus, ktorý je základom segregácie chromozómov v anafáze A, zostáva neznámy.

Počas anafázy B sa samotné póly bunkového delenia rozchádzajú a na rozdiel od anafázy A k tomuto procesu dochádza v dôsledku zostavovania polárnych mikrotubulov z plusových koncov. Polymerizujúce antiparalelné vlákna vretena pri interakcii čiastočne vytvárajú silu odtláčajúcu póly od seba. Veľkosť relatívneho pohybu pólov v tomto prípade, ako aj stupeň prekrytia polárnych mikrotubulov v rovníkovej zóne bunky, sa medzi jednotlivcami rôznych druhov veľmi líšia. Okrem tlačných síl pôsobia na deliace póly ťahové sily z astrálnych mikrotubulov, ktoré vznikajú v dôsledku interakcie s dyneínovými proteínmi na plazmatickej membráne bunky.

Postupnosť, trvanie a relatívny príspevok každého z dvoch procesov, ktoré tvoria anafázu, môžu byť extrémne odlišné. V cicavčích bunkách teda anafáza B začína ihneď po začiatku divergencie chromatíd k opačným pólom a pokračuje, kým sa mitotické vretienko nepredĺži 1,5-2 krát v porovnaní s metafázou. V niektorých iných bunkách sa anafáza B začína až potom, čo chromatidy dosiahnu deliace póly. U niektorých prvokov sa počas anafázy B vreteno predĺži 15-krát v porovnaní s metafázou. Anafáza B v rastlinných bunkách chýba.

Telofáza

Telofáza

Telofáza sa považuje za konečnú fázu mitózy; za jej začiatok sa považuje okamih, keď sa oddelené sesterské chromatidy zastavia na opačných póloch bunkového delenia. V skorej telofáze sa pozoruje dekondenzácia chromozómov a následne zväčšenie ich objemu. V blízkosti zoskupených jednotlivých chromozómov začína fúzia membránových vezikúl, čím sa začína rekonštrukcia jadrového obalu. Materiálom na konštrukciu membrán novovzniknutých dcérskych jadier sú fragmenty pôvodne dezintegrovanej jadrovej membrány materskej bunky, ako aj prvky endoplazmatického retikula. V tomto prípade sa jednotlivé vezikuly viažu na povrch chromozómov a spájajú sa. Postupne sa obnovuje vonkajšia a vnútorná jadrová membrána, obnovuje sa jadrová lamina a jadrové póry. Počas procesu obnovy jadrovej membrány sa diskrétne membránové vezikuly pravdepodobne pripájajú k povrchu chromozómov bez rozpoznania špecifických nukleotidových sekvencií, pretože experimenty ukázali, že obnova jadrovej membrány prebieha okolo molekúl DNA vypožičaných z akéhokoľvek organizmu, dokonca aj z bakteriálneho vírusu. Vo vnútri novovytvorených bunkových jadier sa chromatín rozptýli, obnoví sa syntéza RNA a jadierka sa stanú viditeľnými.

Paralelne s procesmi tvorby jadier dcérskych buniek v telofáze začína a končí demontáž vretenových mikrotubulov. Depolymerizácia prebieha v smere od deliacich pólov k ekvatoriálnej rovine bunky, od mínusových koncov k plusovým koncom. V tomto prípade najdlhšie pretrvávajú mikrotubuly v strednej časti vretena, ktoré tvoria zvyškové Flemingovo teleso.

Koniec telofázy sa prevažne zhoduje s delením tela materskej bunky - cytokinézou. V tomto prípade sa vytvoria dve alebo viac dcérskych buniek. Procesy vedúce k oddeleniu cytoplazmy začínajú uprostred anafázy a môžu pokračovať aj po ukončení telofázy. Mitóza nie je vždy sprevádzaná delením cytoplazmy, preto cytokinéza nie je klasifikovaná ako samostatná fáza mitotického delenia a zvyčajne sa považuje za súčasť telofázy.

Existujú dva hlavné typy cytokinézy: delenie priečnym zovretím buniek a delenie vytvorením bunkovej platničky. Rovina bunkového delenia je určená polohou mitotického vretienka a prebieha v pravom uhle k dlhej osi vretienka.

Keď sa bunka delí priečnou konstrikciou, miesto cytoplazmatického delenia sa predbežne položí počas anafázy, keď sa v rovine metafázovej platničky pod bunkovou membránou objaví kontraktilný prstenec aktínových a myozínových filamentov. Následne sa vplyvom činnosti kontraktilného prstenca vytvorí štiepna brázda, ktorá sa postupne prehlbuje až do úplného rozdelenia bunky. Na konci cytokinézy sa kontraktilný prstenec úplne rozpadne a plazmatická membrána sa zmrští okolo zvyškového Flemingovho telesa, ktoré pozostáva z nahromadenia zvyškov dvoch skupín polárnych mikrotubulov, ktoré sú tesne zbalené spolu s hustým matricovým materiálom.

Delenie tvorbou bunkovej platne začína pohybom malých vezikúl viazaných na membránu smerom k rovníkovej rovine bunky. Tu sa spájajú a vytvárajú diskovitú štruktúru obklopenú membránou - ranou bunkovou doskou. Malé vezikuly pochádzajú primárne z Golgiho aparátu a pohybujú sa smerom k ekvatoriálnej rovine pozdĺž zvyškových pólových mikrotubulov vretena, čím vytvárajú valcovú štruktúru nazývanú fragmoplast. Pri rozširovaní bunkovej platničky sa mikrotubuly raného fragmoplastu súčasne presúvajú na perifériu bunky, kde vďaka novým membránovým vezikulom pokračuje rast bunkovej platničky až do jej konečného splynutia s membránou materskej bunky. Po konečnom oddelení dcérskych buniek sa celulózové mikrofibrily uložia do bunkovej platne, čím sa dokončí tvorba tuhej bunkovej steny.

Mitóza (alebo karyokinéza, nepriame delenie) je hlavná metóda delenia somatických buniek živočíchov a rastlín, pri ktorej dochádza k distribúcii genetického materiálu medzi dcérskymi bunkami tak, že dostávajú identickú sadu chromozómov (a génov) z tzv. materská bunka. Tým sa v bunkách udržiava konštantný diploidný súbor chromozómov, charakteristický pre každý druh živočícha a rastliny. Mitotické delenie jadier živočíšnych buniek bolo prvýkrát opísané v roku 1871 A.O. Kovalevsky, a jadrá rastlinných buniek - v roku 1874 I.D. Chistyakov.

Komplex procesov, pri ktorých sa z jedného rodiča vytvoria dve nové bunky, sa nazýva mitotický cyklus. Tento cyklus zase pozostáva zo samotnej mitózy a interfázy – obdobia medzi dvoma deleniami buniek. Trvanie mitózy je 30-60 minút (v živočíšnych bunkách) a 2-3 hodiny (v rastlinných bunkách) trvanie interfázy v rôznych typoch buniek sa môže pohybovať od niekoľkých hodín až po niekoľko rokov; Počas interfázy prebieha mnoho procesov, ktoré sú nevyhnutné pre normálne delenie buniek. Najdôležitejšie z nich sú zdvojenie DNA a syntéza špeciálnych histónových proteínov, čo vedie k zdvojeniu chromozómov a zmene pomeru hmoty jadra a cytoplazmy, syntéza ATP na zabezpečenie procesu energie delenie, a syntéza proteínov potrebných na stavbu achromatínového vretienka. Tieto procesy sú ukončené tesne pred začiatkom mitózy.

Mitóza pozostáva zo 4 fáz – profáza , metafázy , anafázy A telofázy .

Začiatok profáza možno považovať za zväčšenie objemu jadra a špirálovitosť chromozómov, ktoré sa stávajú viditeľnými pod svetelným mikroskopom. Každý chromozóm pozostáva z dvoch identických polovíc (sesterských chromatidov), ktoré sú navzájom spojené centromérou. V profáze dochádza k polarizácii bunky – centrioly bunkového centra sa rozchádzajú na opačné konce bunky a začína sa tvorba deliaceho vretienka (achromatínového vretienka). V krytosemenných bunkách nie je bunkové centrum, ale napriek tomu sa tvorba deliaceho vretienka začína aj na opačných póloch bunky. Na konci profázy nukleolus zmizne, jadrová membrána sa rozpustí a chromozómy sa nachádzajú v cytoplazme bunky.

IN metafáza Tvorba štiepneho vretienka je dokončená, jeho vlákna idú od pólu k pólu a niektoré z nich sa spájajú s centromérom chromozómov. Dochádza k maximálnej špirálovitosti chromozómov, ktoré sa nachádzajú v rovníkovej rovine bunky a tvoria metafázovú platňu. V tejto dobe je jasne viditeľné, že každý chromozóm pozostáva z 2 chromatidov, takže štúdium a počítanie chromozómov sa vykonáva práve v tejto fáze delenia.

IN anafázy každý z chromozómov v oblasti centroméry je rozdelený na chromatidy, čím sa vytvoria dva dcérske chromozómy, ktoré sa v dôsledku kontrakcie závitov vretienka začnú presúvať k pólom bunky. Výsledkom je, že na každom póle bunky sa koncentruje diploidný súbor jednovláknových chromozómov.

IN telofáza prebiehajú procesy, ktoré sú opačné ako tie, ktoré prebehli v profáze: chromozómy sa despirujú, tvoria sa jadierka a vytvára sa jadrová membrána. V dôsledku toho sa vytvoria dve jadrá s rovnakou sadou chromozómov, aké malo jadro materskej bunky. Po oddelení jadier začína proces delenia cytoplazmy, ku ktorému dochádza v dôsledku zovretia (v živočíšnych bunkách) alebo tvorby platničky v strede rovníkovej roviny (v rastlinných bunkách).

Biologický význam mitózy tým, že existuje presná distribúcia genetického materiálu medzi dcérskymi bunkami, je zabezpečená stálosť karyotyp bunky (chromozomálny súbor) a genetická kontinuita medzi bunkovými generáciami. Rast, vývoj, obnova tkanív a orgánov rastlín a zvierat nastáva v dôsledku delenia mitotických buniek.

Sprevádzané znížením počtu chromozómov na polovicu. Skladá sa z dvoch po sebe idúcich delení, ktoré majú rovnaké fázy ako mitóza. Avšak, ako je uvedené v tabuľka „Porovnanie mitózy a meiózy“, trvanie jednotlivých fáz a procesy v nich prebiehajúce sa výrazne líšia od procesov prebiehajúcich počas mitózy.

Tieto rozdiely sú hlavne nasledovné.

V meióze profáza I dlhšie trvajúci. Čo sa v ňom deje konjugácia(spojenie homológnych chromozómov) a výmena genetických informácií. V anafáze I centroméry drží chromatidy pohromade, nezdieľaj a jedna z homologmeióz mitózy a vajcových chromozómov smeruje k pólom. Medzifáza pred druhou divíziou veľmi krátky, v ňom DNA nie je syntetizovaná. bunky ( hality), vytvorené ako výsledok dvoch meiotických delení, obsahujú haploidnú (jedinú) sadu chromozómov. Diploidia sa obnovuje splynutím dvoch buniek – materskej a otcovskej. Oplodnené vajíčko je tzv zygota.

Mitóza a jej fázy

Mitóza, príp nepriame delenie, v prírode najrozšírenejšie. Mitóza je základom delenia všetkých nereprodukčných buniek (epiteliálne, svalové, nervové, kostné atď.). Mitóza pozostáva zo štyroch po sebe nasledujúcich fáz (pozri tabuľku nižšie). Vďaka mitóze je zabezpečená rovnomerná distribúcia genetickej informácie rodičovskej bunky medzi dcérske bunky. Obdobie života bunky medzi dvoma mitózami sa nazýva medzifázou. Je desaťkrát dlhší ako mitóza. Pred bunkovým delením v ňom prebieha množstvo veľmi dôležitých procesov: syntetizujú sa molekuly ATP a proteínov, každý chromozóm sa zdvojnásobí a vytvorí dva sesterské chromatidy, ktoré drží pohromade spoločný centroméra, zvyšuje sa počet hlavných organel cytoplazmy.

V profázešpirála a ako výsledok chromozómy zhrubnú, pozostávajúce z dvoch sesterských chromatidov držaných pohromade centromérou. Do konca profázy jadrová membrána a jadierka miznú a chromozómy sú rozptýlené po celej bunke, centrioly sa presúvajú k pólom a vytvárajú vreteno. V metafáze nastáva ďalšia špirála chromozómov. Počas tejto fázy sú najjasnejšie viditeľné. Ich centroméry sú umiestnené pozdĺž rovníka. K nim sú pripevnené závity vretena.

V anafáze Centroméry sa delia, sesterské chromatidy sa od seba oddeľujú a v dôsledku kontrakcie vretenových filamentov sa presúvajú k opačným pólom bunky.

V telofáze Cytoplazma sa delí, chromozómy sa odvíjajú a opäť vznikajú jadierka a jadrové membrány. V živočíšnych bunkách cytoplazma je šnurovaná, v rastline- v strede materskej bunky sa vytvorí priehradka. Takže z jednej pôvodnej bunky (matky) sa vytvoria dve nové dcérske bunky.

Tabuľka - Porovnanie mitózy a meiózy

Porovnávacia tabuľka medzi mitózou a meiózou.

Bunka sa rozmnožuje delením. Existujú dva spôsoby delenia: mitóza a meióza.

Mitóza(z gréckeho mitos - vlákno), alebo nepriame delenie buniek, je kontinuálny proces, v dôsledku ktorého dochádza najskôr k zdvojeniu, a potom k rovnomernému rozdeleniu dedičného materiálu obsiahnutého v chromozómoch medzi dve výsledné bunky. To je jeho biologický význam. Jadrové delenie znamená delenie celej bunky. Tento proces sa nazýva cytokinéza (z gréckeho cytos – bunka).

Stav bunky medzi dvoma mitózami sa nazýva interfáza alebo interkinéza a všetky zmeny, ktoré sa v nej vyskytujú počas prípravy na mitózu a v období delenia, sa nazývajú mitotický alebo bunkový cyklus.

Rôzne bunky majú rôzne mitotické cykly. Väčšinu času je bunka v stave interkinézy, mitóza trvá relatívne krátky čas. Vo všeobecnom mitotickom cykle trvá samotná mitóza 1/25-1/20 času a vo väčšine buniek trvá od 0,5 do 2 hodín.

Hrúbka chromozómov je taká malá, že pri skúmaní medzifázového jadra svetelným mikroskopom ich nie je možné rozlíšiť len v uzloch ich krútenia. Elektrónový mikroskop umožnil detegovať chromozómy v nedeliacom sa jadre, hoci v súčasnosti sú veľmi dlhé a pozostávajú z dvoch reťazcov chromatidov, pričom priemer každého z nich je len 0,01 mikrónu. V dôsledku toho chromozómy v jadre nezmiznú, ale majú podobu dlhých a tenkých vlákien, ktoré sú takmer neviditeľné.

Počas mitózy prechádza jadro štyrmi po sebe nasledujúcimi fázami: profázou, metafázou, anafázou a telofázou.

Profázujte(z gréčtiny asi - predtým, fáza - prejav). Toto je prvá fáza jadrového delenia, počas ktorej sa vo vnútri jadra objavujú štruktúrne prvky, ktoré vyzerajú ako tenké dvojité vlákna, čo viedlo k názvu tohto typu delenia - mitóza. V dôsledku špirálovitosti chromonem sa chromozómy v profáze stávajú hustejšie, skracujú sa a stávajú sa jasne viditeľnými. Na konci profázy je možné jasne pozorovať, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, ktoré sa navzájom tesne dotýkajú. Následne sa obe chromatidy spoja spoločnou oblasťou – centromérou a začnú sa postupne presúvať smerom k rovníku bunky.

V strede alebo na konci profázy jadrový obal a jadierka miznú, centrioly sa zdvojnásobujú a pohybujú sa smerom k pólom. Z materiálu cytoplazmy a jadra sa začína vytvárať štiepne vreteno. Skladá sa z dvoch typov závitov: nosné a ťahacie (chromozomálne). Nosné závity tvoria základ vretena, ktoré sa tiahnu od jedného pólu bunky k druhému. Trakčné vlákna spájajú centroméry chromatíd s pólmi bunky a následne zabezpečujú pohyb chromozómov smerom k nim. Mitotický aparát bunky je veľmi citlivý na rôzne vonkajšie vplyvy. Pri vystavení žiareniu, chemikáliám a vysokým teplotám môže dôjsť k zničeniu bunkového vretienka, čo spôsobí najrôznejšie nepravidelnosti bunkového delenia.

Metafáza(z gréckeho meta – po, fáza – prejav). V metafáze sa chromozómy vysoko zhutňujú a nadobúdajú špecifický tvar charakteristický pre daný druh. Dcérske chromatidy v každom páre sú oddelené jasne viditeľnou pozdĺžnou štrbinou. Väčšina chromozómov sa stáva dvojramennými. V mieste inflexie - centroméra - sú pripevnené k závitu vretena. Všetky chromozómy sú umiestnené v rovníkovej rovine bunky, ich voľné konce smerujú do stredu bunky. V tomto čase sa najlepšie pozorujú a počítajú chromozómy. Bunkové vreteno je tiež veľmi dobre viditeľné.

Anaphase(z gréckeho ana - hore, fáza - prejav). V anafáze, po rozdelení centromér, sa chromatidy, ktoré sa teraz stali samostatnými chromozómami, začnú oddeľovať k opačným pólom. V tomto prípade majú chromozómy podobu rôznych háčikov, pričom ich konce smerujú do stredu bunky. Keďže z každého chromozómu vzišli dve úplne identické chromatidy, počet chromozómov v oboch vzniknutých dcérskych bunkách sa bude rovnať diploidnému počtu pôvodnej materskej bunky.

Proces delenia centroméry a pohybu na rôzne póly všetkých novovytvorených párových chromozómov sa vyznačuje výnimočnou synchróniou.

Na konci anafázy sa chromonemálne vlákna začnú odvíjať a chromozómy, ktoré sa presunuli k pólom, už nie sú tak zreteľne viditeľné.

Telofáza(z gréčtiny telos – koniec, fáza – prejav). V telofáze pokračuje despiralizácia chromozómových závitov a chromozómy sa postupne stenčujú a predlžujú, čím sa približujú k stavu, v ktorom boli v profáze. Okolo každej skupiny chromozómov sa vytvorí jadrový obal a vytvorí sa jadierko. Súčasne sa dokončí cytoplazmatické delenie a objaví sa bunkové septum. Obe nové dcérske bunky vstupujú do interfázy.

Celý proces mitózy, ako už bolo uvedené, netrvá dlhšie ako 2 hodiny. Jeho trvanie závisí od typu a veku buniek, ako aj od vonkajších podmienok, v ktorých sa nachádzajú (teplota, svetlo, vlhkosť vzduchu atď.). .). Vysoké teploty, žiarenie, rôzne lieky a rastlinné jedy (kolchicín, acenaftén a pod.) negatívne ovplyvňujú normálny priebeh bunkového delenia.

Mitotické bunkové delenie sa vyznačuje vysokým stupňom presnosti a dokonalosti. Mechanizmus mitózy sa vytváral a zlepšoval počas mnohých miliónov rokov evolučného vývoja organizmov. V mitóze sa prejavuje jedna z najdôležitejších vlastností bunky ako samosprávneho a sebareprodukujúceho sa živého biologického systému.

Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.