Spolne i somatske stanice. Njihove sličnosti i razlike. Mitoza je način diobe ljudskih somatskih stanica Kako se zove proces diobe somatskih stanica
1.2.4.2. Metode podjelesomatskih stanica
Postoje dva glavna načina odvajanja somatskih stanica: mitoza i amitoza.
Mitoza (od grčkog - nit) - neizravna ili mitotička podjela je prevladavajući tip podjele eukariotskih somatskih stanica i svojstvena je svim organizmima velikih razmjera. Istodobno dolazi do točne jednolike raspodjele nasljednog materijala. Kao rezultat mitoze, svaka stanica kćer dobiva kompletan skup kromosoma sa strogom količinom DNK i, iza njihove strukture, identična je majčinoj stanici. Amitoza (od grč.ά - negacija i μίτος - nit) prevladava kod nekih jednostaničnih organizama. To je također metoda podjele somatskih stanica, ali na ívídminu od mitoze dolazi do izravne podjele interfazne jezgre stanice jednostavnim sužavanjem s membranom. Kod amitoze raspodjela nasljednog materijala između stanica kćeri može biti ujednačena ili neravnomjerna. Kao rezultat, nastaju stanice koje su ili iste ili nejednake veličine. Stoga su takve stanice nasljedno defektne.
Mitoza. Mitoza se javlja nakon interfaze i konvencionalno se dijeli na sljedeće faze: 1) profaza, 2) metafaza, 3) anafaza, 4) telofaza. Na sl. 1.74. prikazan je opći dijagram različitih faza mitoze.
Riža. 1.74. Shema mitoze:
1-centar; 2 - nukleolus; 3 - kromosomi; 4 - rana profaza; 5 - kasna profaza; 6 - metafaza; 7 - rana anafaza; 8 - kasna anafaza; 9 - rana telofaza.
Profaza (od grč.πρα - to, i grčki. φάσις - izgled) - početna faza mitoze. Karakterizira ga činjenica da se jezgra povećava u veličini, a iz kromatinske mreže, kao rezultat spiralizacije i skraćivanja, kromosomi iz dugih, tankih, nevidljivih niti na kraju profaze postaju kratki, debeli i postavljaju se u obliku vidljivog svitka. Kromosomi se skupljaju, skupljaju i sastoje se od dvije polovice – kromatida. Kromatide se spajaju jedna oko druge, drže se u paru uz pomoć centromere. Profaza završava nestankom nukleola, središta se razilaze do polova formiranjem vretenaste figure. Mikrotubule se formiraju od proteina tubulina - niti vreteno. Zbog otapanja nuklearne membrane kromosomi se nalaze u citoplazmi. DO centromera navoji vretena pričvršćeni su s oba pola.
Metafaza (od grč.μετά - - između, poslije) počinje kretanjem kromosoma prema ekvatoru. Postupno se kromosomi (svaki se sastoji od dvije kromatide) nalaze u ekvatorijalnoj ravnini, tvoreći takozvanu metafaznu ploču. U životinjskim stanicama, na polovima oko središnjeg pola, uočljive su rijetko slične figure. U ovoj fazi može se prebrojati broj kromosoma u stanici. Skup genetskog materijala je 2p4s.
Metafazna ploča se koristi u citogenetskim studijama za određivanje broja i oblika kromosoma.
U anafazi (od grč.άνά - gore) sestrinske kromatide se udaljavaju jedna od druge, spajanje ih razdvaja centromerni zemljište. Sve centromere se dijele u isto vrijeme. Svaka kromatida sa zasebnim centromera postaje kromosom kćer i počinje se kretati duž niti vretena do jednog od polova. Skup genetskog materijala je 2n2s.
Telofaza (od grč.τέλος - kraj) - završna faza mitoze. Obrnuto od profaze. Kromosomi koji su stigli do polova, koji se sastoje od jednog lanca, postaju tanki, dugi i nevidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Oni prolaze despiralizaciju, tvore mrežu interfazne jezgre. Formira se nuklearna ovojnica, pojavljuje se nukleolus. U to vrijeme nestaje mitotički aparat i dolazi do citokineze - podjele citoplazme s stvaranjem dviju stanica kćeri. Skup genetskog materijala je 2n2s.
Učestalost mitoze u različitim tkivima iu različitim organizmima oštro je različita. Na primjer, u crvenoj koštanoj srži osobe svake se sekunde događa 10 milijuna mitoza.
Trenutno se ne zna točno koji čimbenici induciraju stanicu na mitozu, ali se vjeruje da omjer volumena jezgre i citoplazme (nuklearno-citoplazmatski omjer) igra značajnu ulogu u tome. Povećanje volumena stanice povezano je sa sintezom proteina, nukleinskih kiselina, lipida i drugih kemijskih komponenti stanice. Stoga dolazi trenutak kada površina jezgre nije dovoljna da osigura razmjenu tvari između jezgre i citoplazma, neophodna za daljnji rast. Stanična dioba značajno povećava površinu i same stanice i njezine jezgre, bez povećanja njihovog volumena; stoga se vjeruje da faktor koji ograničava nuklearno-citoplazmatski omjer nekako potiče stanicu na mitotičku diobu.
Biološki značaj mitoze. Mitoza je najčešći način razmnožavanja stanica životinja, biljaka, protozoa. To je osnova za rast i vegetativnu reprodukciju svih eukariota – organizama koji imaju jezgru. Njegova je glavna uloga precizno reproducirati stanice, osiguravajući ravnomjernu raspodjelu kromosoma matične stanice između dviju stanica kćeri koje proizlaze iz nje i održavajući konstantnost broja i oblika kromosoma u svim stanicama biljaka i životinja. Mitoza potiče rast organizma u embrionalnom i postembrionalnom razdoblju, kopiranje genetskih informacija i stvaranje genetski ekvivalentnih stanica. Stoga organizmi koji se razmnožavaju vegetativno (gljive, alge, protozoe, mnoge biljke) tvore veliki broj identičnih jedinki, odnosno klonova. Kloniranje je moguće kod nekih višestaničnih organizama sposobnih obnoviti cijeli organizam iz dijela tijela: koelenterata, crva. Kloniranje kralježnjaka događa se samo u ranim fazama embriogeneze. Dakle, kod životinja i ljudi monozigotni blizanci nastaju iz jednog oplođenog jajašca kao rezultat njegovog mitotičkog odvajanja. Zbog mitoze sve funkcionalno zastarjele stanice tijela zamjenjuju se novim. Ovo odvajanje je u srcu procesa regeneracije – obnavljanja izgubljenog tkiva.
Amitoza. Amitoza nastaje dijeljenjem jezgre, a potom i citoplazme. Tijekom amitoze, jezgra se produljuje, ponovno se spaja, a zatim se jezgra također rasteže. U nekim slučajevima se u jezgri pojavljuje septum, koji ga dijeli na dva dijela. Nuklearna dioba ponekad je popraćena diobom citoplazme (slika 1.75).
Riža. 1.75. Amitoza. Reprodukcija amebe:
a - 0 min; b - 6 minuta; c - 8 minuta; d - 13 minuta; d - 18 minuta; - 21 minuta
Postoji nekoliko oblika amitoze: jednolična, kada nastaju dvije jednake jezgre; neravnomjeran, kada nastaju neravne jezgre; fragmentacija, kada se jezgra raspadne na mnogo malih jezgri iste ili različite veličine.
Dakle, amitoza je dioba koja se događa bez spiralizacije bez stvaranja kromosoma i diobenog vretena. Ili postoji preliminarna sinteza DNK prije početka amitoze i kako se ona raspoređuje između jezgri kćeri nije poznato. Ponekad, kada su određene stanice podijeljene, mitoza se izmjenjuje s amitozom.
Amitoza je vrsta odvajanja koja se ponekad uočava tijekom normalne aktivnosti stanica, ali uglavnom u slučaju disfunkcije, često pod utjecajem zračenja ili izlaganja drugim štetnim čimbenicima. Ona je svojstvena visoko diferenciranim stanicama. Amitoza je rjeđa od mitoze i igra sekundarnu ulogu u diobi stanica u velikoj većini živih organizama.
Mitoza- metoda neizravne diobe somatskih stanica.
Tijekom mitoze, stanica prolazi kroz niz uzastopnih faza, uslijed čega svaka stanica kćer dobiva isti skup kromosoma kao u matičnoj stanici.
Mitoza je podijeljena u četiri glavne faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Profaza- najduža faza mitoze, tijekom koje dolazi do kondenzacije kromatina, uslijed čega postaju vidljivi kromosomi u obliku slova X, koji se sastoje od dvije kromatide (kromosoma kćeri). Istodobno, jezgra nestaje, centriole se razilaze prema polovima stanice i počinje se formirati akromatinsko vreteno (diobno vreteno) mikrotubula. Na kraju profaze, nuklearna ovojnica se raspada u zasebne mjehuriće.
V metafaza kromosomi se poredaju duž staničnog ekvatora sa svojim centromerama, na koje su pričvršćene mikrotubule potpuno formiranog diobenog vretena. U ovoj fazi podjele, kromosomi su najgušći i imaju karakterističan oblik, što omogućuje proučavanje kariotipa.
V anafaza dolazi do brze replikacije DNK u centromerama, zbog čega se kromosomi cijepaju i kromatide divergiraju do polova stanice, rastegnute mikrotubulama. Raspodjela kromatida mora biti apsolutno jednaka, jer upravo taj proces osigurava održavanje konstantnosti broja kromosoma u stanicama tijela.
Na pozornici telofaza kromosomi kćeri skupljaju se na polovima, despiraliziraju se, oko njih se iz mjehurića stvaraju nuklearne membrane, a u novonastalim jezgrama pojavljuju se jezgre.
Nakon diobe jezgre dolazi do diobe citoplazme - citokineza, pri čemu dolazi do manje-više ujednačene raspodjele svih organela matične stanice.
Dakle, kao rezultat mitoze, iz jedne matične stanice nastaju dvije stanice kćeri, od kojih je svaka genetska kopija matične stanice (2n2c).
U bolesnim, oštećenim, ostarjelim stanicama i specijaliziranim tkivima tijela može se dogoditi nešto drugačiji proces diobe – amitoza. Amitoza naziva se izravna dioba eukariotskih stanica, u kojoj ne dolazi do stvaranja genetski ekvivalentnih stanica, budući da su stanične komponente neravnomjerno raspoređene. Nalazi se u biljkama u endospermu, a kod životinja u jetri, hrskavici i rožnici oka.
Mejoza. Faze mejoze
Mejoza je metoda neizravne diobe primarnih zametnih stanica (2n2c), uslijed koje nastaju haploidne stanice (1n1c), najčešće spolne stanice.
Za razliku od mitoze, mejoza se sastoji od dvije uzastopne stanične diobe, od kojih svakoj prethodi interfaza. Prva podjela mejoze (mejoza I) naziva se smanjenje, budući da je u ovom slučaju broj kromosoma prepolovljen, a druga podjela (mejoza II) - equational, budući da je u njegovom procesu sačuvan broj kromosoma.
Interfaza I teče kao interfaza mitoze. Mejoza I podijeljen je u četiri faze: profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I. B profaza I odvijaju se dva važna procesa – konjugacija i križanje. Konjugacija je proces fuzije homolognih (sparenih) kromosoma cijelom njihovom dužinom. Parovi kromosoma nastali tijekom konjugacije zadržavaju se do kraja metafaze I.
Crossover- međusobna izmjena homolognih regija homolognih kromosoma. Kao rezultat križanja, kromosomi koje tijelo primi od oba roditelja stječu nove kombinacije gena, što dovodi do pojave genetski raznolikog potomstva. Na kraju profaze I, kao i u profazi mitoze, nukleol nestaje, centriole se razilaze prema polovima stanice, a nuklearna ovojnica se raspada.
V metafaza I parovi kromosoma su poredani duž ekvatora stanice; mikrotubule vretena pričvršćene su na njihove centromere.
V anafaza I cijeli homologni kromosomi, koji se sastoje od dvije kromatide, divergiraju do polova.
V telofaza I oko nakupina kromosoma na polovima stanice nastaju nuklearne membrane, nastaju jezgre.
Citokineza I osigurava odvajanje citoplazme stanica kćeri.
Stanice kćeri (1n2c) nastale kao rezultat mejoze I su genetski heterogene, budući da njihovi kromosomi, koji nasumično divergiraju prema polovima stanice, sadrže različite gene.
Interfaza II vrlo kratko, budući da u njemu nema udvostručenja DNK, odnosno nema S-perioda.
Mejoza II također podijeljen u četiri faze: profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II. V profaza II isti se procesi odvijaju kao u profazi I, s izuzetkom konjugacije i križanja.
V metafaza II kromosomi se nalaze uz ekvator stanice.
V anafaza II kromosomi su podijeljeni u centromere i kromatide su već rastegnute do polova.
V telofaza II nuklearne membrane i jezgre nastaju oko nakupina kromosoma kćeri.
Nakon citokineza II genetska formula sve četiri stanice kćeri je 1n1c, ali sve imaju drugačiji skup gena, što je rezultat križanja i slučajne kombinacije kromosoma majčinih i očinskih organizama u stanicama kćeri.
Vrste diobe somatskih stanica
mitoza - neizravnu diobu stanica, što rezultira stvaranjem dvije stanice s ravnomjerno raspoređenim genetskim materijalom.
amitoza - izravna dioba stanica na pola, što ne osigurava ravnomjernu raspodjelu genetskog materijala između stanica kćeri.
endomitoza - proces umnožavanja DNA, praćen višestrukim udvostručavanjem kromosoma bez podjele citoplazme.
Politika - povećanje količine DNK, bez povećanja broja kromosoma. Kromosomi postaju gigantski.
Stanični ciklus- to je postojanje stanice od trenutka njenog nastanka diobom matične stanice do njezine vlastite diobe ili smrti.
Mitotički ciklus- kompleks događaja koji se događaju u procesu pripreme stanice za diobu i tijekom same diobe.
Biološki značaj mitoze je da se kao rezultat formiraju dvije stanice kćeri sa skupom kromosoma identičnim skupu roditeljske stanice. Faze mitoze - interfaza (G - presintetička, S - sintetička, G - postsintetska razdoblja), profaza, metafaza, anafaza, telofaza.
Kromosomi u stanici koja se dijeli imaju oblik ravnih ili zakrivljenih štapića. Svaki je kromosom podijeljen u dva kraka primarnom konstrikcijom ili centromerom. Ovisno o mjestu primarne konstrikcije razlikuju se tri tipa kromosoma: jednaki kraci, ili metacentrični, nejednaki kraci, ili submetacentrični i akrocentrični (s jednim dugim i drugim vrlo kratkim krakom). Neki kromosomi imaju sekundarnu konstrikciju (nukleolarni organizator). U ovom dijelu kromosoma nastaje nukleolus u interfaznoj jezgri. Metafazni kromosom sastoji se od dvije kromatide - spiralno uvijenih filamenata međusobno povezanih u sferi primarne konstrikcije. Kada se stanična dioba završi, kromatide svakog kromosoma ulaze u različite stanice i transformiraju se u nezavisne kromosome. Glavne kemijske komponente kromosoma su DNK (oko 40%) i proteini (oko 60%). Kromosomi također uključuju RNA, lipide, ugljikohidrate, ione metala.
Broj kromosoma u stanicama svake vrste organizma je konstantan. Skup kromosoma u zametnim stanicama naziva se haploidnim i označava se latinskim slovom n. Skup uparenih kromosoma u somatskim stanicama naziva se diploidnim i označava se 2n. Skup kromosoma u stanicama organizama koji pripadaju istoj vrsti karakterizira određena veličina, oblik, broj i naziva se kariotip. Svi kromosomi u stanici mogu se podijeliti u dvije skupine – autosome, odnosno nespolni kromosomi, i spolni kromosomi – heterokromosomi. Heterokromosomi određuju spolne karakteristike organizma. Ljudski kariotip je predstavljen sa 46 kromosoma, od kojih su 44 autosoma i dva spolna kromosoma.
Vrste diobe somatskih stanica - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Vrste diobe somatskih stanica" 2015., 2017.-2018.
Najuniverzalniji način diobe somatskih stanica, t.j. stanice tijela (od grč. soma - tijelo), je mitoza. Ovu vrstu stanične diobe prvi je opisao njemački histolog W. Fleming 1882. godine, koji je promatrao nastanak i opisao ponašanje filamentoznih struktura u jezgri tijekom diobe.
Odavde dolazi naziv procesa diobe - mitoza (od grčkog mitos - nit).
Tijekom mitotičke diobe, stanična jezgra prolazi kroz niz strogo uređenih sekvencijalnih promjena s formiranjem specifičnih filamentoznih struktura. U mitozi se razlikuje nekoliko faza: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza i telofaza (slika II.2).
Profaza je prva faza pripreme za diobu. U profazi, retikularna struktura jezgre postupno prelazi u vidljive (kromosomske) filamente zbog spiralizacije, skraćivanja i zadebljanja kromosoma. Tijekom tog razdoblja može se uočiti dvostruka priroda kromosoma, jer čini se da je svaki kromosom udvostručen uzdužno. Ove polovice kromosoma (rezultat reduplikacije (duplikacije) kromosoma u fazi 3), koje se nazivaju sestrinski kromatin, drže zajedno jedna zajednička regija - centromera. Počinje divergencija centriola prema polovima i formiranje fisijskog vretena (2n4s).
U prometafazi se nastavlja spiralizacija kromosomskih filamenata, nestaje jezgrena ovojnica, miješaju se kariolimfa i citoplazma pri čemu nastaje miksoplazma koja olakšava kretanje kromosoma u ekvatorijalnu ravninu stanice (2n4c).
U metafazi se svi kromosomi nalaze u ekvatoru stanice, tvoreći takozvanu "metafaznu ploču". U fazi metafaze, kromosomi imaju najkraću duljinu, budući da su u to vrijeme najjače spiralizirani i kondenzirani. Ova faza je najprikladnija za prebrojavanje broja kromosoma u stanici, proučavanje i opisivanje njihove strukture, određivanje veličina itd. Raspored kromosoma jednih u odnosu na druge je nasumičan. Diobeno vreteno je potpuno formirano i filamenti vretena se vežu za centromere kromosoma (2n4c).
| Anafaza se odnosi na sljedeću fazu mitoze, kada se centromere kromosoma podijele. Filamenti vretena razdvajaju sestrinske kromatide, koje se od tog trenutka mogu nazvati kćeri kromosomi, na različite polove stanice. To osigurava dosljednu i točnu raspodjelu kromosomskog materijala u stanice kćeri (2n2c). U telofazi se kromosomi kćeri despiraliziraju i postupno gube svoju vidljivu individualnost. Nastaje nuklearna ovojnica, počinje simetrična dioba staničnog tijela stvaranjem dvije neovisne stanice (2n2c), od kojih svaka ulazi u O, međufazno razdoblje. I ciklus se opet ponavlja. Biološki značaj mitoze je sljedeći. 1. Događaji koji se događaju tijekom mitoze dovode do stvaranja dva he - | Riža. II.2. Shema mitotičke diobe stanica: a - međufaza; 6, c, d, e - različite faze profaze; f, g - prometafaza; h, i - metafaza; k - anafaza; l, m ~ telofaza; i - stvaranje dviju stanica kćeri |
nisu fizički identične stanice kćeri, od kojih svaka sadrži točne kopije genetskog materijala stanice pretka (majke).
2. Mitoza osigurava rast i razvoj organizma u embrionalnom i postembrionalnom razdoblju. Tijelo odrasle osobe sastoji se od približno 1014 stanica, što zahtijeva približno 47 ciklusa stanične diobe jedne jajne stanice (zigote) oplođene spermom.
3. Mitoza je univerzalni, evolucijski fiksiran mehanizam regeneracije, odnosno obnavljanja izgubljenih ili funkcionalno zastarjelih stanica tijela.
Više o temi II.Z. MITOZA - SOMATSKA STANICA:
- 3. Besmrtnost postaje stvarnost (1999.) intervju s doktorom tehničkih znanosti, višim znanstvenikom NASA-e, profesorom Aleksandrom Bolonkinom
- METODE GENETSKOG ISTRAŽIVANJA POREMEĆAJA U RAZVOJU. PRENATALNA DIJAGNOSTIKA. OBRAČAVANJE PODATAKA O GENETSKIM I PRENOTALNIM ČIMBENICIMA U PSIHOLOŠKOJ ANALIZI I DIJAGNOSTICI.
Stanični ciklus- razdoblje života stanice od trenutka njenog nastanka diobom majčinske stanice do njezine vlastite diobe.
Metode dijeljenja somatskih stanica:
1) podjela na dva, ili binarna;
2) amitoza - izravna dioba;
3) mitoza - neizravna dioba;
4) mejoza – redukcijska dioba.
Podjela na dva ili binarna karakteristično za prokariotske stanice (bakterije), u kojima se nalazi nukleoid- genetski aparat bakterijske stanice (bakterijski kromosom). To je kružna molekula DNK koja nije povezana s histonima. Nukleoid se obično nalazi u središtu stanice i nije omeđen svojom membranom od sadržaja stanice. Podjela nukleoida događa se nakon završetka replikacije DNK. Divergenciju kćeri DNK osigurava rast stanične membrane. Prije diobe stanice, DNK se udvostruči i formiraju se 2 kružne DNK molekule. Tada stanična membrana raste u citoplazmu, ugrađuje se između 2 molekule DNA i dijeli stanicu na dva dijela.
Amitoza - izravna dioba interfazna jezgra stanice stezanjem, u kojoj ne dolazi do stvaranja vretena diobe. U amitozi se jezgra dijeli, a citoplazma može ostati nepodijeljena. U ovom slučaju, kromosomi su neravnomjerno raspoređeni. Amitozom se dijele stanice u kojima se javljaju patološki procesi, na primjer stanice malignih tumora. Kod ljudi i životinja, stanice jetre, tkiva hrskavice i rožnice oka dijele se amitotično. U biljkama se stanice endosperma dijele amitotično. Znakovi koji karakteriziraju amitozu:
1) do diobe jezgre može doći i bez podjele citoplazme;
2) nalazi se u specijaliziranim stanicama (u stanicama tkiva hrskavice, rožnice oka);
3) stanica u kojoj je nastupila amitoza nije sposobna za mitozu.
Mitoza je glavni tip diobe eukariotske stanice.
Mitoza je neizravna dioba somatskih stanica eukariotskih organizama, u kojoj jezgre kćeri nose isti broj kromosoma kao matična stanica. Mitoza osigurava povećanje broja stanica u tijelu, procese rasta i regeneracije. Čistjakov je opisao neke od faza mitoze u sporama platana i preslice. Zatim su mitozu detaljno proučavali njemački botaničar E. Strasburger (1876–1879) - u biljnim stanicama i njemački citolog V. Flemming (1882) - u životinjskim stanicama.
Mitotički ciklus- skup procesa koji se odvijaju u stanici tijekom njezine pripreme za diobu i tijekom njezine diobe.
Mitotički ciklus se dijeli na interfazu i mitozu.(slika 26). Interfaza- vremenski interval između staničnih dioba. Interfaza se, pak, dijeli na tri faze - G 1, S, G 2.
U postmitotskom (presintetskom) razdoblju - faza G 1 stanica se priprema za umnožavanje DNK: intenzivan rast stanice; aktivna biosinteza RNA, proteina, lipida, ugljikohidrata, ATP-a i enzima.
U sintetičkom razdoblju - faza S, koji traje 6–8 sati, provodi se glavni proces - replikacija DNK (udvostručenje kromosoma). Metoda sinteze DNK - replikacija, ili samo-udvostručavanje molekule DNK. Tijekom umnožavanja, nasljedna informacija se prenosi s DNK majke na DNK kćeri putem njezine točne reprodukcije. Kao rezultat replikacije DNK, svaki kromosom je dupliciran i sastoji se od dvije kromatide. Kromatide su povezane u centromernom području.
U premitotičkom (postsintetskom) razdoblju - faza G 2 u trajanju od 2 do 6 sati dolazi do: umnožavanja organela; sinteza proteina, lipida, ugljikohidrata, sinteza ATP-a; sintetiziraju se proteini koji su neophodni za stvaranje mikrotubula fisijskog vretena.
Riža... 26. Dijagram mitotičkog ciklusa
U diobi životinjskih stanica sudjeluje organela, stanični centar (centrosom). To je nemembranska organela koja se nalazi u blizini jezgre u citoplazmi stanice. Stanični centar je uključen u formiranje diobenog vretena tijekom reprodukcije stanice. Kromosomi se u interfazi udvostručuju i, ulazeći u mitozu, sastoje se od dvije sestrinske kroimatide. Mitoza (M) je podijeljena u 4 faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza(slika 27).
profaza - faza mitoze, tijekom koje dolazi do kondenzacije kromosoma, raspada jezgrica, počinje se formirati fisijsko vreteno . V profaza svaki se kromosom sastoji od dvije kromatide koje su međusobno povezane na centromeri. Na kraju profaze nukleol nestaje, centriole se razilaze prema polovima stanice. Nastaje mitotičko vreteno koje se sastoji od mikrotubula.
Metafaza- faza mitoze, u kojoj se kromosomi poredaju na ekvatoru vretena, tvoreći metafaznu ploču. Na početku metafaze nuklearna ovojnica propada. Svaki kromosom vezan je svojom središnjom regijom (centromerom) za jednu od mikrotubula. Postoji i kinetohor, koji se nalazi u blizini centromere i regulira mjesto i smjer kretanja kromosoma. U metafazi se kromosomi nalaze u ekvatorijalnoj regiji stanice, tvoreći metafaznu ploču.
Kromatide se jasno razlikuju tijekom metafaze mitoze, kada se kromosom sastoji od dvije kromatide.
anafaza - stadij mitoze, karakteriziran divergencijom sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice. Ovo je najkraća faza mitoze. Nakon diobe centromere, kromatide se razilaze u jezgre kćeri i postaju neovisni kromosomi.
Kretanje kromosoma odvija se zahvaljujući kinetohoru i vretenastim filamentima, koji skupljaju i rastežu kromatide od ekvatora do polova stanice
Telofaza- stadij mitoze, karakteriziran stvaranjem jezgri kćeri. Na polovima se stanice kromosoma despiraliziraju i poprimaju oblik dugih filamenata, što je karakteristično za jezgru koja se ne dijeli. Nastaju jezgre kćeri, a u njima - jezgre. U jezgri kćeri nastaje nuklearna ovojnica, nukleoplazma. Kroz telofazu, citokineza- podjela citoplazme, zbog čega su dvije identične stanice kćeri odvojene jedna od druge. One su genetska kopija majčine stanice i sadrže diploidni skup kromosoma – 2nc.
Riža. 27. Mitotičke faze životinjske stanice : A – B profaza; G - prometafaza; D - metafaza; E - anafaza; G - telofaza; 3– citokineza
Biološki značaj mitoze... Mitoza osigurava genetski kontinuitet staničnih generacija, genetsku stabilnost, odnosno konstantnost vrste broja kromosoma u stanicama.
Mitotički indeks(m) je omjer broja stanica koje prolaze kroz mitozu u tkivu prema ukupnom broju stanica u tkivu ili kulturi. Mitotički indeks određuje se formulom m = N m / N, gdje je N m broj stanica koje prolaze kroz mitozu u tkivu, a N je ukupan broj stanica tkiva (1000 stanica). Svako tkivo ima svoj mitotički indeks. Njegovi viši pokazatelji tipični su za sloj rasta kože (0,7), apikalni i lateralni meristem (0,7), epitel tankog crijeva (0,78), stanice crvene koštane srži (0,74), a niži - za skeletni mišić tkiva (0,0001) i živčanog tkiva (0,0001).
Mejoza
Mejoza je proces diobe diploidnih stanica spolnih žlijezda, tijekom kojeg se uočava redukcijska podjela, što dovodi do prepolovljenja broja kromosoma u stanicama kćeri i izjednačavanja diobe, što dovodi do stvaranja gameta. Mejozu je otkrio W. Flemming 1882. kod životinja, a E. Strasburger 1888. otkrio je smanjenje broja kromosoma u biljkama.
Interfaza mejoze. U interfazi dolazi do udvostručavanja molekula DNA u sintetskom razdoblju. To udvostručuje kromosome. Svaki kromosom sadrži 2 kromatide (2n2c).
1. Prva podjela mejoze
Profaza 1... Kromosomi udvostručeni u interfazi ulaze u profazu 1.
Stoga se na početku profaze udvostručuju kromosomi (diploidni skup) i svaki od njih sadrži 2 kromatide (2n2c). Zatim se provode procesi (sl. 28) konjugacije i križanja. U profazi-1 razlikuju se stadiji: leptoten, zigoten, pahiten, diploten, dijakineza.
Konjugacija kromosoma je proces privremene konvergencije u paru homolognih kromosoma. Leptoten- stadij finih filamenata. Na zigotenske faze homologni kromosomi spajaju se u parove i tvore tetrade - strukture od četiri kromatide, ili dvovalentne. Zbog konjugacije, svaki bivalent se sastoji od 4 sestrinske kromatide. Formula za genetski materijal je 2n4c.
Crossingover je križanje homolognih kromosoma ili kromatida, praćeno izmjenom odgovarajućih dijelova između kromatida (proces rekombinacije). Na pahitenske faze kod bivalenta dolazi do križanja: međusobna izmjena identičnih presjeka po dužini homolognih kromosoma, nastaju kijazme - mjesta križanja kromosoma. Budući da svaki chiasmus odgovara jednom događaju križanja, u kojem su uključene dvije nesestrinske kromatide, intenzitet procesa križanja može se suditi prema broju hijazmi. U ljudskom kromosomskom skupu broj hijazmi se kreće od 35 do 66. Moguća je izmjena regija između nesestrinskih kromatida susjednih kromosoma - (nesestrinska izmjena) ili između sestrinskih kromatida - unutar jednog kromosoma (sestrinska razmjena).
Genetska posljedica križanja je rekombinacija gena, nastaje genetski heterogeni materijal, nastaju genetske razlike između kromatida, što osigurava široku genetsku varijabilnost gameta. Na diplotenske faze kompleks bilježnica se ruši. Homolozi se međusobno odbijaju. dijakineza- faza dovršetka profaze mejoze-1, prijelaza u metafazu-1. Bivalenti se skraćuju, jezgra se uništava i počinje se formirati fisijsko vreteno.
Metafaza 1... Bivalenti, već genetski heterogeni, nalaze se u 2 sloja duž ekvatora stanice.
Anafaza 1... U anafazi, kromosomi, koji se sastoje od 2 kromatide, divergiraju do polova, tj. polovice bivalenta divergiraju. Ovaj proces se zove redukcijska podjela, uslijed čega nastaju dvije stanice koje sadrže jedan kromosom, ali se svaki kromosom sastoji od dvije kromatide. Stvara se haploidni skup kromosoma. Stoga formula genetskog materijala u anafazi-1 ima oblik - n2c).
Telofaza 1... Nastaju 2 stanice s haploidnim skupom kromosoma i udvostručenom količinom DNK. Fisijsko vreteno je uništeno. Pojavljuje se nuklearna ovojnica. Na kraju telofaze 1 dolazi do citokineze (podjela citoplazme pomoću suženja), osim toga nastaju dijade, t.j. svaka stanica sadrži 2 sestrinske kromatide povezane centromerom.
Dakle, nakon prve mejotičke diobe, stanica sadrži haploidni skup kromosoma, a svaki se kromosom sastoji od dvije kromatide.
2. Druga podjela mejoze - izjednačujuća dioba (mitoza mejoze)... Između prve i druge diobe mejoze postoji razdoblje - interkineza... Za razliku od interfaze, DNK se ne replicira u interkinezi i ne dolazi do duplikacije kromosoma.
Druga podjela mejoze uključuje iste faze kao i prva dioba - faza-2, metafaza-2, anafaza-2, telofaza-2.
U profazi-2 i metafazi-2 mejoze, dvije kromatide su još uvijek očuvane u svakom kromosomu. U profazi II mejoze, kromosomski skup stanice može se zapisati u obliku formule 1 n 2 c (n je broj kromosoma, c je broj kromatida).
U anafazi-2 sestrinske kromatide divergiraju prema polovima stanice i svaka od njih postaje neovisni kromosom. Kao rezultat divergencije kromatida do polova stanice, izjednačujuća podjela.
U telofazi -2, formula genetskog materijala je n c.
Riža. 28 ... Faze mejoze. Ponašanje kromosoma. Očevi kromosomi obojeni su crnom bojom, majčinski bijeli.
Dakle, mejoza se sastoji od dvije uzastopne diobe (redukcija i izjednačavanje). Prije prve diobe mejoze, u interfazi, dolazi do sinteze DNK, uslijed koje će u svakom kromosomu biti dvije kromatide (pojedinačna replikacija DNK - 2n2c). Redukciona podjela završava formiranjem dviju stanica koje sadrže haploidni skup kromosoma, koji se sastoji od dvije kromatide (1n2c). Prije druge diobe u mejozi nema interfaze. Stoga drugoj diobi ne prethodi sinteza DNK i udvostručenje kromosoma. Kao rezultat izravnalne diobe (mitoza mejoze), iz jedne početne diploidne stanice spolne žlijezde nastaju 4 haploidne genetski različite stanice. Nakon izjednačujućeg dijeljenja formula genetskog materijala ima oblik - 1n1c.
Biološki značaj mejoze sastoji se: 1) u stvaranju genetski raznolikog materijala, uslijed križanja; 2) u raznolikosti vrsta, budući da mejoza služi kao osnova za kombinativnu varijabilnost organizama; 3) u stvaranju gameta koje sudjeluju u spolnom razmnožavanju; 4) u održavanju genetske postojanosti vrsta.
