pohlavné a somatické bunky. Ich podobnosti a rozdiely. Mitóza – spôsob delenia somatických buniek človeka Ako sa nazýva proces delenia somatických buniek
1.2.4.2. Metódy deleniasomatické bunky
Existujú dva hlavné spôsoby delenia somatických buniek: mitóza a amitóza.
Mitóza (z gréčtiny - vlákno) - nepriame alebo mitotické delenie je prevládajúcim typom delenia eukaryotických somatických buniek a je vlastné všetkým organizmom s bohatými bunkami. V tomto prípade dochádza k presnému rovnomernému rozdeleniu dedičného materiálu. V dôsledku mitózy každá dcérska bunka dostane kompletnú sadu chromozómov s presným množstvom DNA a je svojim spôsobom identická s materskou bunkou. Amitóza (z gréčtiny.ά - negácia a μίτος - vlákno) prevláda u niektorých jednobunkových organizmov. Toto je tiež spôsob delenia somatických buniek, ale okrem mitózy dochádza k priamemu deleniu medzifázového bunkového jadra jednoduchým zovretím siete. Pri amitóze môže byť distribúcia dedičného materiálu medzi dcérskymi bunkami rovnomerná alebo nerovnomerná. V dôsledku toho sa vytvárajú bunky rovnakej alebo nerovnakej veľkosti. Preto sú takéto bunky dedične defektné.
Mitóza. Mitóza sa vyskytuje po interfáze a je podmienene rozdelená do nasledujúcich fáz: 1) profáza, 2) metafáza, 3) anafáza, 4) telofáza. Na obr. 1,74. je uvedená všeobecná schéma rôznych fáz mitózy.
Ryža. 1,74. Schéma mitózy:
1-centriol; 2 - jadierko; 3 - chromozómy; 4 - skorá profáza; 5 - neskorá profáza; 6 - metafáza; 7 - skorá anafáza; 8 - neskorá anafáza; 9 - skorá telofáza.
Prophase (z gréčtiny.πρα - do a gréčtina. φάσις - vzhľad) - počiatočná fáza mitózy. Vyznačuje sa tým, že jadro sa zväčšuje a z chromatínovej siete v dôsledku špirálovitosti a skracovania sa chromozómy z dlhých tenkých, neviditeľných vlákien na konci profázy stávajú krátkymi, hrubými a umiestňujú sa do tvaru viditeľnej gule. Chromozómy sa sťahujú, zmenšujú a skladajú sa z dvoch polovíc – chromatíd. Chromatidy sa obtočia okolo seba a sú držané v pároch centromérou. Profáza končí zmiznutím jadierka, centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom s vytvorením vretenovitého tvaru. Mikrotubuly sa tvoria z proteínového tubulínu. vlákna vreteno. V dôsledku rozpustenia jadrovej membrány sa chromozómy nachádzajú v cytoplazme. TO centroméra vretenové závity sú pripevnené z oboch pólov.
Metafáza (z gréčtiny.μετά - - medzi, potom) začína pohybom chromozómov smerom k rovníku. Postupne sa chromozómy (každý pozostávajú z dvoch chromatíd) nachádzajú v rovine rovníka a vytvárajú takzvanú metafázovú platňu. V živočíšnych bunkách sú na póloch okolo centriolov viditeľné guľovité útvary. V tejto fáze je možné spočítať počet chromozómov v bunke. Súbor genetického materiálu je 2n4s.
Metafázová doska sa používa v cytogenetických štúdiách na určenie počtu a tvaru chromozómov.
V anafáze (z gréčtiny.άνά - hore) sesterské chromatidy sa od seba vzďaľujú, ich spojenie je oddelené centroméra zápletka. Všetky centroméry sa delia súčasne. Každá chromatid so samostatným centroméra sa stáva dcérskym chromozómom a začína sa pohybovať po závitoch vretena k jednému z pólov. Súbor genetického materiálu je 2n2s.
Telofáza (z gréčtiny.τέλος - koniec) - konečné štádium mitózy. Opačný s ohľadom na profázu. Chromozómy, ktoré dosiahli póly, pozostávajúce z jedného vlákna, sa stávajú tenkými, dlhými a neviditeľnými vo svetelnom mikroskope. Zažívajú despiralizáciu, tvoria sieť medzifázového jadra. Vytvorí sa jadrová membrána, objaví sa jadierko. V tomto čase mitotický aparát zaniká a nastáva cytokinéza – oddelenie cytoplazmy s tvorbou dvoch dcérskych buniek. Súbor genetického materiálu je 2n2s.
Frekvencia mitózy v rôznych tkanivách a v rôznych organizmoch je výrazne odlišná. Napríklad v ľudskej červenej kostnej dreni sa každú sekundu vyskytne 10 miliónov mitóz.
V súčasnosti nie je presne známe, aké faktory indukujú bunku k mitóze, ale predpokladá sa, že v tom zohráva významnú úlohu pomer objemov jadra a cytoplazmy (jadro-cytoplazmatický pomer). Zväčšenie objemu buniek je spojené so syntézou proteínov, nukleových kyselín, lipidov a iných chemických zložiek bunky. Preto prichádza čas, keď povrch jadra nestačí zabezpečiť výmenu látok medzi jadrom a cytoplazma, potrebné pre ďalší rast. Bunkové delenie výrazne zväčšuje povrch samotnej bunky aj jej jadra bez toho, aby sa zväčšil ich objem; preto sa predpokladá, že faktor, ktorý obmedzuje pomer jadro-cytoplazmatický, nejakým spôsobom indukuje bunku k mitotickému deleniu.
Biologický význam mitózy. Mitóza je najbežnejšou metódou reprodukcie buniek zvierat, rastlín a prvokov. To je základ pre rast a vegetatívne rozmnožovanie všetkých eukaryotov – organizmov, ktoré majú jadro. Jeho hlavnou úlohou je presná reprodukcia buniek, zabezpečenie rovnomerného rozloženia chromozómov materskej bunky medzi dve dcérske bunky, ktoré z nej vznikajú, a zachovanie stálosti počtu a tvaru chromozómov vo všetkých rastlinných a živočíšnych bunkách. Mitóza podporuje rast organizmu v embryonálnom a postembryonálnom období, kopírovanie genetickej informácie a tvorbu geneticky ekvivalentných buniek. Preto organizmy, ktoré sa rozmnožujú vegetatívne (huby, riasy, prvoky, mnohé rastliny), tvoria veľké množstvo identických jedincov, prípadne klonov. Klonovanie je možné u niektorých mnohobunkových organizmov, ktoré dokážu regenerovať celý organizmus z časti tela: koelenteráty, červy. Klonovanie stavovcov sa vyskytuje iba v počiatočných štádiách embryogenézy. Takže u zvierat a ľudí sa jednovaječné dvojčatá tvoria z jedného oplodneného vajíčka v dôsledku jeho mitotického delenia. V dôsledku mitózy sú všetky funkčne zastarané bunky tela nahradené novými. Toto oddelenie je základom procesu regenerácie - obnovy stratených tkanív.
Amitóza. K amitóze dochádza rozdelením jadra a následne cytoplazmy. Pri amitóze sa jadierko predĺži, podviaže a následne sa natiahne aj jadro. V niektorých prípadoch sa v jadre objaví priečka, ktorá ho rozdeľuje na dve časti. Delenie jadra je niekedy sprevádzané rozdelením cytoplazmy (obr. 1.75).
Ryža. 1,75. Amitóza. reprodukcia améby:
a - 0 min; b - 6 min; c - 8 min; d - 13 min; e - 18 min; - 21 min.
Existuje niekoľko foriem amitózy: jednotná, keď sa vytvoria dve rovnaké jadrá; nerovnomerné, keď sa tvoria nerovnaké jadrá; fragmentácia, kedy sa jadro rozpadne na mnoho malých jadier rovnakej alebo rôznej veľkosti.
Amitóza je teda delenie, ktoré prebieha bez spiralizácie bez tvorby chromozómov a deliaceho vretienka. Či existuje predbežná syntéza DNA pred začiatkom amitózy a ako je distribuovaná medzi dcérske jadrá, nie je známe. Niekedy sa pri delení určitých buniek strieda mitóza s amitózou.
Amitóza je zvláštny typ separácie, ktorý sa niekedy pozoruje pri normálnej bunkovej činnosti, ale hlavne pri porušení funkcie, často pod vplyvom žiarenia alebo iných škodlivých faktorov. Je vlastný vysoko diferencovaným bunkám. Amitóza je menej častá ako mitóza a hrá menšiu úlohu pri delení buniek u veľkej väčšiny živých organizmov.
Mitóza- metóda nepriameho delenia somatických buniek.
Počas mitózy bunka prechádza sériou po sebe nasledujúcich fáz, v dôsledku ktorých každá dcérska bunka dostane rovnakú sadu chromozómov ako materská bunka.
Mitóza je rozdelená do štyroch hlavných fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Profáza- najdlhšia fáza mitózy, počas ktorej dochádza ku kondenzácii chromatínu, v dôsledku čoho sa zviditeľnia chromozómy v tvare X, pozostávajúce z dvoch chromatíd (dcérskych chromozómov). V tomto prípade nukleolus zmizne, centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky a začína sa vytvárať achromatínové vreteno (vreteno) mikrotubulov. Na konci profázy sa jadrová membrána rozpadne na samostatné vezikuly.
V metafáza chromozómy sa zoraďujú pozdĺž rovníka bunky so svojimi centromérmi, ku ktorým sú pripojené mikrotubuly plne vytvoreného deliaceho vretienka. V tomto štádiu delenia sú chromozómy najhustejšie a majú charakteristický tvar, ktorý umožňuje študovať karyotyp.
V anafázy dochádza k rýchlej replikácii DNA v centroméroch, v dôsledku čoho sa chromozómy rozštiepia a chromatidy sa rozchádzajú smerom k pólom bunky, natiahnutej mikrotubulmi. Distribúcia chromatidov musí byť úplne rovnaká, pretože práve tento proces zachováva stálosť počtu chromozómov v bunkách tela.
Na pódiu telofáza dcérske chromozómy sa zhromažďujú na póloch, despiralizujú, okolo nich vznikajú jadrové obaly z vezikúl a v novovzniknutých jadrách sa objavujú jadierka.
Po rozdelení jadra nastáva rozdelenie cytoplazmy - cytokinéza, počas ktorých dochádza k viac-menej rovnomernému rozloženiu všetkých organel materskej bunky.
V dôsledku mitózy sa teda z jednej materskej bunky vytvoria dve dcérske bunky, z ktorých každá je genetickou kópiou materskej bunky (2n2c).
V chorých, poškodených, starnúcich bunkách a špecializovaných tkanivách tela môže nastať trochu iný proces delenia – amitóza. Amitóza nazývané priame delenie eukaryotických buniek, pri ktorom nedochádza k tvorbe geneticky ekvivalentných buniek, keďže bunkové zložky sú rozložené nerovnomerne. Vyskytuje sa u rastlín v endosperme a u zvierat v pečeni, chrupavke a rohovke oka.
meióza. Fázy meiózy
meióza- ide o metódu nepriameho delenia primárnych zárodočných buniek (2n2c), v dôsledku čoho vznikajú haploidné bunky (1n1c), najčastejšie zárodočné bunky.
Na rozdiel od mitózy meióza pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich bunkových delení, z ktorých každému predchádza interfáza. Prvé delenie meiózy (meióza I) sa nazýva zníženie, pretože v tomto prípade je počet chromozómov polovičný a druhé delenie (meióza II) - rovnicové, keďže pri jeho procese sa zachováva počet chromozómov.
Medzifáza I prebieha podobne ako medzifáza mitózy. Meióza I je rozdelená do štyroch fáz: profáza I, metafáza I, anafáza I a telofáza I. profáza I prebiehajú dva hlavné procesy - konjugácia a kríženie. Konjugácia- ide o proces fúzie homológnych (párových) chromozómov po celej dĺžke. Páry chromozómov vytvorené počas konjugácie sú zachované až do konca metafázy I.
Prejsť- vzájomná výmena homológnych oblastí homológnych chromozómov. V dôsledku kríženia získavajú chromozómy prijaté organizmom od oboch rodičov nové kombinácie génov, čo vedie k vzniku geneticky rôznorodých potomkov. Na konci profázy I, rovnako ako v profáze mitózy, jadierko zmizne, centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky a jadrový obal sa rozpadne.
V metafáza I páry chromozómov sa zoraďujú pozdĺž rovníka bunky, k ich centromérom sú pripojené mikrotubuly štiepneho vretienka.
V anafáza I celé homológne chromozómy pozostávajúce z dvoch chromatidov sa rozchádzajú k pólom.
V telofáza I okolo zhlukov chromozómov na póloch bunky vznikajú jadrové membrány, tvoria sa jadierka.
Cytokinéza I zabezpečuje delenie cytoplazmy dcérskych buniek.
Dcérske bunky vytvorené ako výsledok meiózy I (1n2c) sú geneticky heterogénne, pretože ich chromozómy, náhodne rozptýlené na póloch bunky, obsahujú nerovnaké gény.
Medzifáza II veľmi krátka, keďže v nej nedochádza k zdvojovaniu DNA, čiže neexistuje žiadna S-perióda.
Meióza II tiež rozdelené do štyroch fáz: profáza II, metafáza II, anafáza II a telofáza II. V profáza II prebiehajú rovnaké procesy ako v profáze I, s výnimkou konjugácie a kríženia.
V metafáza II Chromozómy sú umiestnené pozdĺž rovníka bunky.
V anafáza II Chromozómy sa delia na centromére a chromatidy sa tiahnu smerom k pólom.
V telofáza II jadrové membrány a jadierka sa tvoria okolo zhlukov dcérskych chromozómov.
Po cytokinéza II genetický vzorec všetkých štyroch dcérskych buniek je 1n1c, ale všetky majú odlišnú sadu génov, čo je výsledkom kríženia a náhodnej kombinácie materských a otcovských chromozómov v dcérskych bunkách.
Typy delenia somatických buniek
Mitóza - nepriameho bunkového delenia, ktorého výsledkom je vznik dvoch buniek s rovnomerne rozloženým genetickým materiálom.
Amitóza - priame bunkové delenie na polovicu, čo nezabezpečuje rovnomerné rozdelenie genetického materiálu medzi dcérske bunky.
Endomitóza - proces duplikácie DNA, sprevádzaný mnohonásobným zdvojením chromozómov bez delenia cytoplazmy.
Politenia - zvýšenie množstva DNA bez zvýšenia počtu chromozómov. Chromozómy sa stávajú gigantickými.
bunkový cyklus- ide o existenciu bunky od okamihu jej vzniku delením materskej bunky až po jej vlastné delenie alebo smrť.
Mitotický cyklus- komplex dejov, ku ktorým dochádza v procese prípravy bunky na delenie a pri samotnom delení.
Biologický význam mitózy spočíva v tom, že v dôsledku toho sa vytvoria dve dcérske bunky so sadou chromozómov identickou so sadou rodičovskej bunky. Fázy mitózy ˸ interfáza (G - presyntetické, S - syntetické, G - postsyntetické obdobia), profáza, metafáza, anafáza, telofáza.
Chromozómy v deliacej sa bunke majú tvar rovných alebo zakrivených tyčiniek. Každý chromozóm je rozdelený na dve ramená primárnou konstrikciou alebo centromérou. V závislosti od miesta primárnej konstrikcie sa rozlišujú tri typy chromozómov: rovnaké ramená alebo metacentrické, nerovnaké ramená alebo submetacentrické a akrocentrické (s jedným dlhým a druhým veľmi krátkym ramenom). Niektoré chromozómy majú sekundárne zúženie (nukleárny organizátor). V tejto oblasti chromozómu sa v medzifázovom jadre vytvára jadierko. Metafázový chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov - špirálovito stočených vlákien spojených navzájom v sfére primárneho zúženia. Keď je bunkové delenie dokončené, chromatidy každého chromozómu vstupujú do rôznych buniek a transformujú sa na nezávislé chromozómy. Hlavnými chemickými zložkami chromozómov sú DNA (asi 40 %) a proteíny (asi 60 %). Zloženie chromozómov zahŕňa aj RNA, lipidy, sacharidy, ióny kovov.
Počet chromozómov v bunkách každého typu organizmu je konštantný. Súbor chromozómov v zárodočných bunkách sa nazýva haploidný a označuje sa latinským písmenom n. Súbor párových chromozómov v somatických bunkách sa nazýva diploidný a označuje sa 2n. Súbor chromozómov v bunkách organizmov patriacich k rovnakému druhu sa vyznačuje určitou veľkosťou, tvarom, počtom a nazýva sa karyotyp. Všetky chromozómy v bunke možno rozdeliť do dvoch skupín: autozómy alebo nepohlavné chromozómy a pohlavné chromozómy - heterochromozómy. Heterochromozómy určujú pohlavné znaky organizmu. Ľudský karyotyp predstavuje 46 chromozómov, z toho 44 autozómov a dva pohlavné chromozómy.
Typy delenia somatických buniek - pojem a typy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Typy delenia somatických buniek" 2015, 2017-2018.
Najuniverzálnejší spôsob delenia somatických buniek, t.j. telových buniek (z gréc. soma – telo), je mitóza. Tento typ bunkového delenia prvýkrát opísal nemecký histológ W. Fleming v roku 1882, ktorý pozoroval vznik a opísal správanie vláknitých štruktúr v jadre počas obdobia delenia.
Odtiaľ pochádza názov procesu delenia – mitóza (z gréckeho mitos – niť).
Počas mitotického delenia bunkové jadro prechádza sériou striktne usporiadaných sekvenčných zmien s tvorbou špecifických filamentóznych štruktúr. Pri mitóze sa rozlišuje niekoľko fáz: profáza, prometafáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. II.2).
Prophase je prvou fázou prípravy na rozdelenie. V profáze sa sieťová štruktúra jadra postupne mení na viditeľné (chromozómové) vlákna v dôsledku spiralizácie, skracovania a zhrubnutia chromozómov. V tomto období môžete pozorovať duálnu povahu chromozómov, pretože. každý chromozóm vyzerá pozdĺžne zdvojený. Tieto polovice chromozómov (výsledok reduplikácie (zdvojenia) chromozómov v 3-fáze), nazývané sesterské chromatíny, drží pohromade jedno spoločné miesto – centroméra. Začína divergencia centriol k pólom a tvorba deliaceho vretena (2n4c).
V prometafáze pokračuje špirálovanie chromozómových závitov, zaniká jadrová membrána, karyolymfa a cytoplazma sa mieša s tvorbou myxoplazmy, čo uľahčuje pohyb chromozómov do rovníkovej roviny bunky (2n4c).
V metafáze sú všetky chromozómy umiestnené v rovníkovej zóne bunky a tvoria takzvanú "metafázovú platňu". V štádiu metafázy sú chromozómy najkratšie, pretože v tomto čase sú najsilnejšie špirálovité a kondenzované. Táto fáza je najvhodnejšia na počítanie počtu chromozómov v bunke, štúdium a popis ich štruktúry, určovanie veľkostí atď. Vzájomné usporiadanie chromozómov je náhodné. Deliace vreteno je úplne vytvorené a vlákna vretena sú pripojené k centromérom chromozómov (2n4c).
| Anafáza je ďalšou fázou mitózy, keď sa delia centroméry chromozómov. Vretienkové vlákna ťahajú sesterské chromatidy, ktoré sa od tohto bodu môžu nazývať dcérske chromozómy, k rôznym pólom bunky. To zaisťuje konzistentnú a presnú distribúciu chromozomálneho materiálu do dcérskych buniek (2n2c). V telofáze sa dcérske chromozómy despiralizujú a postupne strácajú svoju viditeľnú individualitu. Vytvorí sa obal jadra, symetrické delenie bunkového tela sa začína vytvorením dvoch nezávislých buniek (2n2c), z ktorých každá vstupuje do periódy O, medzifázy. A cyklus sa znova opakuje. Biologický význam mitózy je nasledujúci. 1. Udalosti vyskytujúce sa v procese mitózy vedú k vytvoreniu dvoch génov - | Ryža. II.2. Schéma delenia mitotických buniek: a - medzifáza; 6c, d, e - rôzne štádiá profázy; f, g - prometafáza; h, i - metafáza; do - anafázy; 1, m ~ telofáza; a - tvorba dvoch dcérskych buniek |
sieťovo identické dcérske bunky, z ktorých každá obsahuje presné kópie genetického materiálu predkovej (materskej) bunky.
2. Mitóza zabezpečuje rast a vývoj organizmu v embryonálnom a postembryonálnom období. Telo dospelého človeka pozostáva z približne 1014 buniek, čo si vyžaduje približne 47 cyklov bunkového delenia jedného vajíčka (zygoty) oplodneného spermiami.
3. Mitóza je univerzálny, evolučne zafixovaný mechanizmus regenerácie, teda obnovy stratených alebo funkčne zastaraných telesných buniek.
Viac k téme II.3. MITÓZA - DELENIE SOMATICKÝCH BUNIEK:
- 3. Nesmrteľnosť sa stáva realitou (1999) rozhovor s doktorom technických vied, starším výskumníkom NASA, profesorom Alexandrom Bolonkinom
- METÓDY GENETICKÉHO ŠTÚDIA VÝVOJOVÝCH PORÚCH. PRENATÁLNA DIAGNOSTIKA. ÚČTOVNÉ ÚDAJE O GENETICKÝCH A PRENOTÁLNYCH FAKTOROCH V PSYCHOLOGICKEJ ANALÝZE A DIAGNOSTIKE.
bunkový cyklus- obdobie života bunky od okamihu jej vzniku delením matky až po jej vlastné delenie.
Metódy delenia somatických buniek:
1) delenie na dve alebo binárne;
2) amitóza - priame delenie;
3) mitóza - nepriame delenie;
4) meióza – redukčné delenie.
Delenie na dve alebo binárne charakteristické pre prokaryotické bunky (baktérie), ktoré majú nukleoid- genetický aparát bakteriálnej bunky (bakteriálny chromozóm). Je to molekula DNA v tvare prstenca, ktorá nie je spojená s histónmi. Nukleoid sa zvyčajne nachádza v strede bunky a nie je ohraničený svojou membránou od obsahu bunky. Rozdelenie nukleoidu nastáva po dokončení replikácie DNA. Divergencia dcérskej DNA je zabezpečená rastom bunkovej membrány. Pred delením buniek sa DNA zdvojnásobí, čím sa vytvoria 2 kruhové molekuly DNA. Potom bunková membrána prerastie do cytoplazmy, vloží sa medzi 2 molekuly DNA a rozdelí bunku na dve časti.
Amitóza - priame delenie medzifázové jadro bunky zovretím, pri ktorom nedochádza k tvorbe deliaceho vretienka. Počas amitózy sa jadro delí, zatiaľ čo cytoplazma môže zostať nerozdelená. V tomto prípade sú chromozómy rozdelené nerovnomerne. Amitózou sa delia bunky, v ktorých dochádza k patologickým procesom, napríklad bunky zhubných nádorov. U ľudí a zvierat sa bunky pečene, chrupavkového tkaniva a rohovky oka delia amitoticky. V rastlinách sa endospermové bunky delia amitoticky. Príznaky charakterizujúce amitózu:
1) jadrové delenie môže nastať bez delenia cytoplazmy;
2) vyskytuje sa v špecializovaných bunkách (v bunkách chrupavkového tkaniva, rohovke oka);
3) bunka, v ktorej sa vyskytla amitóza, nie je schopná mitózy.
Mitóza je hlavným typom delenia eukaryotických buniek.
Mitóza je nepriame delenie somatických buniek eukaryotických organizmov, pri ktorom dcérske jadrá nesú rovnaký počet chromozómov ako rodičovská bunka. Mitóza poskytuje zvýšenie počtu buniek v tele, rast, regeneračné procesy.V roku 1874 I.D. Chistyakov opísal niektoré fázy mitózy v spórach machu a prasličky. Potom nemecký botanik E. Strasburger (1876–1879) podrobne študoval mitózu v rastlinných bunkách a nemecký cytológ W. Flemming (1882) v živočíšnych bunkách.
Mitotický cyklus- súbor procesov prebiehajúcich v bunke pri jej príprave na delenie a pri jej delení.
Mitotický cyklus sa delí na interfázu a mitózu(obr. 26). Medzifáza je časový interval medzi deleniami buniek. Medzifáza sa delí na tri fázy - G 1, S, G 2.
V postmitotickom (presyntetickom) období - fáza G 1 bunka sa pripravuje na duplikáciu DNA: intenzívny rast bunky; aktívna biosyntéza RNA, proteínov, lipidov, sacharidov, ATP a enzýmov.
V syntetickom období - fáza S, ktorého trvanie je 6–8 hodín, vykonáva sa hlavný proces - replikácia DNA (zdvojnásobenie chromozómov). Spôsob syntézy DNA - replikácia alebo sebazdvojnásobenie molekuly DNA. Počas replikácie dochádza k prenosu dedičnej informácie z materskej DNA do dcérskej DNA jej presnou reprodukciou. V dôsledku replikácie DNA sa každý chromozóm zdvojnásobí a pozostáva z dvoch chromatidov. Chromatidy sú spojené v oblasti centroméry.
V premitotickom (postsyntetickom) období - fáza G 2, trvajúce od 2 do 6 hodín, nastáva: zdvojenie organel; syntéza bielkovín, lipidov, sacharidov, syntéza ATP; syntetizujú sa proteíny potrebné na tvorbu vretienkových mikrotubulov.
Ryža. 26. Schéma mitotického cyklu
Organela, bunkové centrum (centrozóm), sa podieľa na delení živočíšnych buniek. Je to nemembránová organela umiestnená v blízkosti jadra, v cytoplazme bunky. Bunkové centrum sa podieľa na tvorbe deliaceho vretienka počas rozmnožovania buniek. Chromozómy v interfáze sú zdvojené a po vstupe do mitózy pozostávajú z dvoch sesterských chromozómov. Mitóza (M) je rozdelená do 4 fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza(obr. 27).
Profáza -štádium mitózy, pri ktorom dochádza ku kondenzácii chromozómov, rozpadu jadierok, začína sa vytvárať deliace vretienko . V profáza Každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov spojených navzájom centromérou. Na konci profázy nukleolus zmizne, centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky. Vytvorí sa mitotické vreteno pozostávajúce z mikrotubulov.
metafáza- štádium mitózy, v ktorom sa chromozómy zoradia na rovníku vretienka a vytvárajú metafázovú platničku. Na začiatku metafáza jadrový obal sa rozpadne. Každý chromozóm je pripojený svojou centrálnou oblasťou (centromérou) k jednému z mikrotubulov. Existuje aj kinetochore, ktorý sa nachádza v blízkosti centromety a reguluje umiestnenie a smer pohybu chromozómov. V metafáze sú chromozómy umiestnené v rovníkovej oblasti bunky a tvoria metafázovú platňu.
Chromatidy sú jasne rozlíšiteľné počas metafázy mitózy, keď chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov.
anafáza -štádiu mitózy, charakterizované divergenciou sesterských chromatidov k opačným pólom bunky. Toto je najkratšia fáza mitózy. Po delení centroméry sa chromatidy rozchádzajú do dcérskych jadier a stávajú sa nezávislými chromozómami.
Pohyb chromozómov sa uskutočňuje vďaka kinetochorovým a vretenovým vláknam, ktoré sťahujú a naťahujú chromatidy od rovníka k pólom bunky.
Telofáza- štádium mitózy, charakterizované tvorbou dcérskych jadier. Na póloch buniek sa chromozómy despiralizujú a nadobúdajú podobu dlhých filamentov, čo je charakteristické pre nedeliace sa jadro. Vytvárajú sa dcérske jadrá a v nich - jadrá. Dcérske jadrá tvoria jadrový obal, nukleoplazmu. Počas telofázy, cytokinéza- rozdelenie cytoplazmy, v dôsledku čoho sa od seba oddelia dve rovnaké dcérske bunky. Sú genetickou kópiou materskej bunky a obsahujú diploidnú sadu chromozómov – 2nc.
Ryža. 27. Fázy mitózy v živočíšnej bunke : A-B profáza; G - prometafáza; D - metafáza; E - anafáza; G - telofáza; Z- cytokinéza
Biologický význam mitózy. Mitóza zabezpečuje genetickú kontinuitu bunkových generácií, genetickú stabilitu, t.j. druhovú stálosť počtu chromozómov v bunkách.
Mitotický index(m) je pomer počtu buniek podliehajúcich mitóze v tkanive k celkovému počtu buniek v tkanive alebo kultúre. Mitotický index je určený vzorcom m = N m / N, kde N m je počet buniek podstupujúcich mitózu v tkanive a N je celkový počet buniek tkaniva (1000 buniek). Každé tkanivo má svoj vlastný mitotický index. Jeho vyššie hodnoty sú typické pre zárodočnú vrstvu kože (0,7), apikálne a laterálne meristémy (0,7), epitel tenkého čreva (0,78), bunky červenej kostnej drene (0,74), nižšie hodnoty pre tkanivo kostrového svalstva (0,0001) a nervové tkanivo (0,0001).
meióza
Meióza je proces delenia diploidných buniek pohlavných žliaz, počas ktorého sa pozoruje redukčné delenie, čo vedie k zníženiu počtu chromozómov v dcérskych bunkách o polovicu a rovnomernému deleniu, čo vedie k tvorbe gamét. Meiózu objavil W. Flemming v roku 1882 u zvierat a E. Strasburger v roku 1888 odhalil zníženie počtu chromozómov v rastlinách.
medzifázou meiózy. V interfáze dochádza v syntetickom období k zdvojeniu molekúl DNA. Tým sa zdvojnásobia chromozómy. Každý chromozóm obsahuje 2 chromatidy (2n2c).
1. Prvé rozdelenie meiózy
Profáza 1. Chromozómy zdvojené v interfáze vstupujú do profázy 1.
Preto sú na začiatku profázy chromozómy zdvojené (diploidná sada) a každý z nich obsahuje 2 chromatidy (2n2c). Potom sa uskutočnia procesy (obr. 28) konjugácie a kríženia. V profáze-1 sa rozlišujú štádiá: leptotén, zygotén, pachytén, diplotén, diakinéza.
Chromozómová konjugácia je proces párovej časovej konvergencie homológnych chromozómov. Leptotena- štádium tenkých nití. Na zygoténové štádiá homológne chromozómy sa spájajú do párov a vytvárajú tetrády – štruktúry štyroch chromatíd, príp bivalenty. V dôsledku konjugácie sa každá bivalentná skladá zo 4 sesterských chromatidov. Vzorec genetického materiálu je 2n4c.
Crossing je kríženie homológnych chromozómov alebo chromatidov sprevádzané výmenou zodpovedajúcich úsekov medzi chromatidami (proces rekombinácie). Na pachyténové štádiá u bivalentov dochádza k prekríženiu: vzájomnej výmene identických úsekov po dĺžke homologických chromozómov vznikajú chiazmata - miesta kríženia chromozómov. Pretože každá chiazma zodpovedá jednej udalosti prekríženia zahŕňajúcej dve nesesterské chromatidy, intenzitu procesu kríženia možno posúdiť z počtu chiazmat. V sade ľudských chromozómov sa počet chiazmat pohybuje od 35 do 66. Je možné vymieňať úseky medzi nesesterskými chromatidami susedných chromozómov - (nesesterská výmena) alebo medzi sesterskými chromatidami - v rámci toho istého chromozómu (sesterská výmena) .
Genetickým dôsledkom crossing overu je rekombinácia génov, vzniká geneticky heterogénny materiál a vznikajú genetické rozdiely medzi chromatidami, čo poskytuje širokú genetickú variabilitu gamét. Na diploténové štádiá tetradový komplex je zničený. Homológovia sa navzájom odpudzujú. diakinéza- štádium završujúce profázu meiózy-1, prechodné do metafázy-1. Skrátia sa bivalenty, zničí sa jadro a začne sa vytvárať štiepne vreteno.
Metafáza 1. Bivalenty, už geneticky heterogénne, sú usporiadané v 2 vrstvách pozdĺž rovníka bunky.
Anafáza 1. V anafáze sa chromozómy pozostávajúce z 2 chromatíd rozchádzajú k pólom, t.j. rozchádzajú sa polovice bivalentov. Tento proces sa nazýva redukčné delenie, v dôsledku čoho vznikajú dve bunky, ktoré obsahujú jeden chromozóm, ale každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Vytvára sa haploidná sada chromozómov. Preto vzorec genetického materiálu v anafáze-1 má tvar - n2c).
Telofáza 1. 2 bunky sa tvoria s haploidnou sadou chromozómov a dvojnásobným množstvom DNA. Deliace vreteno je zničené. Objaví sa jadrová obálka. Na konci telofázy 1 nastáva cytokinéza (delenie cytoplazmy pomocou konstrikcie), okrem toho vznikajú dyády, t.j. Každá bunka obsahuje 2 sesterské chromatidy spojené centromérou.
Takže už po prvom meiotickom delení bunka obsahuje haploidnú sadu chromozómov a každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov.
2. Druhé delenie meiózy - vyrovnávacie delenie (mitóza meiózy). Medzi prvým a druhým delením meiózy je obdobie - interkinéza. Na rozdiel od interfázy sa DNA nereplikuje v interkinéze a nedochádza k zdvojeniu chromozómov.
Druhé delenie meiózy zahŕňa rovnaké fázy ako prvé delenie – profáza-2, metafáza-2, anafáza-2, telofáza-2.
V profáze-2 a metafáze-2 meiózy sú v každom chromozóme stále zachované dve chromatidy. V profáze II meiózy možno chromozómovú sadu bunky zapísať ako vzorec 1 n 2 c (n je počet chromozómov, c je počet chromatidov).
V anafáze-2 sa sesterské chromatidy rozchádzajú k pólom bunky a každá z nich sa stáva nezávislým chromozómom. V dôsledku divergencie chromatidov k pólom bunky, rovnostárske delenie.
V telofáze -2 je vzorec genetického materiálu n c.
Ryža. 28 . štádiá meiózy. Správanie chromozómov. Otcovské chromozómy sú čierne, materské chromozómy biele.
Meióza teda pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich delení (redukcia a vyrovnávanie). Pred prvým delením meiózy v interfáze dochádza k syntéze DNA, v dôsledku čoho budú v každom chromozóme dve chromatidy (jednoduchá replikácia DNA - 2n2c). Redukčné delenie končí vytvorením dvoch buniek obsahujúcich haploidnú sadu chromozómov pozostávajúcu z dvoch chromatidov (1n2c). V meióze neexistuje medzifáza pred druhým delením. Preto druhému deleniu nepredchádza syntéza DNA a zdvojenie chromozómov. V dôsledku vyrovnávacieho delenia (mitóza meiózy) sa z jednej počiatočnej diploidnej bunky gonády vytvoria 4 haploidné geneticky heterogénne bunky. Po vyrovnávacom delení vyzerá vzorec genetického materiálu - 1n1c.
Biologický význam meiózy pozostáva z: 1) tvorby geneticky rôznorodého materiálu v dôsledku kríženia; 2) v rozmanitosti druhov, keďže meióza slúži ako základ pre kombinačnú variabilitu organizmov; 3) pri tvorbe gamét zapojených do sexuálnej reprodukcie; 4) pri udržiavaní genetickej stálosti druhov.
