U anafazi mitoze stanice se odvajaju do polova. Mitoza - neizravna stanična dioba

Stanice višećelijskog organizma izuzetno su raznolike u svojim funkcijama. Stanice imaju različit životni vijek u skladu sa svojom specijalizacijom. Na primjer, nakon završetka embrionalnog razdoblja razvoja, živčane i mišićne stanice prestaju se dijeliti i funkcionirati tijekom života organizma. Stanice drugih tkiva - koštana srž, epiderma, epitel tankog crijeva - u procesu obavljanja svoje funkcije brzo umiru i zamjenjuju ih nova kao rezultat kontinuirane reprodukcije stanica.

Dakle, životni ciklus stanica obnavljajućeg tkiva uključuje funkcionalno aktivnu aktivnost i razdoblje podjele. Stanična dioba podliježe razvoju i rastu organizama, njihovoj reprodukciji, a također osigurava samoobnavljanje tkiva tijekom cijelog životnog vijeka organizma i vraćanje njihova integriteta nakon oštećenja.

Najrašireniji oblik reprodukcije stanica u živim organizmima je neizravna podjela, ili mitoza. Mitozu karakteriziraju složene transformacije staničnog jezgra, praćene stvaranjem specifičnih struktura kromosoma. Kromosomi su stalno prisutni u stanici, ali u razdoblju između dvije podjele - interfaze - nalaze se u despiraliziranom stanju i zbog toga nisu vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. U interfazi se provodi priprema za mitozu, koja se uglavnom sastoji u umnožavanju (redukciji) DNA. Naziva se skup procesa koji se odvijaju tijekom pripreme stanice za diobu, kao i tijekom same mitoze mitotički ciklus... Na slici je prikazano da nakon završetka dijeljenja stanica može ući u razdoblje pripreme za sintezu DNA, označeno simbolom G1 . U ovom trenutku RNA i proteini se intenzivno sintetiziraju u stanici, a aktivnost enzima koji sudjeluju u sintezi DNA se povećava. Tada ćelija nastavlja sintezu DNK. Dvije spirale stare molekule DNA se razlikuju i svaka postaje obrazac za sintezu novih lanaca DNA. Kao rezultat, svaka od dvije kćeri molekule nužno uključuje jednu staru spiralu i jednu novu. Nova molekula je apsolutno identična staroj. To je duboko biološko značenje: na taj se način kontinuitet genetskih informacija čuva u bezbroj staničnih generacija.

Trajanje sinteze DNA u različitim stanicama nije isto i kreće se od nekoliko minuta kod bakterija do 6-12 sati u stanicama sisavaca. Nakon završetka sinteze DNA - faza S mitotički ciklus - stanica se ne počinje odmah dijeliti. Razdoblje od kraja sinteze DNA do početka mitoze naziva se faza G2.Tijekom ovog razdoblja stanica završava pripremu za mitozu: ATP se nakuplja, proteini akromatinskog vretena sintetiziraju se, centriole se udvostručuju.

Sam proces diobe mitotičkih stanica sastoji se od četiri faze: profaze, metafaze, anafaze i telofaze.

U profaza povećava se volumen jezgre i stanica u cjelini, stanica se zaokružuje, njezino funkcionalno djelovanje opada ili zaustavlja (na primjer, kretanje ameboida u protozoima i u leukocitima viših životinja). Specifične stanične strukture (cilija itd.) Često nestaju. Centriole se u paru odvajaju do polova, kromosomi se spiraliziraju i, kao rezultat, zadebljaju, postaju vidljivi. Čitanje genetskih podataka iz molekula DNA postaje nemoguće: sinteza RNA se zaustavlja, nukleolus nestaje. Vlakna fiksiranog vretena protežu se između polova stanice - formira se aparat koji osigurava divergenciju kromosoma prema polovima stanice. Kroz profazu se kromosomi nastavljaju spiralizirati, koji postaju gusti i kratki. Na kraju profaze, nuklearna ovojnica se raspada, a kromosomi su nasumično raspršeni u citoplazmi.

U metafaza spiralizacija kromosoma doseže maksimum, a skraćeni kromosomi kreću se do ekvatora stanice, koji se nalazi na jednakoj udaljenosti od polova. Formira se ekvatorijalna, ili metafazna ploča. U ovoj fazi mitoze struktura kromosoma je jasno vidljiva, lako ih je prebrojati i proučiti njihove pojedinačne karakteristike.

Svaki kromosom ima područje primarne stezanja - centromere, na koje se tijekom mitoze pričvršćuju vretenasta nit i ramena. U fazi metafaze, kromosom se sastoji od dva kromatida međusobno povezana samo u regiji centromera.

Sve somatske stanice bilo kojeg organizma sadrže strogo definirani broj kromosoma. U svim organizmima iste vrste broj kromosoma u stanicama je isti: u kućnim muhama - 12, u voćnim mušicama - 8, u kukuruzu - 20, u jagodi - 56, u riječnim rakovima - 116, u ljudima - 46, u čimpanzama , žohara i papra - 48. Kao što vidite, broj kromosoma ne ovisi o visini organizacije i ne pokazuje uvijek filogenetski odnos. Broj kromosoma, dakle, ne služi kao svojstvo specifično za pojedine vrste, ali skup osobina kromosomskog skupa (kariotip) - oblik, veličina i broj kromosoma - karakterističan je samo za jednu vrstu biljaka ili životinja.

Broj kromosoma u somatskim stanicama uvijek je uparen. To je zbog činjenice da ove stanice sadrže dva kromosoma istog oblika i veličine: jedna dolazi iz matičnog organizma, a druga iz majčinog organizma. Hromosomi jednakog oblika i veličine i nose iste gene nazivamo homolognim. Naziva se skup kromosoma somatske stanice u kojem svaki kromosom ima par za sebe dvostruko,ili diploidno zapošljavanje, i označen je sa 2n. Količina DNK koja odgovara diploidnom skupu kromosoma označena je kao 2c. Iz svakog para homolognih kromosoma samo jedan ulazi u klice stanice, pa se skup gameta kromosoma naziva singl ili haploidno.

Proučavanje detalja strukture kromosoma metafazne ploče od velikog je značaja za dijagnozu ljudskih bolesti uzrokovanih kršenjima strukture kromosoma.

U anafaza smanjuje se viskoznost citoplazme, centromeri se odvajaju i od ovog trenutka kromatidi postaju neovisni kromosomi. Vretenasta vlakna pričvršćena na centromere povlače kromosome na polove ćelije, dok krakovi kromosoma pasivno slijede centromere. Tako se u anafazi kromosidi kromosoma udvostruče u interfazi točno odstupaju do pola stanice. U ovom trenutku stanica sadrži dva diploidna skupa kromosoma (4n4c).

U završnoj fazi - telofaza - kromosomi se odmotavaju, despiraliziraju. Iz membranskih struktura citoplazme formira se nuklearna ovojnica. Kod životinja se stanica dijeli na dvije manje stanice stvaranjem suženja. U biljkama se citoplazmatska membrana pojavljuje u sredini stanice i širi se na periferiju, dijeleći stanicu na pola. Nakon stvaranja poprečne citoplazmatske membrane, u biljnim ćelijama pojavljuje se celulozna stijenka. Dakle, iz jedne ćelije formiraju se dvije kćeri u koje nasljedne informacije točno kopiraju podatke sadržane u matičnoj stanici. Polazeći od prve mitotičke podjele oplođenog jajašca (zigote), sve kćerne stanice nastale kao rezultat mitoze sadrže isti skup kromosoma i iste gene. Dakle, mitoza je način dijeljenja stanica koji se sastoji u preciznoj raspodjeli genetskog materijala između kćeri.

Kao rezultat mitoze, obje ćelije kćeri dobivaju diploidni skup kromosoma.

Mitozu inhibiraju visoke temperature, visoke doze ionizirajućeg zračenja i djelovanje biljnih otrova. Jedan od tih otrova, kolhicin, koristi se u citogenetikama: može se upotrijebiti za zaustavljanje mitoze u fazi metafazne ploče, što omogućava brojanje broja kromosoma i svakom od njih daje individualnu karakteristiku, to jest provođenje kariotipizacije.

Stol Mitotski ciklus i mitoza (T.L. Bogdanov. Biologija. Zadaci i vježbe. Vodič za prijavitelje na sveučilišta. M., 1991 )

Značajke mitoze u biljkama i životinjama

Rast i razvoj živih organizama je nemoguć bez procesa diobe stanica. Jedan od njih je mitoza - proces eukariotske diobe stanica, u kojem se genetski podaci prenose i pohranjuju. U ovom ćete članku saznati više o značajkama mitotičkog ciklusa, upoznati se sa karakteristikama svih faza mitoze, koje će biti uvrštene u tablicu.

Koncept "mitotičkog ciklusa"

Svi procesi koji se odvijaju u stanici, počevši od jedne podjele do druge, a završavajući proizvodnjom dvije kćeri stanice, nazivaju se mitotičkim ciklusom. Životni ciklus stanice je također stanje mirovanja i razdoblje obavljanja izravnih funkcija.

Glavni stadiji mitoze uključuju:

• Samo-udvostručavanje ili umnožavanje genetskog koda, koji se s matične stanice prenose u dvije kćeri. Proces utječe na strukturu i stvaranje kromosoma.
• Stanični ciklus - sastoji se od četiri razdoblja: presintetskog, sintetičkog, postintentskog i, u stvari, mitoze.

Prva tri razdoblja (presintetsko, sintetičko i postintetičko) odnose se na interfazu mitoze.

Neki znanstvenici nazivaju sintetičko i post-sintetičko razdoblje predfazom mitoze. Budući da se sve faze odvijaju kontinuirano, glatko prelazeći iz jedne u drugu, ne postoji jasno razdvajanje između njih.

Proces izravne diobe stanica, mitoza, odvija se u četiri faze, što odgovara sljedećem slijedu:

TOP-4 članakakoji čitaju uz ovo

• profaza;
• metafaza;
• Anafaza;
• Telofaza.

Sl. 1. Faze mitoze

Možete se upoznati s kratkim opisom svake faze u tablici "Faze mitoze", koja je predstavljena u nastavku.

Tablica "Faze mitoze"

Proces citotomije u životinjskoj stanici događa se uz pomoć odjeljenja, a u biljnoj ćeliji - uz pomoć stanične ploče.

Atipični oblici mitoze

U prirodi se ponekad nalaze atipični oblici mitoze:

• Amitosis - metoda izravne nuklearne fisije, u kojoj je sačuvana struktura jezgre, nukleol se ne raspada, a kromosomi nisu vidljivi. Kao rezultat toga, dobivamo dvojedrnu ćeliju.

Sl. 2. Amitoza

• političkih zajednica - DNK stanice se množe, ali bez povećanja sadržaja kromosoma.
• Endomitosis - tijekom procesa nakon replikacije DNA, ne postoji razdvajanje kromosoma na kćerne kromatide. U ovom se slučaju broj kromosoma povećava desecima puta, pojavljuju se poliploidne stanice što može dovesti do mutacije.

Sl. 3. Endomitoza

Što smo naučili?

Proces neizravne podjele eukariotskih stanica odvija se u nekoliko faza, od kojih svaka ima svoje karakteristike. Mitotički ciklus sastoji se od faza interfaze i izravne diobe stanica, koja se sastoji od četiri faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Ponekad u prirodi postoje atipične metode podjele, uključujući amitozu, politeniju i endomitozu.

Test po temama

Procjena izvještaja

Prosječna ocjena: 4.4. Ukupan broj primljenih ocjena: 518.

Mitoza - neizravna stanična dioba, koja se sastoji od podjele jezgre (kariotomija) i citoplazme (citotomija).

Mitoza se dijeli na profazne (rane i kasne faze), prometafazu, metafazu, anafazu i telofazu. Sama podjela traje relativno kratko vrijeme - oko 30 minuta.

Mitoza, ili neizravna stanična dioba, je metoda dijeljenja eukariotske stanice, u kojoj svaka od dvije novoformirane stanice prima genetski materijal identičan izvornoj stanici, odnosno dovodi do stvaranja dvije punopravne stanice s diploidnim setom kromosoma i ravnomjerno raspoređenih citoplazmatskih materijala.

profaza... Prva faza mitoze je profaza. U ranoj profazi započinje kondenzacija kromosoma (stadij guste i labave zavojnice), nukleolus propada, a centriole postaju polarizirane.

Na početku profaze, parovi centriola prelaze na različite polove stanice. Istodobno se formiraju tanke niti, koje se radijalno odvajaju od svakog para centriola - mikrotubula. Mikrotubuli koji nastaju iz jednog ćelijskog središta protežu se prema mikrotubulima koji polimeriziraju u drugom staničnom centru. Kao rezultat toga, oni se isprepliću. Nuklearna membrana se raspada u vezikule (karioliza), a sadržaj jezgre spaja se sa sadržajem citoplazmatskog matriksa. Na membranama vezikula koje su nastale kao rezultat raspada kariolemme sačuvani su receptorski kompleksi i mine.

U kasnoj fazi profaze nastavlja se kondenzacija kromosoma. Oni se zgušnjavaju i jasno su vidljivi svjetlosnom mikroskopijom. Svaki kromosom sastoji se od dva sestrina kromatida povezanih centromerom. U ovoj fazi počinje se formirati mitotičko vreteno - bipolarna struktura koja se sastoji od mikrotubula. Organiziraju ga centriole, koje su dio staničnog centra, iz kojih se mikrotubule radijalno šire.

Prvo se centriole nalaze u blizini nuklearne membrane, a zatim se razilaze, tvoreći bipolarno mitotičko vreteno. Ovaj proces uključuje polne mikrotubule koje međusobno djeluju kako se istežu. Nukleus i nukleolus prestaju postojati kao zasebne cjeline. Stanica postaje više izdužena. U profazi se kromosomi prvo vide kao dvostruke filamentozne strukture. U budućnosti oni stječu oblik šipka.

U fazi propadanja mitoze, EPS i Golgijev kompleks razgrađuju se u vezikule. Privremeno uništavanje organela igra ključnu ulogu u jednolikoj distribuciji citoplazmatskih materijala.

prometafaza... To je nastavak kasne profaze. Tijekom prometne faze nastaju kinetohori (centromeri) koji djeluju kao centri organiziranja kinetokore mikrotubula. Odlazak kinetohora iz svakog kromosoma u oba smjera i njihova interakcija s polnim mikrotubulima mitotičkog vretena razlog je kretanja kromosoma.

metafaza... U ovoj se fazi kromosomi distribuiraju u ekvatorijalnoj regiji i tvore metafaznu ploču. Ako metafazna ploča padne u tangencijalnom rezu, tada je vidljiva kao matična zvijezda. Stupanj kondenzacije kromosoma doseže svoj maksimum. Svaki kromosom drži par kinetohora i pridruženih kinetohore mikrotubula usmjerenih na suprotne polove mitotičkog vretena.

Hromosom sadrži molekulu DNA i proteine \u200b\u200bkoji vežu DNA. Kromatin u kromosomu tvori brojne petlje i sadrži mnogo gusto nabijenih nukleosoma. Kod profaze i metafaze u sisavaca, kromosomi su x - ili y. U x-kromosomima postoji takozvana primarna suženje (centromere) koja spaja krakove kromosoma. Odjeljci metafizalnog kromosoma od centromera do oba kraja nazivaju se krakovi kromosoma. Ramena su dvostruke strukture s-kromosoma koji su jedna uz drugu. Primarno suženje sadrži kinetokore.

Ako su krakovi kromosoma jednaki, tada se takvi kromosomi nazivaju metacentričnim. Hromosomi koji imaju kratka i dugačka ramena nazivaju se akrocentričnim kromosomima. Gotovo jednaka ili se ne razlikuju jedna od druge u veličini, ramena imaju submetacentrične kromosome.

Na jednom od pola ramena kromosoma ponekad možete pronaći suženo područje - sekundarno stezanje. Distalno područje ramena iza sekundarne konstrikcije naziva se satelit. Sekundarno suženje sadrži zonu nukleolarnog organizatora.

Centromeri svih d-kromosoma (s dvostrukim setom DNA) nalaze se u jednoj ravnini - ovo je ekvatorijalna ravnina stanice. Prelazi ćeliju pod pravim kutom do uzdužne osi vretena. Centromere ima kinetochore, malu strukturu u obliku diska koja leži s obje strane centromere regije d kromosoma. Kinetohore su toliko male da ih se može vidjeti samo elektronskim mikroskopom. U aktivnom stanju kinetohori se ponašaju poput centriola, odnosno služe kao centri organizacije mikrotubula (kinetochore mikrotubule). Kinetokore pokazuju svoju aktivnost samo od trenutka uništenja nuklearne ovojnice i nakon interakcije s tubulinima.

Među mikrotubulama fisionog vretena razlikuje se nekoliko vrsta: kinetohora, polarna i astralna.

Kinetochore mikrotubule pričvršćuju se jednim polom na kinetochore kromosoma, a drugom s jednim od diplosoma i razdvajaju kromosome. Polarni mikrotubuli usmjereni su od centriola (diplosoma) do središta fisionog vretena, gdje se preklapaju sa sličnim mikrotubulima suprotnog diplosoma.

Astralni mikrotubuli usmjereni su od diplosoma do stanične površine. Zadnje dvije vrste mikrotubula služe za jednoliku raspodjelu citoplazmatskog materijala i citokineze.

Anafaza... Počinje s divergencijom kćernih kromosoma na polovima stanica koje se tvore. To se događa izravnim sudjelovanjem mikrotubula i odvija se brzinom od oko 1 µm / min.

Zbog divergencije iz svakog d-kromosoma nastaju dva s-kromosoma. Kao rezultat, svaka stanica prima identičan diploidni skup kromosoma. Kako se kromosomi razilaze prema polovima, mikrotubule kinetohore se skraćuju, a vreteno diobe produžuje. Pored rastavljanja kinetohore mikrotubula, proces divergencije genetskog materijala osigurava se izduživanjem polarnih mikrotubula i funkcionalnom aktivnošću translokatorskih proteina.

Rana i kasna anafaza konvencionalno se razlikuju ovisno o stupnju odvojenosti genetskog materijala na suprotnim polovima. Općenito, ovo je najkraća faza mitoze u vremenu.

Telofaza... Ovo je završna faza mitoze. U telofazi se kromatidi približavaju polovima, nastavlja se jednolika raspodjela citoplazmatskog materijala u stanici, uključujući i izvan-nuklearnu nasljednost; nastaje nuklearna ovojnica, ponovno se formiraju nukleoli. Citokineza stanice dovršava telofazu podjelom jedne matične stanice na dvije kćeri.

U ranoj telofazi kondenzirani kromosomi nalaze se na suprotnim polovima stanice u blizini staničnih centara i još uvijek nisu promijenili svoju orijentaciju.

Postupci produljenja dijeljenja ćelije se nastavljaju. Plazmolemma se uvlači između dvije kćeri jezgre u ravnini okomitoj na dugu os djelitelnog vretena i dvije nove stanice počinju konturirati.

U kasnoj telofazi započinje dekondenzacija kromosoma i stvaranjem nuklearnih ovojnica fuzijom vezikula iz prethodno razgrađene kariolemme nastaju nukleoli. Brazda odjeljenja produbljuje se, a između kćernih stanica ostaje citoplazmatski most koji je dalje podijeljen staničnom membranom, što dovodi do autonomije kćeričkih stanica.

Stvaranje stanične membrane koja razdvaja dvije nove stanice jedna od druge događa se kontrakcijom mikrofilamenata u području citoplazmatskog mosta i zbog transporta vezikula koji se spajaju jedni s drugima.

Nakon citotomije (stanične diobe), vezikule se stapaju u stanicama, tvoreći EPS i Golgijev kompleks.

Mitoza i mitotički ciklus nisu automatski fenomeni - oni su regulirani različitim čimbenicima. Najviše su proučavane kinaze ovisne o ciklinu (protein kinaze). Ti su proteini skraćeno kao Cdk. Ti su proteini slični u svim stanicama životinjskih organizama. Ove protein kinaze fosforiliraju proteine \u200b\u200bkoji kontroliraju pojedine faze mitotskog ciklusa, vežu posebne proteine \u200b\u200b- cikline. Jedino Cdk kompleks s ciklinima kontrolira mitotski ciklus.

Svakoj fazi mitotičkog ciklusa odgovara vlastiti ciklin, koji pokreće kompleks bioloških reakcija stanice. U početnoj fazi presintetskog razdoblja interfaze, stanica ne ulazi u Go razdoblje zbog kompleksa Cdk4 i Cdk6 s ciklinom D.

U drugoj polovici Gl-perioda, Cdk2 s ciklinom E postaje vodeći kontrolni kompleks.U sintetskom razdoblju ciklin se mijenja, ali ostaje protein kinaza. Dakle, na početku S-perioda vodeći kompleks je diklin A-Cdk2, a zatim - ciklin B-Cdk2. U razdoblju C2 ne mijenja se ciklin, nego proteinska kinaza. Kao rezultat toga, kontrolni kompleks je označen kao ciklin B-Cdk1. Ovaj posljednji kompleks zapravo uvodi stanicu u mitozu i naziva se faktor koji stimulira mitozu.

Ciklin B-Cdk1 može fosforitirati histon Hl. Ovaj fosforilirani histon sudjeluje u savijanju (kondenzaciji) lanca DNA. Ali to nije dovoljno. U prometnoj fazi mitoze faktor koji stimulira mitozu također fosforilira skupinu proteina čiji se kompleks naziva kondenzin i njegovo stvaranje pokreće fosforilacija. Pod djelovanjem histona H1 i kondenzina, kromosomi se uklapaju u metafazne strukture. Ovaj postupak zahtijeva korištenje ATP-a.

Pored toga, pod djelovanjem faktora koji potiče mitozu u profazi, dolazi do fosforilacije lamina unutarnje površine nuklearne ovojnice. Kao rezultat, A - i C-lamini prelaze u otopljeno stanje. Strukturni integritet školjke je poremećen i razgrađuje se u sustav mjehurića. Slično se, vjerojatno, pojavljuje i u EPS-u s kompleksom Golgi.

Pod utjecajem faktora koji potiče mitozu u profazi aktivira se polimerizacija mikrotubula i blokiraju se lagani lakovi miozina, što sprečava preranu staničnu citotomiju.

Podjela stanica je regulirana s dvije skupine faktora: mitogenim i antimitogenim, ili keylonesima. Mitogeni čimbenici nastaju u tkivima (tkivni hormoni) i aktiviraju staničnu diobu, dok se broj stanične populacije povećava. Mitogeni čimbenici uključuju faktore rasta fibroblasta, epiderme, trombocita, transformirajuće faktore rasta itd.

Mitogeni čimbenici uzrokuju diobu stanica aktivacijom tirozin kinaze. To potiče stvaranje brojnih faktora transkripcije, takozvanih gena ranog i odgođenog odgovora. Promjena njihove aktivnosti potiče stvaranje kinaza i ciklina ovisnih o ciklinu. To, pak, potiče stanice da se dijele.

Koncentracija faktora rasta relativno je mala, i čim se broj stanica značajno poveća, faktori rasta postaju nedovoljni, a stanice, zaustavljajući diobu, počinju se razlikovati. Neki autori vjeruju da mehanizam prestanka diobe i početka diferencijacije kontroliraju posebne biološki aktivne tvari - keylones ili drugi regulatori. Primjer takvog regulatora su jodirani hormoni štitnjače trijodtironin i tetraiodotironin. Ti hormoni aktiviraju procese stanične diferencijacije i blokiraju diobu. U tom je smislu važno djelovanje tetraiodotironina na diferencijaciju neurona, u vezi s kojim se razvija kretenizam, popraćen mentalnom retardacijom (oligofrenija), s njegovim nedostatkom.

Primjer antimitogenog faktora je faktor nekroze tumora. Blokira stvaranje kompleksa proteina kinaza koje se aktiviraju mitogenom kroz brojne unutarćelijske medijatore (sfingosin). U konačnici se smanjuje sadržaj ciklin D kompleksa s Cdk6 i Cdk4, a stanična dioba prestaje.

Varijanta mitoze je cijepanje - to je stanična dioba, kada tijekom kratkog interfaza nema povećanja matične stanice. Kao rezultat, nakon svake podjele, veličina stanica se smanjuje. Fragmentacija je karakteristična za formiranje višećelijskog organizma (blastula) iz jednoćelijskog embrija (zigote) u ranim fazama embrionalnog razvoja.

Ako pronađete pogrešku, odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl + Enter.

Mitoza - Ovo je stanična dioba, u kojoj su kćeri stanice genetski identične majci i međusobno. To jest, tijekom mitoze, kromosomi se udvostručuju i raspodjeljuju između kćerskih stanica tako da svaka primi po jedan kromatid iz svakog kromosoma.

U mitozi se razlikuje nekoliko stadija (faza). Međutim, samoj mitozi prethodi dugo međufaza... Mitoza i interfaza zajedno čine stanični ciklus. U procesu interfaze stanica raste, u njoj nastaju organele i aktivni su procesi sinteze. U sintetskom razdoblju interfaze, DNA se reducira, tj. Udvostručuje.

Nakon udvostručavanja kromatida, oni ostaju povezani u regiji centromera, to jest, kromosom se sastoji od dva kromatida.

U samoj mitozi obično se razlikuju četiri glavna stadija (ponekad i više).

Prvi stadij mitoze - profaza... U ovoj fazi kromosomi se spiraliziraju i dobivaju kompaktan, uvijen oblik. Zbog toga procesi sinteze RNA postaju nemogući. Nukleoli nestaju, što znači da se također ne formiraju ribosomi, odnosno da su sintetski procesi u stanici suspendirani. Centriole se razilaze na polovima (na različitim krajevima) stanice, a počinje se formirati vreteno odvajanja. Na kraju profaze, nuklearna ovojnica se raspada.

prometafaza je faza koja se ne razlikuje uvijek odvojeno. Procesi koji se u njemu događaju mogu se pripisati kasnoj profazi ili ranoj metafazi. U prometafazi kromosomi završavaju u citoplazmi i nasumično se kreću po stanici sve dok se u području centromera ne povežu s vlaknima dijeljenja vretena.

Filament je mikrotubula izgrađena od proteinskog tubulina. Raste spajanjem novih podjedinica tubulina. U ovom se slučaju kromosom kreće od pola. S bočne strane drugog pola, navoj vretena također se pridružuje njemu i također ga gura dalje od stupa.

Drugi stadij mitoze - metafaza... Svi kromosomi nalaze se jedan pored drugog u ekvatorijalnoj regiji stanice. Na svakom njihovom centromeresu pričvršćene su dvije niti za fisirajuće vreteno. U mitozi je metafaza najduži stadij.

Treći stadij mitoze - anafaza... U ovoj su fazi kromatidi svakog kromosoma odvojeni jedan od drugog i, zbog navoja koji ih povlače, fiskacijska vretena kreću se na različite polove. Mikrotubuli više ne rastu, već se rastavljaju. Anafaza je prilično brza faza mitoze. Divergencijom kromosoma stanične organele u približno jednakom broju također se razilaze bliže polovima.

Četvrti stadij mitoze - telofaza - uglavnom je suprotno od profaze. Kromatide se okupljaju na polovima ćelije i odmotavaju se, tj. Despiraliziraju. Oko njih se formiraju nuklearne školjke. Nastaju nukleoli, započinje sinteza RNA. Vreteno fisije se počinje urušavati. Nadalje dolazi do podjele citoplazme - citokineza... U životinjskim stanicama to se događa zbog invazije membrane unutar i stvaranja stezanja. U biljnim stanicama membrana se počinje formirati interno u ekvatorijalnoj ravnini i odlazi na periferiju.

Mitoza - Ovo je najčešći način podjele eukariotskih stanica. Tijekom mitoze, genomi svake od dvije formirane stanice su identični jedni drugima i poklapaju se s genom izvorne stanice.

Mitoza je posljednja i obično najkraća faza u staničnom ciklusu. Njegovim krajem životni ciklus ćelije završava i započinju ciklusi dviju novoformiranih.

Dijagram prikazuje trajanje stadijuma staničnog ciklusa. Slovo M označava mitozu. Najveća stopa mitoze uočena je u embrionalnim stanicama, najniža u tkivima s visokim stupnjem diferencijacije, ako se njihove stanice uopće podijele.

Iako se mitoza smatra neovisno o interfazi, koja se sastoji od razdoblja G1, S i G2, priprema za nju odvija se upravo u njoj. Najvažnija točka je replikacija DNA koja se događa u sintetskom (S) razdoblju. Nakon replikacije svaki se kromosom već sastoji od dva identična kromatida. Oni su blizu cijele svoje dužine i spojeni su u centromere regiji kromosoma.

U interfazi se kromosomi nalaze u jezgri i predstavljaju splet tankih, vrlo dugih kromatinskih filamenata koji su vidljivi samo pod elektronskim mikroskopom.

U mitozi se razlikuje niz uzastopnih faza koje se mogu nazvati i fazama ili periodima. U klasičnoj pojednostavljenoj verziji razmatranja razlikuju se četiri faze. to profaza, metafaza, anafaza i telofaza... Često se razlikuju više faza: prometafaza (između profaze i metafaze), pred-fazi (karakteristično za biljne stanice, prethodi profazi).

Drugi mitoza je povezana s mitozom - citokineza, koja se javlja uglavnom tijekom telofaze. Možemo reći da je citokineza, kao da je sastavni dio telofaze, ili se oba procesa odvijaju paralelno. Citokineza se podrazumijeva kao podjela citoplazme (ali ne i jezgra!) Matične stanice. Nuklearna fisija se naziva karyokinesis, i prethodi citokinezi. Međutim, tijekom mitoze, kao takve, ne dolazi do podjele jezgre, jer se prvo jedan, roditelj, raspada, zatim nastaju dvije nove - kći.

Postoje slučajevi kada se dogodi kariokeineza, ali citokineza ne. U takvim slučajevima formiraju se višejedne stanice.

Trajanje same mitoze i njezine faze su pojedinačni, ovisno o vrsti stanica. Obično su profaza i metafaza najduža razdoblja.

Prosječno trajanje mitoze je oko dva sata. Životinjske stanice obično se dijele brže od biljnih stanica.

Kada se eukariotske stanice podijele, nužno se formira bipolarno vreteno dijeljenja, koje se sastoji od mikrotubula i proteina povezanih s njima. Zahvaljujući njemu postoji jednaka raspodjela nasljednog materijala između kćeri.

U nastavku će biti opisan proces koji se događa u stanici u različitim fazama mitoze. Prijelaz na svaku sljedeću fazu kontrolira se u stanici posebnim biokemijskim kontrolnim točkama, u kojima se "provjerava" jesu li svi potrebni procesi pravilno završeni. U slučaju pogrešaka, podjela se može ili ne mora zaustaviti. U potonjem slučaju pojavljuju se nenormalne stanice.

Faze mitoze

profaza

U profazi se događaju sljedeći procesi (uglavnom paralelno):

Kromosomi se kondenziraju

Nukleoli nestaju

Nuklearna školjka se raspada

Formiraju se dva pola vretena za fisuru

Mitoza započinje skraćivanjem kromosoma. Parovi kromatida koji ih čine spiraliziraju se, uslijed čega se kromosomi znatno skraćuju i zadebljaju. Na kraju profaze mogu se vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom.

Nukleoli nestaju, budući da su dijelovi kromosoma (nukleolarni organizatori) koji ih tvore već u spiraliziranom obliku, dakle, neaktivni su i ne djeluju međusobno. Uz to, nukleolarni proteini se razgrađuju.

U stanicama životinja i nižih biljaka centriole staničnog centra razilaze se na polovima stanice i djeluju. centri za organizaciju mikrotubula... Iako više biljke nemaju centriole, nastaju i mikrotubule.

Iz svakog središta organizacije počinju se odvajati kratki (astralni) mikrotubuli. Formira se zvjezdana struktura. Ne formira se u biljkama. Njihovi dijelovi su širi, mikrotubule ne izlaze iz malog, već iz relativno širokog područja.

Raspad nuklearne ovojnice u male vakuole označava kraj profaze.

Desno na mikrografiji su mikrotubule označene zelenom bojom, kromosomi su plavom bojom, a kromosomski centromeri crvenom bojom.

Također treba napomenuti da se tijekom faze mitoze događa fragmentacija EPS-a koji se razgrađuje u male vakuole; Golgijev aparat razgrađuje se na zasebne diktisome.

prometafaza

Ključni procesi prometafaze uglavnom su sukcesivni:

Haotični raspored i kretanje kromosoma u citoplazmi.

Spajajući ih u mikrotubule.

Kretanje kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini stanice.

Hromosomi završe u citoplazmi, kreću se nasumično. Jednom kada se stanu na stupove, veća je vjerojatnost da će se spojiti s plus-završetkom mikrotubule. Na kraju se konac pričvrsti na kinetohore.

Takav kinetochore mikrotubule počinje rasti, što kromosom odmiče od pola. U nekom trenutku se na kinetokore sestrinske kromatide pričvrsti još jedan mikrotubul, koji raste iz drugog pola podjele. Ona također počinje gurati kromosom, ali u suprotnom smjeru. Kao rezultat toga, kromosom postaje na ekvatoru.

Kinetohori su tvorba proteina na centromerama kromosoma. Svaka sestrinska kromatida ima svoju kinetohoru koja „sazrijeva“ u profazi.

Pored astralnih i kinetochore mikrotubula, postoje i oni koji idu s jednog pola na drugi, kao da razbijaju ćeliju u pravcu okomitom na ekvator.

metafaza

Znak početka metafaze je raspored kromosoma duž ekvatora, takozvani metafaza, ili ekvatorijalna ploča... U metafazi je jasno vidljiv broj kromosoma, njihove razlike i činjenica da se sastoje od dva sestrinska kromatida spojena u regiji centromera.

Hromosomi se drže zajedno uravnoteženim silama zatezanja mikrotubula na različitim polovima.

Anafaza

Sestre kromatide se razdvajaju, a svaka se pomiče na svoj stup.

Stubovi se udaljavaju jedan od drugog.

Anafaza je najkraća faza mitoze. Počinje kada se centromeri kromosoma podijele na dva dijela. Kao rezultat, svaki kromatid postaje neovisni kromosom i pričvršćen je na mikrotubulu s jednog pola. Fileti „povuku“ kromatide na suprotne polove. Zapravo se mikrotubule rastavljaju (depolimeriziraju), tj. Skraćuju se.

U anafazi životinjskih stanica ne kreću se samo kćerni kromosomi, već i sami polovi. Na štetu drugih mikrotubula se odgurnu, astralni mikrotubuli se pričvršćuju na membrane i također se "povlače".

Telofaza

Kretanje kromosoma prestaje

Hromosomi su dekondenzirani

Pojavljuju se nukleoli

Nuklearna ovojnica se obnavlja

Većina mikrotubula nestaje

Telofaza počinje kada se kromosomi prestanu kretati, zaustavljajući se na polovima. Oni se despiraliziraju, postaju dugi i naočni.

Mikrotubuli fisijskog vretena uništavaju se od polova do ekvatora, tj. S one strane njihovih krajnjih minus.

Nuklearna ovojnica nastaje oko kromosoma fuzijom membranskih vezikula, u koje se maternica i jezgra raspadaju u profazi. Na svakom polu se formira vlastito kćerno jezgro.

Kako se kromosomi despiraliziraju, nukleolarni organizatori postaju aktivni i pojavljuju se nukleoli.

Nastavlja se sinteza RNA.

Ako centriole još nisu upareni na polovima, tada se u blizini svakog dovršava upareni. Tako se na svakom polukulturi stvara vlastiti stanični centar koji će ići u kćernu ćeliju.

Obično telofaza završava podjelom citoplazme, tj. Citokinezama.

Citokineza

Citokineza može započeti u anafazi. Do početka citokineze, stanične organele se raspoređuju relativno ravnomjerno duž polova.

Odvajanje citoplazme biljnih i životinjskih stanica događa se na različite načine.

U životinjskim stanicama, zbog elastičnosti, citoplazmatska membrana u ekvatorijalnom dijelu stanice počinje prodirati prema unutra. Formira se brazda, koja se s vremenom zatvara. Drugim riječima, matična stanica dijeli se vezanjem.

U biljnim stanicama u telofazi vretenaste niti ne nestaju u ekvatorijalnoj regiji. Približavaju se citoplazmatskoj membrani, njihov broj se povećava i oni se formiraju fragmoplast... Sastoji se od kratkih mikrotubula, mikrofilamenata i dijelova EPS-a. Ovde se kreću ribosomi, mitohondriji i kompleks Golgi. Golgijeve vezikule i njihov sadržaj na ekvatoru tvore srednju staničnu ploču, stanične stijenke i membrane kćeri.

Značenje i funkcija mitoze

Zahvaljujući mitozi osigurana je genetska stabilnost: točna reprodukcija genetskog materijala tijekom niza generacija. Jezgre novih stanica sadrže toliko kromosoma koliko i roditeljska stanica, a ti su kromosomi točne kopije roditeljskih (osim, naravno, ako nisu nastale mutacije). Drugim riječima, kćeri su genetski identične majci.

Međutim, mitoza također obavlja i niz drugih važnih funkcija:

rast višećelijskog organizma,

bespolna reprodukcija,

zamjena stanica različitih tkiva u višećelijskim organizmima,

kod nekih vrsta može doći do regeneracije dijelova tijela.