Побіології.рф

Найважливішим компонентом клітинного циклу є мітотичний (проліферативний) цикл. Він є комплексом взаємопов'язаних і узгоджених явищ під час поділу клітини, а також до і після нього. Мітотичний цикл - це сукупність процесів, що відбуваються в клітині від одного поділу до наступного і закінчуються утворенням двох клітин наступної генерації. Крім цього, до поняття життєвого циклу входять також період виконання клітиною своїх функцій та періоди спокою. Саме тоді подальша клітинна доля невизначена: клітина може почати ділитися (входить у мітоз) чи розпочати готуватися до виконання специфічних функцій.

Основні стадії мітозу.

1.Редуплікація (самоподвоєння) генетичної інформації материнської клітини та рівномірний розподіл її між дочірніми клітинами. Це супроводжується змінами структури та морфології хромосом, у яких зосереджено понад 90% інформації еукаріотичної клітини.

2.Мітотичний цикл складається з чотирьох послідовних періодів: пресинтетичного (або постмітотичного) G1, синтетичного S, постсинтетичного (або премітотичного) G2 та власне мітозу. Вони становлять автокаталітичну інтерфазу (підготовчий період).

Фази клітинного циклу:

1) пресинтетична (G1) (2n2c, де n-число хромосом, c-число молекул). Йде відразу після поділу клітини. Синтезу ДНК ще немає. Клітина активно зростає у розмірах, запасає речовини, необхідні розподілу: білки (гістони, структурні білки, ферменти), РНК, молекули АТФ. Відбувається поділ мітохондрій та хлоропластів (тобто структур, здатних до ауторепродукції).Відновлюються риси організації інтерфазної клітини після попереднього поділу;

2) синтетична (S) (2n4c). Відбувається подвоєння генетичного матеріалу шляхом реплікації ДНК. Вона відбувається напівконсервативним способом, коли подвійна спіраль молекули ДНК розходиться на два ланцюги і на кожному з них синтезується комплементарний ланцюжок.

У результаті утворюються дві ідентичні подвійні спіралі ДНК, кожна з яких складається з одного нового та старого ланцюга ДНК. Кількість спадкового матеріалу подвоюється. Крім цього, продовжується синтез РНК та білків. Також реплікації піддається невелика частина мітохонд-ріальної ДНК (основна ж її частина реплікується в G2 період);

3) постсинтетична (G2) (2n4c). ДНК не синтезується, проте відбувається виправлення недоліків, допущених при синтезі їх у S період (репарація). Також накопичуються енергія та поживні речовини, продовжується синтез РНК та білків (переважно ядерних).

S та G2 безпосередньо пов'язані з мітозом, тому їх іноді виділяють в окремий період – препрофазу.

Після цього настає власне мітоз, який складається із чотирьох фаз. Процес поділу включає кілька послідовних фаз і являє собою цикл. Його тривалість різна і становить більшість клітин від 10 до 50 год. При цьому у клітин тіла людини тривалість самого мітозу становить 1-1,5 год, G2-періоду інтерфази - 2-3 год, S-періоду інтерфази - 6-10 год.

Стадії мітозу.

Процес мітозу прийнято поділяти на чотири основні фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу (Рис. 1-3). Так як він безперервний, зміна фаз здійснюється плавно одна непомітно переходить в іншу.

У профазі збільшується обсяг ядра і внаслідок спіралізації хроматину формуються хромосоми. До кінця профази видно, кожна хромосома складається з двох хроматид. Поступово розчиняються ядерця та ядерна оболонка, і хромосоми виявляються безладно розташованими у цитоплазмі клітини. Центріолі розходяться до полюсів клітини. Формується ахроматинове веретено поділу, частина ниток якого йде від полюса до полюса, а частина прикріплюється до центромірів хромосом. Зміст генетичного матеріалу у клітині залишається незмінним (2n4c).

Мал. 1. Схема мітозу в клітинах корінця цибулі

Мал. 2. Схема мітозу в клітинах корінця цибулі: 1 - інтерфаза; 2,3 - профаза; 4 – метафаза; 5,6 – анафаза; 7,8 – телофаза; 9 - утворення двох клітин

Мал. 3. Мітоз у клітинах кінчика корінця цибулі: а - Інтерфаза; б - Профаза; в - Метафаза; г - Анафаза; л, е - Рання та пізня телофази

У метафазі хромосоми досягають максимальної спіралізації та розташовуються впорядковано на екваторі клітини, тому їх підрахунок та вивчення проводять у цей період. Вміст генетичного матеріалу не змінюється (2n4c).

В анафазі кожна хромосома розщеплюється на дві хроматиди, які з цього моменту називаються дочірніми хромосомами. Нитки веретена, прикріплені до центромірів, скорочуються та тягнуть хроматиди (дочірні хромосоми) до протилежних полюсів клітини. Зміст генетичного матеріалу в клітині кожного полюса представлено диплоїдним набором хромосом, але кожна хромосома містить одну хроматиду (4n4c).

У телофазі Хромосоми, що розташувалися біля полюсів, деспіралізуються і стають погано видимими.Навколо хромосом у кожного полюса з мембранних структур цитоплазми формується ядерна оболонка, у ядрах утворюються ядерця. Руйнується веретено поділу. Одночасно йде розподіл цитоплазми. Дочірні клітини мають диплоїдний набір хромосом, кожна з яких складається з однієї хроматиди (2n2c).

Нетипові форми мітозу

До нетипових форм мітозу відносяться амітоз, ендомітоз, політенія.

1. Амітоз - це прямий розподіл ядра. При цьому зберігається морфологія ядра, видно ядерце та ядерна мембрана. Хромосоми не видно, та його рівномірного розподілу немає. Ядро ділиться на дві відносно рівні частини без утворення мітотичного апарату (системи мікротрубочок, центріолей, структурованих хромосом). Якщо при цьому розподіл закінчується, виникає двоядерна клітка. Але іноді перешнуровується і цитоплазма.

Такий вид поділу існує у деяких диференційованих тканинах (у клітинах скелетної мускулатури, шкіри, сполучної тканини), а також у патологічно змінених тканинах. Амітоз ніколи не зустрічається в клітинах, які потребують збереження повноцінної генетичної інформації, - запліднених яйцеклітинах, клітинах ембріона, що нормально розвивається. Цей спосіб поділу не може вважатися повноцінним способом розмноження еукаріотів.

2. Ендомітоз. У цьому типі поділу після реплікації ДНК немає поділу хромосом на дві дочірні хроматиди. Це призводить до збільшення числа хромосом у клітині іноді у десятки разів у порівнянні з диплоїдним набором. Так виникають поліплоїдні клітини. У нормі цей процес має місце в тканинах, що інтенсивно функціонують, наприклад, у печінці, де поліплоїдні клітини зустрічаються дуже часто. Однак з генетичної точки зору ендомітоз є геномною соматичну мутацію.

3.Політіння. Відбувається кратне збільшення вмісту ДНК (хромонем) у хромосомах без збільшення вмісту самих хромосом. При цьому кількість хромонем може досягати 1000 і більше, хромосоми при цьому набувають гігантських розмірів. При політенії випадають усі фази мітотичного циклу, крім репродукції первинних ниток ДНК. Такий тип поділу спостерігається у деяких високоспеціалізованих тканинах (печінкових клітинах, клітинах слинних залоз двокрилих комах). Політені хромосоми дрозофіл використовуються для побудови цитологічних карт генів у хромосомах.

Біологічне значення мітозу.

Воно полягає в тому, що мітоз забезпечує спадкову передачу ознак та властивостей у ряді поколінь клітин при розвитку багатоклітинного організму. Завдяки точному та рівномірному розподілу хромосом при мітозі всі клітини єдиного організму генетично однакові.

Мітотичний поділ клітин лежить в основі всіх форм безстатевого розмноження як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів. Мітоз обумовлює найважливіші явища життєдіяльності: зростання, розвиток та відновлення тканин та органів та безстатеве розмноження організмів.

Мітоз – значення та стадії

Одним із найважливіших процесів в індивідуальному розвитку живого організму є мітоз. У цій статті ми коротко і зрозуміло намагатимемося пояснити, які процеси відбуваються під час поділу клітини, розповімо про біологічне значення мітозу.

Матеріал підготовлено спільно з учителем вищої категорії, кандидатом біологічних наук Факторович Лілією Віталіївною.

Визначення поняття

З підручників за 10 клас з біології ми знаємо, що мітоз – розподіл клітини, у результаті якого з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні із тим самим набором хромосом.

У перекладі з давньогрецької мови термін «мітоз» означає «нитку». Це як сполучна ланка між старими та новими клітинами, у яких зберігається генетичний код.

Процес поділу загалом починається від ядра і закінчується цитоплазмою. Він називається як мітотичний цикл, який складається зі стадії мітозу та інтерфази. В результаті розподілу диплоїдної соматичної клітини утворюється дві дочірні клітини. Завдяки такому процесу відбувається збільшення кількості клітин тканин.
Інтерфаза – підготовча стадія, яка обов'язково проходить перед мітозом та мейозом. Для цієї стадії характерно подвоєння ДНК, інакше цей процес називається реплікація і контролюється специфічними ферментами ядра. В результаті кожна хромосома складається з двох хроматид, з'єднаних центроміром.

Стадії мітозу

Виходячи з морфологічних особливостей, процес розподілу розподіляють на такі стадії:

На даному етапі ядро ​​ущільнюється, всередині нього конденсується хроматин, який закручується в спіраль, мікроскопом проглядаються хромосоми.

Під впливом ферментів ядра його оболонки розчиняються, хромосоми в цьому періоді безладно розташовуються в цитоплазмі. Пізніше відбувається поділ центріолей до полюсів, утворюється веретено поділу клітин, нитки якого кріпляться до полюсів і центромірів хромосом.

які читають разом з цією

Перед стадією профази у рослинної клітини йде підготовча фаза – препрофаза. У чому полягає підготовка клітини до мітозу можна зрозуміти на цьому етапі. Для нього характерними є утворення препрофазного кільця, фрагмосоми, а також нуклеація мікротрубочок навколо ядра.

На цьому етапі хромосоми починають рухатися і прямують до найближчого полюса.

У багатьох навчальних посібниках препрофазу та прометофазу відносять до стадії профази.

На початковому етапі хромосоми знаходяться в екваторіальній частині веретена, тому тиск полюсів діє на них рівномірно. У ході цієї стадії число мікротрубочок веретена постійно зростає та оновлюється.

Хромосоми вишиковуються по одній уздовж екватора веретена в строгому порядку. Хроматиди поступово від'єднуються та тримаються за нитки веретена.

На цьому етапі відбувається подовження хроматид, які поступово розходяться до полюсів, оскільки нитки веретена скорочуються. Утворюються дочірні чи сестринські однохроматидні хромосоми.

За часом це найкоротша фаза. Сестринські хроматиди відходять до різних полюсів.

Є останньою фазою поділу, коли хромосоми розкручуються або деспіралізуються, і формується нова ядерна оболонка біля кожного полюса. Нитки, у тому числі складалося веретено, повністю руйнуються. На цьому етапі поділяється цитоплазма.

Завершення останньої стадії збігається з розподілом материнської клітини, що називається цитокінезом. Саме від проходження цього процесу залежить, скільки клітин утворюється при розподілі, їх може бути дві і більше.

Значення мітозу

Біологічне значення процесу поділу клітин незаперечне.

• Саме завдяки йому можлива підтримка постійного набору хромосом.
• Відтворення ідентичної клітини можливе лише шляхом мітозу. У такий спосіб замінюються клітини шкіри, епітелію кишечника, кров'яні клітини еритроцитів, життєвий цикл яких становить лише 4 місяці.
• Копіювання, отже, і збереження генетичної інформації.
• Забезпечення розвитку та зростання клітин, завдяки чому багатоклітинний організм утворюється із одноклітинної зиготи.
• За допомогою такого поділу можлива регенерація частин тіла деяких живих організмів.Наприклад, у морської зірки відновлюються промені.

• Забезпечення безстатевого розмноження. Наприклад, брунькування гідри, а також вегетативне розмноження рослин.

Що ми дізналися?

Ділення клітин називається мітозом Завдяки йому копіюється і зберігається генетична інформація клітини. Підготовча фаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза. велике, тому що завдяки йому можливий розвиток і зростання одноклітинних і багатоклітинних організмів, регенерація деяких частин тіла, безстатеве розмноження.