Сред всички интересни и достатъчно трудни темиВ биологията си струва да се подчертаят два процеса на делене на клетките в тялото - мейоза и митоза. Първоначално може да изглежда, че тези процеси са еднакви, тъй като и в двата случая се случва клетъчно делене, но всъщност има голяма разлика между тях. На първо място, трябва да разберете митозата. Какъв е този процес, какво представлява интерфазата на митозата и каква роля играят те човешкото тяло? Повече за това и Ще говоримв тази статия.
Труден биологичен процес, което е придружено от клетъчно делене и разпределение на хромозомите между тези клетки - всичко това може да се каже за митозата. Благодарение на него хромозомите, съдържащи ДНК, се разпределят равномерно между дъщерните клетки на тялото.
Има 4 основни фази в процеса на митоза. Всички те са взаимосвързани, тъй като фазите плавно преминават от една към друга. Разпространението на митозата в природата се дължи на факта, че тя участва в процеса на делене на всички клетки, включително мускулни, нервни и т.н.
Накратко за интерфазата
Преди да влезе в състояние на митоза, клетката, която се дели, преминава в интерфаза, т.е. расте. Продължителността на интерфазата може да заема повече от 90% от общото време на клетъчна активност в нормален режим.
Интерфазата е разделена на 3 основни периода:
- фаза G1;
- S-фаза;
- фаза G2.
Всички те се извършват в определена последователност. Нека разгледаме всяка от тези фази поотделно.
Интерфаза - основни компоненти (формула)
Фаза G1
Този период се характеризира с подготовката на клетката за делене. Той се увеличава в обем за следващата фаза на синтеза на ДНК.
S-фаза
Това е следващият етап от интерфазния процес, по време на който клетките на тялото се делят. По правило синтезът на повечето клетки се извършва за кратък период от време. След клетъчното делене клетките не се увеличават по размер, но започва последната фаза.
Фаза G2
Крайният етап на интерфазата, по време на който клетките продължават да синтезират протеини, докато увеличават размера си. През този период в клетката все още има нуклеоли. Също така в последната част на интерфазата се случва дублиране на хромозоми и повърхността на ядрото по това време е покрита със специална обвивка, която има защитна функция.
За бележка!В края на третата фаза настъпва митоза. Той също така включва няколко етапа, след което настъпва клетъчно делене (този процес в медицината се нарича цитокинеза).
Етапи на митоза
Както беше отбелязано по-рано, митозата е разделена на 4 етапа, но понякога може да има повече. По-долу са основните.
Таблица. Описание на основните фази на митозата.
| Име на фазата, снимка | Описание |
|---|---|
| По време на профазата настъпва спирализация на хромозомите, в резултат на което те придобиват усукана форма (тя е по-компактна). Всички синтетични процеси в клетката на тялото спират, така че рибозомите вече не се произвеждат. |
| Много експерти не разграничават прометафазата като отделна фаза на митозата. Често всички процеси, които се случват в него, се означават като профаза. През този период цитоплазмата обгръща хромозомите, които се движат свободно в клетката до определен момент. |
| Следващата фаза на митозата, която е придружена от разпределението на кондензираните хромозоми в екваториалната равнина. През този период микротубулите се обновяват постоянна основа. По време на метафазата хромозомите са подредени така, че техните кинетохори са в различна посока, тоест насочени към противоположните полюси. |
| Тази фаза на митозата е придружена от отделянето на хроматидите на всяка хромозома един от друг. Растежът на микротубулите спира, сега те започват да се разглобяват. Анафазата не трае дълго, но през този период от време клетките успяват да се разпръснат по-близо до различни полюси в приблизително равен брой. |
| Това е последният етап, по време на който започва декондензацията на хромозомите. Еукариотните клетки завършват деленето си и около всеки набор от човешки хромозоми се образува специална обвивка. Когато контрактилният пръстен се свие, цитоплазмата се отделя (в медицината този процес се нарича цитотомия). |
важно!Продължителността на пълния процес на митоза, като правило, е не повече от 1,5-2 часа. Продължителността може да варира в зависимост от типа клетка, която се разделя. Продължителността на процеса също се влияе от външни фактори, като светлинен режим, температура и т.н.
Каква биологична роля играе митозата?
Сега нека се опитаме да разберем характеристиките на митозата и нейното значение в биологичния цикъл. Преди всичко, осигурява много жизненоважни процеси на тялото, включително ембрионалното развитие.
Митозата също е отговорна за възстановяването на тъканите и вътрешни органитяло след различни видовеувреждане, което води до регенерация. В процеса на функциониране клетките постепенно умират, но с помощта на митозата структурната цялост на тъканите се поддържа постоянно.
Митозата осигурява запазването на определен брой хромозоми (съответства на броя на хромозомите в майчината клетка).
Видео - Характеристики и видове митоза
Клетъчно делене- процес на образуване на две или повече дъщерни клетки от родителска клетка.
Енциклопедичен YouTube
1 / 3
Митоза на клетъчно делене
Урок по биология No28. Клетъчно делене. Митоза.
Клетъчно делене в реално време
субтитри
Деление на прокариотни клетки
Прокариотните клетки се делят на две. Първо, клетката се удължава. В него се оформя напречна преграда. След това дъщерните клетки се разпръскват.
Еукариотно клетъчно делене
Има два начина, по които ядрото на еукариотните клетки се дели: митоза и мейоза.
Амитоза
Амитозата или директното делене е разделянето на интерфазното ядро чрез свиване без образуване на делително вретено. Това разделение се среща при едноклетъчните организми. Амитозата, за разлика от митозата, е най по икономичен начинделение, тъй като разходите за енергия са много незначителни. Близо до амитоза клетъчно деленев прокариотите. Бактериалната клетка съдържа само една, най-често кръгла, ДНК молекула, прикрепена към клетъчната мембрана. Преди клетката да се раздели, ДНК се репликира, за да се получат две идентични ДНК молекули, всяка от които също е прикрепена към клетъчната мембрана. По време на клетъчното делене клетъчната мембранарасте между тези две ДНК молекули, така че в крайна сметка всяка дъщерна клетка завършва с една идентична ДНК молекула. Този процес се нарича директно двойно делене.
Подготовка за разделяне
Еукариотните организми, състоящи се от клетки с ядра, започват подготовка за делене на определен етап от клетъчния цикъл, в интерфаза. По време на интерфазата протича процесът на биосинтеза на протеини в клетката и всички най-важни структури на клетката се удвояват. Заедно с оригиналната хромозома, нейно точно копие се синтезира от химическите съединения, присъстващи в клетката, и молекулата на ДНК се удвоява. Удвоената хромозома се състои от две половини - хроматиди. Всеки хроматид съдържа една ДНК молекула. Интерфазата в растителните и животинските клетки продължава средно 10-20 часа, след което започва процесът на клетъчно делене - митоза.
Митоза
Митоза - (по-рядко: митозаили непряко деление ) - разделяне на ядрото на еукариотна клетка при запазване на броя на хромозомите. За разлика от мейозата, митотичното делене протича без усложнения в клетки с всякаква плоидност, тъй като не включва, като необходима стъпка, конюгация, хромозоми в профаза. Митозата (от гръцки Mitos - нишка) непряко делене е основният метод за делене на еукариотните клетки. Митозата е разделянето на ядрото, което води до образуването на две дъщерни ядра, всяко от които има точно същия набор от хромозоми като родителското ядро. Ядреното делене обикновено е последвано от делене на самата клетка, така че терминът "митоза" често се използва за обозначаване на деленето на цялата клетка. Митозата е наблюдавана за първи път в спорите на папрати, хвощове и мъхове от Е. Русов, преподавател в университета в Дерпт през 1872 г., и руския учен И. Д. Чистяков през 1874 г. Проведени са подробни изследвания на поведението на хромозомите при митоза от немския ботаник E. Strassburger през 1876-1879 г. върху растенията и от немския хистолог W. Flemming през 1882 г. върху животните. Митозата е непрекъснат процес, но за по-лесно изследване биолозите я разделят на четири етапа в зависимост от това как изглеждат хромозомите под светлинен микроскоп в този момент. Митозата се разделя на профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазата хромозомите се скъсяват и удебеляват поради тяхната спирализация. По това време двойните хромозоми се състоят от две сестрински хроматиди, свързани една с друга. Едновременно със спирализирането на хромозомите, ядрото изчезва и ядрената мембрана се фрагментира (разпада се на отделни резервоари). След разпадането на ядрената мембрана хромозомите лежат свободно и произволно в цитоплазмата. В профазата центриолите (в тези клетки, където съществуват) се отклоняват към клетъчните полюси. В края на профазата започва да се образува вретено на делене, което се образува от микротубули чрез полимеризация на протеинови субединици. В метафазата завършва образуването на вретеното на делене, което се състои от два вида микротубули: хромозомни, които се свързват с центромерите на хромозомите, и центрозомни (полярни), които се простират от полюса до полюса на клетката. Всяка двойна хромозома е прикрепена към микротубулите на вретеното. Изглежда, че хромозомите са изтласкани от микротубули към екватора на клетката, т.е. те са разположени на еднакво разстояние от полюсите. Те лежат в една равнина и образуват така наречената екваториална или метафазна плоча. В метафазата двойната структура на хромозомите е ясно видима, свързана само в центромера. През този период е лесно да се преброи броят на хромозомите и да се проучат техните морфологични характеристики. В анафаза дъщерните хромозоми се разтягат към полюсите на клетката с помощта на вретеновидни микротубули. По време на движение дъщерните хромозоми се огъват донякъде като фиби, чиито краища са обърнати към екватора на клетката. Така в анафазата хроматидите, удвоени в интерфазата на хромозомите, се отклоняват към полюсите на клетката. В този момент клетката съдържа два диплоидни комплекта хромозоми. В телофазата протичат процеси, които са противоположни на наблюдаваните в профазата: започва деспирализация (развиване) на хромозомите, те набъбват и стават трудно видими под микроскоп. Около хромозомите на всеки полюс се образува ядрена обвивка от мембранни структури на цитоплазмата, а в ядрата се появяват нуклеоли. Вретеното на делене е унищожено. На етапа на телофазата цитоплазмата се разделя (цитотомия), за да образува две клетки. В животински клетки плазмената мембраназапочва да се издува в зоната, където е бил екваторът на вретеното. В резултат на инвагинацията се образува непрекъсната бразда, която обгражда клетката по екватора и постепенно разделя една клетка на две. В растителните клетки в областта на екватора от остатъците на вретенообразните нишки възниква бъчвовидно образувание, фрагмопласт. Многобройни везикули от комплекса Голджи се втурват в тази област от клетъчните полюси, които се сливат помежду си. Съдържанието на везикулите образува клетъчната пластина, която разделя клетката на две дъщерни клетки, а мембраната на везикулите на Голджи образува липсващите цитоплазмени мембрани на тези клетки. Впоследствие елементи от клетъчните мембрани се отлагат върху клетъчната плоча от страната на всяка от дъщерните клетки. В резултат на митозата две дъщерни клетки възникват от една клетка със същия набор от хромозоми, както в майчината клетка. Биологичното значение на митозата следователно се състои в строго идентичното разпределение между дъщерните клетки на материалните носители на наследствеността - молекулите на ДНК, които изграждат хромозомите. Благодарение на равномерно разпределениерепликирани хромозоми, възстановяването на органи и тъкани настъпва след увреждане. Митотичното клетъчно делене също е част от цитологичното възпроизвеждане на организмите.
Мейоза
Мейозата е специален начин на клетъчно делене, който води до намаляване наполовина на броя на хромозомите във всяка дъщерна клетка. За първи път е описан от W. Flemming през 1882 г. при животни и от E. Strasburger през 1888 г. при растения. Мейозата произвежда гамети. В резултат на редукция спорите и зародишните клетки от хромозомния набор получават във всяка хаплоидна спора и гамета по една хромозома от всяка двойка хромозоми, присъстващи в дадена диплоидна клетка. По време на по-нататъшния процес на оплождане (сливане на гамети) организмът на новото поколение отново ще получи диплоиден набор от хромозоми, т.е. кариотипът на организмите от даден вид остава постоянен в продължение на няколко поколения.
Деление на клетъчното тяло
По време на процеса на делене на еукариотното клетъчно тяло (цитокинеза) се извършва разделяне на цитоплазмата и органелите между новите клетки и старите.
Един от най-важните процеси в индивидуално развитиена жив организъм е митоза. В тази статия ще се опитаме кратко и ясно да обясним какви процеси се случват по време на деленето на клетките, за които ще говорим биологично значениемитоза
Дефиниция на понятието
От учебниците за 10 клас по биология знаем, че митозата е клетъчно делене, в резултат на което от една майчина клетка се образуват две дъщерни клетки с еднакъв набор от хромозоми.
В превод от старогръцки терминът "митоза" означава "нишка". Това е като връзка между стари и нови клетки, в която е запазен генетичният код.
Процесът на делене като цяло започва от ядрото и завършва в цитоплазмата. Той се нарича митотичен цикъл, който се състои от етапа на митоза и интерфаза. В резултат на разделянето на диплоид соматична клеткаобразуват се две дъщерни клетки. Благодарение на този процес се увеличава броят на тъканните клетки.
Етапи на митоза
Базиран морфологични особености, процесът на разделяне е разделен на следните етапи:
- Профаза ;
На този етап ядрото се уплътнява, вътре в него се кондензира хроматин, който се усуква в спирала и хромозомите се виждат под микроскоп.
ТОП 4 статиикоито четат заедно с това
Под въздействието на ензими ядрата и техните обвивки се разтварят през този период в цитоплазмата. По-късно центриолите се отделят до полюсите и се образува вретено на клетъчното делене, чиито нишки са прикрепени към полюсите и хромозомите.
Този етап се характеризира с удвояване на ДНК, но двойки хромозоми все още се придържат една към друга.
Преди етапа на профазата растителна клеткаИма подготвителна фаза - препрофаза. Какво включва подготовката на клетката за митоза може да се разбере на този етап. Характеризира се с образуването на препрофазен пръстен, фрагмозоми и нуклеация на микротубули около ядрото.
- Прометафаза ;
На този етап хромозомите започват да се движат и се придвижват към най-близкия полюс.
В много учебниципрепрофазата и прометофазата се наричат етап на профаза.
- Метафаза ;
В началния етап хромозомите са разположени в екваториалната част на вретеното, така че натискът на полюсите действа върху тях равномерно. По време на този етап броят на микротубулите на вретеното непрекъснато нараства и се обновява.
Хромозомите са подредени по двойки в спирала по екватора на вретеното в строг ред. Хроматидите постепенно се отделят, но все още се държат на нишките на вретеното.
- Анафаза ;
На този етап хроматидите се удължават и постепенно се придвижват към полюсите, докато нишките на вретеното се свиват. Образуват се дъщерни хромозоми.
Това е най-кратката фаза от гледна точка на време. Сестринските хроматиди внезапно се разделят и се преместват на различни полюси.
- Телофаза ;
Това е последната фаза на делене, когато хромозомите се удължават и близо до всеки полюс се образува нова ядрена обвивка. Нишките, изграждащи вретеното, са напълно унищожени. На този етап цитоплазмата се разделя.
Завършване последен етапсъвпада с деленето на майчината клетка, което се нарича цитокинеза. Това е преминаването на този процес, което определя колко клетки се образуват по време на деленето;
Ориз. 1. Етапи на митоза
Значението на митозата
Биологичното значение на процеса на клетъчно делене е неоспоримо.
- Благодарение на него е възможно да се поддържа постоянен набор от хромозоми.
- Възпроизвеждането на идентична клетка е възможно само чрез митоза. По този начин се подменят клетките на кожата, чревния епител и червените кръвни клетки, чийто жизнен цикъл е само 4 месеца.
- Копиране и следователно запазване на генетична информация.
- Осигуряване на развитието и растежа на клетките, поради което се образува многоклетъчен организъм от едноклетъчна зигота.
- С помощта на такова разделение е възможна регенерация на части от тялото при някои живи организми. Например лъчите на морска звезда се възстановяват.
Ориз. 2. Регенерация на морска звезда
- Осигуряване на безполово размножаване. Например пъпкуването на хидрата, както и вегетативното размножаване на растенията.
Ориз. 3. Hydra Budding
Какво научихме?
Клетъчното делене се нарича митоза. Благодарение на него генетичната информация на клетката се копира и съхранява. Процесът протича в няколко етапа: подготвителна фаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В резултат на това се образуват две дъщерни клетки, които са напълно подобни на оригиналната майчина клетка. В природата значението на митозата е голямо, тъй като благодарение на нея развитието и растежът на едноклетъчните и многоклетъчни организми, регенерация на някои части на тялото, безполово размножаване.
Тест по темата
Оценка на доклада
среден рейтинг: 4.6. Общо получени оценки: 355.
Интерфазата е период жизнен цикълклетка, затворена между края на предишното деление и началото на следващото. От репродуктивна гледна точка това време може да се нарече подготвителен етап, а с биофункционални - вегетативни. По време на интерфазния период клетката расте, завършва структурите, изгубени по време на деленето, и след това метаболитно се пренарежда, за да премине към митоза или мейоза, освен ако някаква причина (например тъканна диференциация) не я извади от жизнения цикъл.
Тъй като интерфазата е междинно състояние между две мейотични или митотични деления, иначе се нарича интеркинеза. Втората версия на термина обаче може да се използва само по отношение на клетки, които не са загубили способността си да се делят.
основни характеристики
Интерфазата е най-дългата част от клетъчния цикъл. Изключение прави силно скъсената интеркинеза между първото и второто разделение на мейозата. Забележителна характеристика на този етап е също така, че тук не се случва дублиране на хромозоми, както в интерфазата на митозата. Тази функция е свързана с необходимостта от намаляване на диплоидния набор от хромозоми до хаплоиден. В някои случаи интермейотичната интеркинеза може напълно да липсва.
Интерфазни етапи
Интерфазата е обобщено име за три последователни периода:
- пресинтетичен (G1);
- синтетичен (S);
- постсинтетичен (G2).
В клетките, които не излизат от цикъла, стадият G2 директно преминава в митоза и затова иначе се нарича премитотичен.
G1 е интерфазният етап, който настъпва веднага след разделянето. Следователно клетката е наполовина по-малка, а съдържанието на РНК и протеини е приблизително 2 пъти по-ниско. През целия пресинтетичен период всички компоненти се възстановяват до нормални.
Поради натрупването на протеин, клетката постепенно расте. Необходимите органели се допълват и обемът на цитоплазмата се увеличава. В същото време се увеличава процентът на различни РНК и се синтезират прекурсори на ДНК (нуклеотидни трифосфат кинази и др.). Поради тази причина, блокирането на производството на информационни РНК и протеини, характерни за G1, предотвратява прехода на клетката към S-периода.
На етап G1 се отбелязва рязко увеличениеензими, участващи в енергийния метаболизъм. Периодът се характеризира и с висока биохимична активност на клетката, а натрупването на структурни и функционални компоненти се допълва от съхранението на голям брой АТФ молекули, които ще служат като енергиен резерв за последващото преструктуриране на хромозомния апарат.
Синтетичен етап
През S-периода на интерфазата настъпва ключов момент, необходим за деленето – репликацията на ДНК. В този случай не само генетичните молекули се удвояват, но и броят на хромозомите. В зависимост от времето на проверка на клетката (в началото, в средата или в края на синтетичния период), количеството ДНК може да бъде открито от 2 до 4 s.
Етапът S представлява ключова преходна точка, която "решава" дали ще настъпи разделяне. Единственото изключение от това правило е интерфазата между мейоза I и II.
В клетките, които са постоянно в състояние на интерфаза, периодът S не възниква. По този начин клетките, които няма да се делят отново, спират на етап, наречен G0.
Постсинтетичен етап
Периодът G2 е последният етап от подготовката за разделяне. На този етап се осъществява синтезът на информационни РНК молекули, необходими за преминаването на митозата. Един от ключовите протеини, които се произвеждат по това време, е тубулинът, който служи като строителен материал за образуването на вретеното на делене.
На границата между постсинтетичния етап и митозата (или мейозата) синтезът на РНК рязко намалява.
Какво представляват клетките G0
За някои клетки интерфазата е постоянно състояние. Характерен е за някои компоненти на специализирани тъкани.
Състоянието на неспособност за делене условно се обозначава като етап G0, тъй като периодът G1 също се счита за фаза на подготовка за митоза, въпреки че не включва свързаните морфологични пренареждания. По този начин се счита, че G0 клетките са отпаднали от цитологичния цикъл. В този случай състоянието на покой може да бъде постоянно или временно.
Клетките, които са завършили диференциация и са се специализирали в специфични функции, най-често навлизат във фаза G0. В някои случаи обаче това състояние е обратимо. Например, чернодробните клетки, ако органът е повреден, могат да възстановят способността си да се делят и да преминат от състояние G0 към период G1. Този механизъм е в основата на регенерацията на организмите. При нормални условия повечето чернодробни клетки са във фаза G0.
В някои случаи състоянието G0 е необратимо и персистира до цитологична смърт. Това е типично, например, за кератинизиращи епидермални клетки или кардиомиоцити.
Понякога, напротив, преходът към периода G0 изобщо не означава загуба на способността за разделяне, а включва само системно спиране. Тази група включва камбиални клетки (например стволови клетки).
