Mezi všemi zajímavými a dost obtížná témata V biologii stojí za to zdůraznit dva procesy buněčného dělení v těle - meióza a mitóza. Zpočátku se může zdát, že tyto procesy jsou stejné, protože v obou případech dochází k buněčnému dělení, ale ve skutečnosti je mezi nimi velký rozdíl. Nejprve musíte porozumět mitóze. Co je to za proces, jaká je mezifáze mitózy a jakou roli hrají Lidské tělo? Více o tomto a promluvime si v tomto článku.
Obtížný biologický proces, která je doprovázena dělením buněk a distribucí chromozomů mezi těmito buňkami – to vše lze říci o mitóze. Díky němu jsou chromozomy obsahující DNA rovnoměrně rozmístěny mezi dceřinými buňkami těla.
Proces mitózy má 4 hlavní fáze. Všechny jsou propojeny, protože fáze plynule přecházejí z jedné do druhé. Prevalence mitózy v přírodě je způsobena skutečností, že se podílí na procesu dělení všech buněk, včetně svalů, nervů a tak dále.
Krátce o mezifázi
Před vstupem do stavu mitózy přechází buňka, která se dělí, do interfáze, to znamená, že roste. Doba trvání interfáze může v normálním režimu zabírat více než 90 % celkové doby buněčné aktivity.
Interfáze je rozdělena do 3 hlavních období:
- fáze G1;
- S-fáze;
- fáze G2.
Všechny se odehrávají v určitém sledu. Podívejme se na každou z těchto fází zvlášť.
Mezifáze - hlavní složky (vzorec)
Fáze G1
Toto období je charakteristické přípravou buňky na dělení. Zvyšuje svůj objem pro další fázi syntézy DNA.
S-fáze
Toto je další fáze mezifázového procesu, během kterého se dělí buňky těla. K syntéze většiny buněk zpravidla dochází během krátké doby. Po buněčném dělení se buňky nezvětšují, ale začíná poslední fáze.
Fáze G2
Konečná fáze interfáze, během které buňky pokračují v syntéze proteinů a zároveň se zvětšují. Během tohoto období jsou v buňce ještě jadérka. V poslední části interfáze také dochází k duplikaci chromozomů a povrch jádra je v tomto okamžiku pokryt speciální skořápkou, která má ochrannou funkci.
Na poznámku! Na konci třetí fáze nastává mitóza. Zahrnuje také několik fází, po kterých dochází k dělení buněk (tento proces se v medicíně nazývá cytokineze).
Stádia mitózy
Jak již bylo uvedeno dříve, mitóza je rozdělena do 4 fází, ale někdy jich může být více. Níže jsou uvedeny ty hlavní.
Stůl. Popis hlavních fází mitózy.
| Název fáze, fotografie | Popis |
|---|---|
| Při profázi dochází ke spiralizaci chromozomů, v důsledku čehož nabývají stočeného tvaru (je kompaktnější). Všechny syntetické procesy v buňce těla se zastaví, takže ribozomy již nejsou produkovány. |
| Mnoho odborníků nerozlišuje prometafázi jako samostatnou fázi mitózy. Často se všechny procesy, které se v něm vyskytují, označují jako profáze. Během tohoto období cytoplazma obaluje chromozomy, které se volně pohybují po celé buňce až do určitého bodu. |
| Další fáze mitózy, která je doprovázena distribucí kondenzovaných chromozomů na rovníkové rovině. Během tohoto období se mikrotubuly obnovují trvalý základ. Během metafáze jsou chromozomy uspořádány tak, že jejich kinetochory jsou v jiném směru, tedy směřují k opačným pólům. |
| Tato fáze mitózy je doprovázena oddělením chromatid každého chromozomu od sebe. Růst mikrotubulů se zastaví, nyní se začnou rozebírat. Anafáze netrvá dlouho, ale během této doby se buňky stihnou rozptýlit blíže k různým pólům v přibližně stejném počtu. |
| Toto je poslední fáze, během které začíná dekondenzace chromozomů. Eukaryotické buňky dokončí své dělení a kolem každé sady lidských chromozomů se vytvoří zvláštní obal. Když se kontraktilní prstenec stáhne, cytoplazma se oddělí (v medicíně se tento proces nazývá cytotomie). |
Důležité! Doba trvání úplného procesu mitózy zpravidla není delší než 1,5-2 hodiny. Doba trvání se může lišit v závislosti na typu rozdělované buňky. Doba trvání procesu je také ovlivněna vnější faktory, jako je režim světla, teplota a tak dále.
Jakou biologickou roli hraje mitóza?
Nyní se pokusme pochopit rysy mitózy a její význam v biologickém cyklu. Nejdříve, zajišťuje mnoho životně důležitých procesů v těle, včetně embryonálního vývoje.
Mitóza je také zodpovědná za opravu tkání a vnitřní orgány tělo po různé typy poškození, což má za následek regeneraci. V procesu fungování buňky postupně odumírají, ale pomocí mitózy je strukturální integrita tkání neustále udržována.
Mitóza zajišťuje zachování určitého počtu chromozomů (odpovídá počtu chromozomů v mateřské buňce).
Video - Vlastnosti a typy mitózy
Buněčné dělení- proces vzniku dvou nebo více dceřiných buněk z mateřské buňky.
Encyklopedický YouTube
1 / 3
Mitóza buněčného dělení
Lekce biologie č. 28. Buněčné dělení. Mitóza.
Dělení buněk v reálném čase
titulky
Dělení prokaryotických buněk
Prokaryotické buňky se dělí na dvě části. Nejprve se buňka prodlouží. V něm je vytvořena příčná přepážka. Poté se dceřiné buňky rozptýlí.
Dělení eukaryotických buněk
Existují dva způsoby, jak se jádro eukaryotických buněk dělí: mitóza a meióza.
Amitóza
Amitóza neboli přímé dělení je rozdělení mezifázového jádra zúžením bez vytvoření dělicího vřeténka. K tomuto dělení dochází u jednobuněčných organismů. Amitóza, na rozdíl od mitózy, je nejvíce ekonomickým způsobem divize, protože náklady na energii jsou velmi nepatrné. Blízko k amitóze buněčné dělení u prokaryot. Bakteriální buňka obsahuje pouze jednu, nejčastěji kruhovou, molekulu DNA připojenou k buněčné membráně. Před dělením buňky se DNA replikuje za vzniku dvou identických molekul DNA, z nichž každá je také připojena k buněčné membráně. Během buněčného dělení buněčná membrána roste mezi těmito dvěma molekulami DNA, takže nakonec každá dceřiná buňka skončí s jednou identickou molekulou DNA. Tento proces se nazývá přímé binární štěpení.
Příprava na rozdělení
Eukaryotické organismy, sestávající z buněk s jádry, se začínají připravovat na dělení v určité fázi buněčného cyklu, v interfázi. Právě během interfáze dochází v buňce k procesu biosyntézy proteinů a všechny nejdůležitější struktury buňky jsou zdvojeny. Podél původního chromozomu je z chemických sloučenin přítomných v buňce syntetizována jeho přesná kopie a molekula DNA je zdvojena. Zdvojený chromozom se skládá ze dvou polovin - chromatid. Každá chromatida obsahuje jednu molekulu DNA. Interfáze v rostlinných a živočišných buňkách trvá v průměru 10-20 hodin Poté začíná proces buněčného dělení - mitóza.
Mitóza
Mitóza - (méně často: mitóza nebo nepřímé dělení ) - dělení jádra eukaryotické buňky při zachování počtu chromozomů. Na rozdíl od meiózy probíhá mitotické dělení bez komplikací v buňkách jakékoli ploidie, protože nezahrnuje jako nezbytný krok konjugaci chromozomů v profázi. Mitóza (z řeckého Mitos – nit) nepřímé dělení je hlavní metodou dělení eukaryotických buněk. Mitóza je rozdělení jádra, které vede ke vzniku dvou dceřiných jader, z nichž každé má přesně stejnou sadu chromozomů jako mateřské jádro. Po jaderném dělení obvykle následuje dělení samotné buňky, takže termín „mitóza“ se často používá k označení dělení celé buňky. Mitózu poprvé pozorovali ve sporách kapradin, přesliček a mechů E. Russov, učitel na univerzitě v Dorpatu v roce 1872, a ruský vědec I. D. Chistyakov v roce 1874. Byly provedeny podrobné studie chování chromozomů při mitóze německým botanikem E. Strassburgerem v letech 1876-1879 gg. na rostlinách a německým histologem W. Flemmingem v roce 1882 na zvířatech. Mitóza je kontinuální proces, ale pro usnadnění studia ji biologové rozdělují do čtyř fází podle toho, jak v tuto chvíli chromozomy vypadají pod světelným mikroskopem. Mitóza se dělí na profázi, metafázi, anafázi a telofázi. V profázi se chromozomy zkracují a ztlušťují v důsledku jejich spirálovitosti. V tomto okamžiku se dvojité chromozomy skládají ze dvou sesterských chromatid spojených navzájem. Současně se spirálovou spirálou chromozomů mizí jadérko a fragmentuje se jaderná membrána (rozpadá se do samostatných nádrží). Po kolapsu jaderné membrány leží chromozomy volně a náhodně v cytoplazmě. V profázi se centrioly (v těch buňkách, kde existují) rozbíhají k buněčným pólům. Na konci profáze se začíná tvořit štěpné vřeteno, které vzniká z mikrotubulů polymerací proteinových podjednotek. V metafázi je dokončena tvorba štěpného vřeténka, které se skládá ze dvou typů mikrotubulů: chromozomálních, které se vážou na centromery chromozomů, a centrosomálních (polárních), které se táhnou od pólu k pólu buňky. Každý dvojitý chromozom je připojen k mikrotubulům vřeténka. Zdá se, že chromozomy jsou tlačeny mikrotubuly k rovníku buňky, tj. jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od pólů. Leží ve stejné rovině a tvoří tzv. rovníkovou, neboli metafázovou desku. V metafázi je dobře patrná dvojitá struktura chromozomů, spojená pouze na centromeře. Během tohoto období je snadné spočítat počet chromozomů a studovat jejich morfologické rysy. V anafázi jsou dceřiné chromozomy natahovány směrem k buněčným pólům pomocí vřetenových mikrotubulů. Při pohybu se dceřiné chromozomy poněkud ohýbají jako vlásenka, jejíž konce jsou otočeny směrem k rovníku buňky. V anafázi se tedy chromatidy zdvojené v interfázi chromozomů rozcházejí k pólům buňky. V tuto chvíli buňka obsahuje dvě diploidní sady chromozomů. V telofázi dochází k procesům, které jsou opačné než ty pozorované v profázi: začíná despiralizace (odmotávání) chromozomů, ty bobtnají a stávají se obtížně viditelnými pod mikroskopem. Kolem chromozomů na každém pólu se z membránových struktur cytoplazmy vytvoří jaderný obal a v jádrech se objeví jadérka. Štěpné vřeteno je zničeno. Ve stádiu telofáze se cytoplazma oddělí (cytotomie) a vytvoří dvě buňky. V živočišných buňkách plazmatická membrána se začíná vyboulit do oblasti, kde se nacházel vřetenový rovník. V důsledku invaginace se vytvoří souvislá brázda, obepínající buňku podél rovníku a postupně rozdělující jednu buňku na dvě. V rostlinných buňkách v oblasti rovníku vzniká soudkovitý útvar, fragmoplast, ze zbytků filament vřetenových filamentů. Z buněčných pólů se do této oblasti řítí četné vezikuly Golgiho komplexu, které se vzájemně spojují. Obsah váčků tvoří buněčnou desku, která rozděluje buňku na dvě dceřiné buňky a membrána Golgiho váčků tvoří chybějící cytoplazmatické membrány těchto buněk. Následně se na buněčnou desku ze strany každé z dceřiných buněk ukládají prvky buněčných membrán. V důsledku mitózy vznikají z jedné buňky dvě dceřiné buňky se stejnou sadou chromozomů jako v buňce mateřské. Biologický význam mitózy tedy spočívá v přísně identické distribuci mezi dceřinými buňkami hmotných nositelů dědičnosti – molekul DNA, které tvoří chromozomy. Díky rovnoměrné rozložení replikovaných chromozomů, dochází po poškození k obnově orgánů a tkání. Součástí cytologické reprodukce organismů je i dělení mitotických buněk.
Redukční dělení buněk
Meióza je speciální způsob buněčného dělení, jehož výsledkem je snížení počtu chromozomů v každé dceřiné buňce na polovinu. Poprvé byl popsán W. Flemmingem v roce 1882 u zvířat a E. Strasburgerem v roce 1888 u rostlin. Meióza produkuje gamety. V důsledku redukce dostávají spory a zárodečné buňky chromozomové sady v každé haploidní spórě a gametě jeden chromozom z každého páru chromozomů přítomných v daném diploidní buňka. Při dalším procesu oplození (fúze gamet) získá organismus nové generace opět diploidní sadu chromozomů, tedy karyotyp organismů daného druhu zůstává po řadu generací konstantní.
Dělení buněčného těla
Během procesu dělení těla eukaryotické buňky (cytokineze) dochází k dělení cytoplazmy a organel mezi nové a staré buňky.
Jeden z nejdůležitějších procesů v individuální rozvojživého organismu je mitóza. V tomto článku se stručně a srozumitelně pokusíme vysvětlit, jaké procesy při dělení buněk probíhají, o čem si povíme biologický význam mitóza.
Definice pojmu
Z učebnic pro 10. ročník biologie víme, že mitóza je buněčné dělení, v jehož důsledku se z jedné mateřské buňky vytvoří dvě dceřiné buňky se stejnou sadou chromozomů.
V překladu ze starověké řečtiny výraz „mitóza“ znamená „nit“. Je jako spojovací článek mezi starými a novými buňkami, ve kterém je zachován genetický kód.
Proces dělení obecně začíná od jádra a končí v cytoplazmě. Označuje se jako mitotický cyklus, který se skládá ze stadia mitózy a interfáze. V důsledku dělení diploid somatická buňka vznikají dvě dceřiné buňky. Díky tomuto procesu se zvyšuje počet tkáňových buněk.
Stádia mitózy
Na základě morfologické znaky, proces dělení je rozdělen do následujících fází:
- Profáze ;
V této fázi je jádro zhutněno, v něm kondenzuje chromatin, který se stáčí do spirály a chromozomy jsou viditelné pod mikroskopem.
TOP 4 článkykteří spolu s tím čtou
Vlivem enzymů se jádra a jejich obaly během tohoto období náhodně nacházejí v cytoplazmě. Později se centrioly oddělují k pólům a vzniká vřeteno buněčného dělení, jehož závity jsou připojeny k pólům a chromozomům.
Toto stadium je charakterizováno zdvojením DNA, ale páry chromozomů k sobě stále přilnou.
Před fází profáze rostlinná buňka Existuje přípravná fáze – předprofáze. V této fázi lze pochopit, co příprava buňky na mitózu zahrnuje. Je charakterizována tvorbou preprofázového kruhu, fragmozomů a nukleací mikrotubulů kolem jádra.
- Prometafáze ;
V této fázi se chromozomy začnou pohybovat a pohybovat se směrem k nejbližšímu pólu.
V mnoha učebnice preprofáze a prometofáze se označují jako profázní stadium.
- Metafáze ;
V počáteční fázi jsou chromozomy umístěny v ekvatoriální části vřeténka, takže tlak pólů na ně působí rovnoměrně. Během této fáze počet vřetenových mikrotubulů neustále roste a obnovuje se.
Chromozomy jsou uspořádány v párech ve spirále podél rovníku vřeténka v přísném pořadí. Chromatidy se postupně oddělují, ale stále drží na závitech vřetena.
- Anafáze ;
V této fázi se chromatidy prodlužují a postupně se pohybují směrem k pólům, jak se vlákna vřetena stahují. Tvoří se dceřiné chromozomy.
Jedná se o nejkratší fázi z hlediska času. Sesterské chromatidy se náhle oddělí a přesunou na různé póly.
- Telofáze ;
Je to poslední fáze dělení, kdy se chromozomy prodlužují a v blízkosti každého pólu vzniká nový jaderný obal. Závity tvořící vřeteno jsou zcela zničeny. V této fázi se cytoplazma dělí.
Dokončení poslední etapa se shoduje s dělením mateřské buňky, které se nazývá cytokineze. Právě průchod tohoto procesu určuje, kolik buněk se vytvoří během dělení, mohou být dvě nebo více.
Rýže. 1. Stádia mitózy
Význam mitózy
Biologický význam procesu buněčného dělení je nepopiratelný.
- Právě díky ní je možné udržet konstantní sadu chromozomů.
- Reprodukce identické buňky je možná pouze mitózou. Tímto způsobem jsou nahrazeny kožní buňky, střevní epitel a červené krvinky, jejichž životní cyklus je pouze 4 měsíce.
- Kopírování, a tedy uchovávání genetické informace.
- Zajištění vývoje a růstu buněk, díky kterému se z jednobuněčné zygoty tvoří mnohobuněčný organismus.
- Pomocí takového dělení je u některých živých organismů možná regenerace částí těla. Obnoví se například paprsky hvězdice.
Rýže. 2. Regenerace hvězdice
- Zajištění nepohlavní reprodukce. Například pučení hydry, stejně jako vegetativní rozmnožování rostlin.
Rýže. 3. Hydra Puding
co jsme se naučili?
Buněčné dělení se nazývá mitóza. Díky ní se zkopíruje a uloží genetická informace buňky. Proces probíhá v několika fázích: přípravná fáze, profáze, metafáze, anafáze, telofáze. V důsledku toho se vytvoří dvě dceřiné buňky, které jsou zcela podobné původní mateřské buňce. V přírodě je význam mitózy velký, protože díky ní dochází k rozvoji a růstu jednobuněčných a mnohobuněčné organismy, regenerace některých částí těla, nepohlavní rozmnožování.
Test na dané téma
Vyhodnocení zprávy
průměrné hodnocení: 4.6. Celková obdržená hodnocení: 355.
Interfáze je období životní cyklus buňka, uzavřená mezi koncem předchozího dělení a začátkem následujícího. Z reprodukčního hlediska lze tuto dobu nazvat přípravná fáze, a s biofunkční - vegetativní. Během mezifázového období buňka roste, dokončuje struktury ztracené během dělení a pak se metabolicky přeskupuje do přechodu do mitózy nebo meiózy, pokud ji nějaký důvod (například diferenciace tkání) nevyřadí z životního cyklu.
Protože interfáze je přechodný stav mezi dvěma meiotickými nebo mitotickými děleními, nazývá se jinak interkineze. Druhá verze termínu však může být použita pouze ve vztahu k buňkám, které neztratily schopnost dělení.
obecné charakteristiky
Interfáze je nejdelší částí buněčného cyklu. Výjimkou je značně zkrácená interkineze mezi prvním a druhým dělením meiózy. Pozoruhodným rysem tohoto stadia je také to, že zde nedochází k duplikaci chromozomů, jako v interfázi mitózy. Tato vlastnost je spojena s potřebou redukce diploidní sady chromozomů na haploidní. V některých případech může intermeiotická interkineze zcela chybět.
Mezifázové fáze
Interfáze je zobecněný název pro tři po sobě jdoucí období:
- presyntetické (G1);
- syntetický (S);
- postsyntetické (G2).
U buněk, které z cyklu nevypadnou, přechází stádium G2 přímo do mitózy, a proto se jinak nazývá premitotické.
G1 je mezifázové stadium, které nastává bezprostředně po rozdělení. Buňka má tedy poloviční velikost a obsah RNA a proteinů je přibližně 2x nižší. Během celého presyntetického období jsou všechny komponenty uvedeny do normálu.
Díky akumulaci bílkovin buňka postupně roste. Doplní se potřebné organely a zvětší se objem cytoplazmy. Současně se zvyšuje procento různých RNA a syntetizují se prekurzory DNA (nukleotidtrifosfátkinázy atd.). Z tohoto důvodu blokování produkce messengerových RNA a proteinů charakteristických pro G1 brání buňce v přechodu do S-periody.
Ve fázi G1 je to zaznamenáno prudký nárůst enzymy zapojené do energetického metabolismu. Období je také charakterizováno vysokou biochemickou aktivitou buňky a akumulaci strukturních a funkčních složek doplňuje ukládání velkého množství molekul ATP, které poslouží jako energetická rezerva pro následnou restrukturalizaci chromozomálního aparátu.
Syntetické stadium
Během S-periody interfáze nastává klíčový moment nezbytný pro dělení – replikace DNA. V tomto případě se zdvojnásobí nejen genetické molekuly, ale také počet chromozomů. V závislosti na době kontroly buňky (na začátku, uprostřed nebo na konci syntetického období) lze množství DNA detekovat od 2 do 4 s.
Fáze S představuje klíčový přechodový bod, který „rozhoduje“, zda dojde k rozdělení. Jedinou výjimkou z tohoto pravidla je mezifáze mezi meiózou I a II.
V buňkách, které jsou neustále ve stavu interfáze, se perioda S nevyskytuje. Buňky, které se nebudou znovu dělit, se tedy zastaví ve fázi zvané G0.
Postsyntetická fáze
Období G2 je poslední fází přípravy na rozdělení. V této fázi dochází k syntéze molekul messenger RNA nezbytných pro průchod mitózy. Jedním z klíčových proteinů, které v této době vznikají, je tubulin, který slouží jako stavební materiál pro tvorbu štěpného vřeténka.
Na hranici mezi postsyntetickým stádiem a mitózou (neboli meiózou) syntéza RNA prudce klesá.
Co jsou buňky G0
Pro některé buňky je interfáze trvalý stav. Je charakteristický pro některé složky specializovaných tkání.
Stav neschopnosti dělit se je konvenčně označován jako stádium G0, protože období G1 je také považováno za fázi přípravy na mitózu, i když nezahrnuje související morfologické přestavby. G0 buňky jsou tedy považovány za vypadlé z cytologického cyklu. V tomto případě může být klidový stav buď trvalý, nebo dočasný.
Do fáze G0 nejčastěji vstupují buňky, které dokončily diferenciaci a specializovaly se na konkrétní funkce. V některých případech je však tento stav reverzibilní. Například jaterní buňky, pokud je orgán poškozen, mohou obnovit schopnost dělení a přechod ze stavu G0 do období G1. Tento mechanismus je základem regenerace organismů. Za normálních podmínek je většina jaterních buněk ve fázi G0.
V některých případech je stav G0 nevratný a přetrvává až do cytologické smrti. To je typické například pro keratinizaci epidermálních buněk nebo kardiomyocytů.
Někdy naopak přechod do období G0 vůbec neznamená ztrátu schopnosti dělit se, ale jde pouze o systematické pozastavení. Do této skupiny patří kambiální buňky (například kmenové buňky).
