Medzifázový vzor a procesy. Stručný opis štádií a vzoru bunkového delenia prostredníctvom mitózy. Zmeny, ktoré sa vyskytujú v metafáze

Bunka sa rozmnožuje delením. Existujú dva spôsoby delenia: mitóza a meióza.

Mitóza(z gréckeho mitos - vlákno), alebo nepriame delenie buniek, je kontinuálny proces, v dôsledku ktorého dochádza najskôr k zdvojeniu, a potom k rovnomernému rozdeleniu dedičného materiálu obsiahnutého v chromozómoch medzi dve výsledné bunky. To je jeho biologický význam. Jadrové delenie znamená delenie celej bunky. Tento proces sa nazýva cytokinéza (z gréckeho cytos – bunka).

Stav bunky medzi dvoma mitózami sa nazýva interfáza alebo interkinéza a všetky zmeny, ktoré sa v nej vyskytujú počas prípravy na mitózu a v období delenia, sa nazývajú mitotický alebo bunkový cyklus.

Rôzne bunky majú rôzne mitotické cykly. Väčšinu času je bunka v stave interkinézy, mitóza trvá relatívne krátko. Vo všeobecnom mitotickom cykle trvá samotná mitóza 1/25-1/20 času a vo väčšine buniek trvá od 0,5 do 2 hodín.

Hrúbka chromozómov je taká malá, že pri skúmaní medzifázového jadra svetelným mikroskopom nie sú viditeľné, chromatínové granule je možné rozlíšiť len v uzloch ich krútenia. Elektrónový mikroskop umožnil detegovať chromozómy v nedeliacom sa jadre, hoci v súčasnosti sú veľmi dlhé a pozostávajú z dvoch reťazcov chromatidov, pričom priemer každého z nich je len 0,01 mikrónu. V dôsledku toho chromozómy v jadre nezmiznú, ale majú podobu dlhých a tenkých vlákien, ktoré sú takmer neviditeľné.

Počas mitózy prechádza jadro štyrmi po sebe nasledujúcimi fázami: profázou, metafázou, anafázou a telofázou.

Profáza(z gréčtiny asi - predtým, fáza - prejav). Toto je prvá fáza jadrového delenia, počas ktorej sa vo vnútri jadra objavujú štruktúrne prvky, ktoré vyzerajú ako tenké dvojité vlákna, čo viedlo k názvu tohto typu delenia - mitóza. V dôsledku špirálovitosti chromonem sa chromozómy v profáze stávajú hustejšie, skracujú sa a stávajú sa jasne viditeľnými. Na konci profázy je možné jasne pozorovať, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, ktoré sa navzájom tesne dotýkajú. Následne sa obe chromatidy spoja spoločnou oblasťou – centromérou a začnú sa postupne presúvať smerom k rovníku bunky.

V strede alebo na konci profázy jadrový obal a jadierka miznú, centrioly sa zdvojnásobujú a pohybujú sa smerom k pólom. Z materiálu cytoplazmy a jadra sa začína vytvárať štiepne vreteno. Skladá sa z dvoch typov závitov: nosné a ťahacie (chromozomálne). Nosné závity tvoria základ vretena, tiahnu sa od jedného pólu článku k druhému. Trakčné vlákna spájajú centroméry chromatíd s pólmi bunky a následne zabezpečujú pohyb chromozómov smerom k nim. Mitotický aparát bunky je veľmi citlivý na rôzne vonkajšie vplyvy. Pri vystavení žiareniu, chemikáliám a vysokým teplotám môže dôjsť k zničeniu bunkového vretienka a k najrôznejším nepravidelnostiam bunkového delenia.

Metafáza(z gréckeho meta – po, fáza – prejav). V metafáze sa chromozómy vysoko zhutňujú a nadobúdajú špecifický tvar charakteristický pre daný druh. Dcérske chromatidy v každom páre sú oddelené jasne viditeľnou pozdĺžnou štrbinou. Väčšina chromozómov sa stáva dvojramennými. V mieste inflexie - centroméra - sú pripevnené k závitu vretena. Všetky chromozómy sú umiestnené v rovníkovej rovine bunky, ich voľné konce smerujú do stredu bunky. V tomto čase sa najlepšie pozorujú a počítajú chromozómy. Bunkové vreteno je tiež veľmi dobre viditeľné.

Anaphase(z gréckeho ana - hore, fáza - prejav). V anafáze, po rozdelení centromér, sa chromatidy, ktoré sa teraz stali samostatnými chromozómami, začnú oddeľovať k opačným pólom. V tomto prípade majú chromozómy podobu rôznych háčikov, pričom ich konce smerujú do stredu bunky. Keďže z každého chromozómu vzišli dve úplne identické chromatidy, počet chromozómov v oboch vzniknutých dcérskych bunkách sa bude rovnať diploidnému počtu pôvodnej materskej bunky.

Proces delenia centroméry a pohybu na rôzne póly všetkých novovytvorených párových chromozómov sa vyznačuje výnimočnou synchróniou.

Na konci anafázy sa chromonemálne vlákna začnú odvíjať a chromozómy, ktoré sa presunuli k pólom, už nie sú tak zreteľne viditeľné.

Telofáza(z gréčtiny telos – koniec, fáza – prejav). V telofáze pokračuje despiralizácia chromozómových závitov a chromozómy sa postupne stenčujú a predlžujú, čím sa približujú stavu, v ktorom boli v profáze. Okolo každej skupiny chromozómov sa vytvorí jadrový obal a vytvorí sa jadierko. Súčasne sa dokončí cytoplazmatické delenie a objaví sa bunkové septum. Obe nové dcérske bunky vstupujú do interfázy.

Celý proces mitózy, ako už bolo uvedené, netrvá dlhšie ako 2 hodiny, jeho trvanie závisí od typu a veku buniek, ako aj od vonkajších podmienok, v ktorých sa nachádzajú (teplota, svetlo, vlhkosť vzduchu atď.). .). Vysoké teploty, žiarenie, rôzne lieky a rastlinné jedy (kolchicín, acenaftén a pod.) negatívne ovplyvňujú normálny priebeh bunkového delenia.

Mitotické bunkové delenie sa vyznačuje vysokým stupňom presnosti a dokonalosti. Mechanizmus mitózy sa vytváral a zlepšoval počas mnohých miliónov rokov evolučného vývoja organizmov. V mitóze sa prejavuje jedna z najdôležitejších vlastností bunky ako samosprávneho a sebareprodukujúceho sa živého biologického systému.

Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.

Medzifáza je obdobie medzi dvoma bunkovými deleniami. V interfáze je jadro kompaktné, nemá výraznú štruktúru a jadierka sú jasne viditeľné. Zbierkou interfázových chromozómov je chromatín. Zloženie chromatínu zahŕňa: DNA, proteíny a RNA v pomere 1: 1,3: 0,2, ako aj anorganické ióny. Štruktúra chromatínu je variabilná a závisí od stavu bunky.

Chromozómy nie sú viditeľné v interfáze, preto sa študujú elektrónovou mikroskopiou a biochemickými metódami. Interfáza zahŕňa tri stupne: presyntetický (G1), syntetický (S) a postsyntetický (G2). Symbol G je skratka pre angličtinu. medzera – interval; symbol S je skratka pre angličtinu. syntéza – syntéza. Pozrime sa na tieto fázy podrobnejšie.

Predsyntetické štádium (G1). Každý chromozóm je založený na jednej molekule dvojvláknovej DNA. Množstvo DNA v bunke v predsyntetickom štádiu je označené symbolom 2c (z anglického obsahu). Bunka aktívne rastie a funguje normálne.

Syntetické štádium (S). Dochádza k autoduplikácii alebo replikácii DNA. V tomto prípade sa niektoré chromozómové oblasti zdvojnásobia skôr, zatiaľ čo iné neskôr, to znamená, že replikácia DNA prebieha asynchrónne. Paralelne dochádza k zdvojnásobeniu centriolov (ak existujú).

Postsyntetické štádium (G2). Replikácia DNA je dokončená. Každý chromozóm obsahuje dve dvojité molekuly DNA, ktoré sú presnou kópiou pôvodnej molekuly DNA. Množstvo DNA v bunke v postsyntetickom štádiu je označené symbolom 4c. Syntetizujú sa látky potrebné na delenie buniek. Na konci interfázy sa procesy syntézy zastavia.

Proces mitózy

Profáza- prvá fáza mitózy. Chromozómy sa točia špirálovito a stávajú sa viditeľnými vo svetelnom mikroskope vo forme tenkých vlákien. Centrioly (ak sú prítomné) sa rozchádzajú k pólom bunky. Na konci profázy jadierka zmiznú, jadrová membrána sa zničí a chromozómy sa uvoľnia do cytoplazmy.

V profáze sa objem jadra zväčšuje a v dôsledku spiralizácie chromatínu vznikajú chromozómy. Na konci profázy je jasné, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Jadierka a jadrová membrána sa postupne rozpúšťajú a chromozómy sa objavujú náhodne umiestnené v cytoplazme bunky. Centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom bunky. Vytvára sa štiepne vreteno achromatínu, ktorého niektoré vlákna idú od pólu k pólu a niektoré sú pripojené k centromérom chromozómov. Obsah genetického materiálu v bunke zostáva nezmenený (2n2хр).

Ryža. 1. Schéma mitózy v bunkách koreňov cibule

Ryža. 2. Schéma mitózy v bunkách koreňov cibule: 1- interfáza; 2.3 - profáza; 4 - metafáza; 5,6 - anafáza; 7,8 - telofáza; 9 - tvorba dvoch buniek

Ryža. 3. Mitóza v bunkách špičky koreňa cibule: a - interfáza; b - profáza; c - metafáza; g - anafáza; l, e - skoré a neskoré telofázy

Metafáza. Začiatok tejto fázy sa nazýva prometafáza. V prometafáze sú chromozómy umiestnené v cytoplazme skôr náhodne. Vytvára sa mitotický aparát, ktorý zahŕňa vreteno a centrioly alebo iné centrá organizujúce mikrotubuly. V prítomnosti centriolov sa mitotický aparát nazýva astrálny (u mnohobunkových zvierat) av ich neprítomnosti - anastal (vo vyšších rastlinách). Vreteno (achromatínové vreteno) je sústava tubulínových mikrotubulov v deliacej sa bunke, ktorá zabezpečuje divergenciu chromozómov. Vreteno pozostáva z dvoch typov vlákien: polárne (podporné) a chromozomálne (ťahacie).

Po vytvorení mitotického aparátu sa chromozómy začnú presúvať do rovníkovej roviny bunky; tento pohyb chromozómov sa nazýva metakinéza.

V metafáze sú chromozómy maximálne špirálovité. Centroméry chromozómov sú umiestnené v ekvatoriálnej rovine bunky nezávisle od seba. Polárne vlákna vretienka sa tiahnu od bunkových pólov k chromozómom a chromozomálne vlákna sa tiahnu od centromér (kinetochorov) k pólom. Súbor chromozómov v rovníkovej rovine bunky tvorí metafázovú platňu.

Anaphase. Chromozómy sa delia na chromatidy. Od tohto momentu sa každá chromatida stáva samostatným jednochromatidovým chromozómom, ktorý je založený na jednej molekule DNA. Jednochromatidové chromozómy v anafázových skupinách sa rozptyľujú k pólom bunky. Keď sa chromozómy rozchádzajú, chromozomálne mikrotubuly sa skracujú a polárne mikrotubuly sa predlžujú. V tomto prípade sa polárne a chromozomálne vlákna navzájom posúvajú.

Telofáza.Štiepne vreteno je zničené. Chromozómy na bunkových póloch despirujú a okolo nich sa vytvárajú jadrové membrány. V bunke sa vytvoria dve jadrá, geneticky totožné s pôvodným jadrom. Obsah DNA v dcérskych jadrách sa rovná 2c.

Cytokinéza. Pri cytokinéze sa cytoplazma rozdelí a vytvoria sa membrány dcérskych buniek. U zvierat prebieha cytokinéza ligáciou buniek. V rastlinách prebieha cytokinéza odlišne: v rovníkovej rovine sa vytvárajú vezikuly, ktoré sa spájajú a vytvárajú dve paralelné membrány.

V tomto bode mitóza končí a začína ďalšia interfáza.



Mitóza- proces bunkového delenia, počas ktorého jej štruktúra prechádza výraznými zmenami, vznikom nových štruktúr a realizáciou presne vymedzených štádií.

Počas mitózy dostávajú dcérske bunky diploidnú sadu chromozómov a rovnaké množstvo jadrovej hmoty, čo je charakteristické pre normálne fungujúcu somatickú rodičovskú bunku. Mitóza sa vyskytuje počas rozmnožovania somatických (telových buniek) buniek, napríklad v meristémoch ( rastové tkanivá) rastlín alebo v zónach aktívneho delenia živočíchov (v krvotvorných orgánoch, koži a pod.). Pre živočíšne organizmy je stav delenia typický v mladom veku, ale môže sa vyskytnúť aj v dospelosti v príslušných orgánoch (koža, krvotvorné orgány a pod.).

Mitóza je sled striktne definovaných procesov, ktoré sa vyskytujú v etapách. Mitóza pozostáva zo štyroch fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Celkové trvanie mitózy je 2-8 hodín. Pozrime sa na fázy mitózy podrobnejšie.

1. Profáza (prvá fáza mitózy) je najdlhšia. Počas profázy sa v jadre objavujú chromozómy (v dôsledku špirálovitého priebehu molekúl DNA). Jadierko sa rozpúšťa. Všetky chromozómy sú jasne viditeľné. Centrioly bunkového centra sa rozchádzajú do rôznych pólov bunky a medzi centrioly sa vytvorí „deliace vreteno“. Jadrová membrána sa rozpúšťa a chromozómy vstupujú do cytoplazmy. Profáza sa končí V dôsledku profázy sa vytvorí „deliace vreteno“, ktoré pozostáva z dvoch centriol umiestnených na rôznych póloch bunky a vzájomne spojených dvoma typmi závitov - nosným a ťahacím. V cytoplazme je diploidná sada chromozómov, z ktorých každý obsahuje dvojnásobné (v porovnaní s normou) množstvo jadrovej látky a má zúženie pozdĺž hlavnej osi symetrie.

2. Metafáza (druhá fáza delenia). Niekedy sa nazýva „hviezdna fáza“, pretože pri pohľade zhora tvoria chromozómy niečo ako hviezda. Počas metafázy sú v najväčšej miere exprimované chromozómy, počas metafázy sa chromozómy presúvajú do stredu bunky a pripájajú sa centromérom k ťažným závitom vretienka, čo vedie k vzniku striktne usporiadanej štruktúry usporiadania chromozómov. v cele. Po nasadení na sťahovaciu niť je každá chromatínová niť rozdelená na dve časti, vďaka čomu každý chromozóm pripomína chromozómy prilepené k sebe v oblasti centroméry. Na konci metafázy sa centroméra delí pozdĺžne (paralelne s chromatínovými vláknami) a vzniká tetraploidný počet chromozómov. Tým sa dokončí metafáza.

Takže na konci metafázy sa objaví tetraploidný počet chromozómov (4n), z ktorých jedna polovica je pripojená k vláknam ťahajúcim tieto chromozómy k jednému pólu a druhá polovica k druhému pólu.

3. Anafáza (tretia fáza, nasleduje po metafáze). Počas anafázy (počiatočné obdobie) sa vlákna vretienka sťahujú a vďaka tomu sa chromozómy rozchádzajú na rôzne póly deliacej sa bunky. Každý z chromozómov sa vyznačuje normálnym množstvom jadrovej hmoty. Na konci anafázy sa chromozómy koncentrujú na póloch bunky a na závitoch nosného vretienka v strede bunky (na „rovníku“ “). Tým sa dokončí anafáza.

4. Telofáza (posledná fáza mitózy). Počas telofázy dochádza k nasledujúcim zmenám: zhrubnutia, ktoré sa objavili na konci anafázy na nosných vláknach, sa zväčšujú a spájajú a vytvárajú primárnu membránu, ktorá oddeľuje jednu dcérsku bunku od druhej. Výsledkom je, že dve bunky obsahujúce diploidnú sadu chromozómov (2n). Namiesto primárnej membrány sa medzi bunkami vytvorí zúženie, ktoré sa prehĺbi a na konci telofázy sa jedna bunka oddelí od druhej.

Súčasne s tvorbou bunkových membrán a delením pôvodnej (materskej) bunky na dve dcérske bunky dochádza ku konečnému vzniku mladých dcérskych buniek. Chromozómy migrujú do stredu nových buniek, približujú sa k sebe, molekuly DNA despirujú a chromozómy miznú ako samostatné štruktúry. Okolo jadrovej látky sa vytvorí jadrový obal, objaví sa jadierko, čiže nastáva tvorba jadra.

Zároveň sa vytvorí nové centrum bunky, teda z jedného centriola (v dôsledku delenia) sa vytvoria dva centrioly a medzi vzniknutými centrioly sa objavia ťahavé nosné vlákna. Telofáza tu končí a novovzniknuté bunky vstupujú do svojho vývojového cyklu, ktorý závisí od umiestnenia buniek a ich budúcej úlohy.

Existuje niekoľko spôsobov vývoja dcérskych buniek. Jedným z nich je, že novovzniknuté bunky sú špecializované na vykonávanie špecifických funkcií, napríklad sa stávajú formovanými prvkami krvi. Nech sa niektoré z týchto buniek stanú erytrocytmi (červené krvinky). Takéto bunky rastú, dosahujú určitú veľkosť, potom strácajú svoje jadro a sú naplnené respiračným pigmentom (hemoglobínom) a stávajú sa zrelými, schopnými vykonávať svoje funkcie. Pre červené krvinky je to schopnosť vykonávať výmenu plynov medzi tkanivami a dýchacími orgánmi, pričom sa uskutočňuje prenos molekulárneho kyslíka (O 2) z dýchacích orgánov do tkanív a oxidu uhličitého z tkanív do dýchacích orgánov. Mladé červené krvinky sa dostávajú do krvného obehu, kde fungujú 2-3 mesiace a potom odumrú.

Druhým spôsobom vývoja dcérskych buniek tela je ich vstup do mitotického cyklu.

Mitóza (karyokinéza, nepriame delenie) je proces delenia jadra ľudských, živočíšnych a rastlinných buniek, po ktorom nasleduje delenie bunkovej cytoplazmy. V procese delenia bunkového jadra (pozri) sa rozlišuje niekoľko štádií. V jadre, ktoré je v období medzi delením buniek (medzifázou), (pozri) sú zvyčajne reprezentované tenkými, dlhými (obr., a), prepletenými vláknami; Jadrová membrána a jadierko sú jasne viditeľné.

Jadro v rôznych fázach mitózy: a - medzifázové nedeliace sa jadro; b - d - profázová fáza; d - štádium metafázy; e - štádium anafázy; g a h - štádium telofázy; a - vytvorenie dvoch dcérskych jadier.

V prvej fáze mitózy, takzvanej profáze, sa chromozómy stávajú jasne viditeľnými (obr., b-d), skracujú sa a zhrubnú, pozdĺž každého chromozómu sa objaví medzera, ktorá ho rozdelí na dve časti úplne podobné, vďaka čomu každý chromozóm sa javí ako dvojitý. V ďalšom štádiu mitózy - metafáze sa jadrová membrána zničí, jadierko sa rozpustí a chromozómy sa ocitnú v cytoplazme bunky (obr. e). Všetky chromozómy sú usporiadané v jednom rade pozdĺž rovníka a tvoria takzvanú rovníkovú dosku (štádium hviezdy). Zmenami prechádza aj centrozóm. Je rozdelená na dve časti, rozbiehajúce sa smerom k pólom bunky, medzi nimi sú vytvorené vlákna, ktoré tvoria dvojkónické achromatínové vreteno (obr. e. f).

Mitóza (z gréckeho mitos – vlákno) je nepriame delenie buniek, spočívajúce v rovnomernom rozdelení dvojnásobného počtu chromozómov medzi dve výsledné dcérske bunky (obr.). Proces mitózy zahŕňa dva typy štruktúr: chromozómy a achromatínový aparát, ktorý zahŕňa bunkové centrá a vreteno (pozri Bunka).

Schematické znázornenie interfázového jadra a rôznych štádií mitózy: 1 - interfáza; 2 - profáza; 3 - prometafáza; 4 a 5 - metafáza (4 - pohľad od rovníka, 5 - pohľad z pólu bunky); 6 - anafáza; 7 - telofáza; 8 - neskorá telofáza, začiatok jadrovej rekonštrukcie; 9 - dcérske bunky na začiatku interfázy; SZ - jadrová obálka; YAK - jadierko; XP - chromozómy; C - centriol; B - vreteno.

Prvá fáza mitózy - profáza - začína objavením sa tenkých filamentov - chromozómov v bunkovom jadre (pozri). Každý profázový chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, ktoré sú svojou dĺžkou tesne vedľa seba; jeden z nich je chromozóm materskej bunky, druhý sa novotvorí v dôsledku reduplikácie jeho DNA na DNA materského chromozómu v interfáze (pauza medzi dvoma mitózami). Ako profáza postupuje, chromozómy sa špirálovito otáčajú, čo spôsobuje ich skrátenie a zhrubnutie. Na konci profázy nukleolus zmizne. V profáze dochádza aj k rozvoju achromatínového aparátu. V živočíšnych bunkách sa bunkové centrá (centrioly) rozdvojujú; okolo nich sa v cytoplazme objavujú zóny, ktoré silne lámu svetlo (centrosféry). Tieto formácie sa začínajú rozchádzať v opačných smeroch a na konci profázy vytvoria dva póly bunky, ktorá v tomto čase často nadobúda sférický tvar. V bunkách vyšších rastlín nie sú centrioly.

Prometafáza je charakterizovaná zmiznutím jadrovej membrány a vytvorením vretenovej vláknitej štruktúry v bunke (achromatínové vreteno), z ktorej niektoré vlákna spájajú póly achromatínového aparátu (interzonálne vlákna) a iné - každá z nich dve chromatidy s opačnými pólmi bunky (ťahanie nití). Chromozómy, ležiace náhodne v profázovom jadre, sa začínajú presúvať do centrálnej zóny bunky, kde sa nachádzajú v rovníkovej rovine vretienka (metakinéza). Táto fáza sa nazýva metafáza.

Počas anafázy sa partneri každého páru chromatíd rozchádzajú k opačným pólom bunky v dôsledku kontrakcie závitov ťažného vretienka. Od tejto chvíle každá chromatida dostane názov dcérskeho chromozómu. Chromozómy, ktoré sa rozišli k pólom, sa zhromažďujú do kompaktných skupín, čo je charakteristické pre ďalšiu fázu mitózy - telofázu. V tomto prípade sa chromozómy začnú postupne despirovať, pričom strácajú svoju hustú štruktúru; objaví sa okolo nich jadrový obal – začína sa proces jadrovej rekonštrukcie. Objem nových jadier sa zväčšuje a v nich sa objavujú jadierka (začiatok interfázy alebo štádium „kľudového jadra“).

Proces oddelenia jadrovej substancie bunky - karyokinéza - je sprevádzaný oddelením cytoplazmy (pozri) - cytokinéza. V živočíšnych bunkách v telofáze vzniká v rovníkovej zóne zúženie, ktoré pri prehlbovaní vedie k rozdeleniu cytoplazmy pôvodnej bunky na dve časti. V rastlinných bunkách sa v rovníkovej rovine z malých vakuol endoplazmatického retikula vytvorí bunková prepážka, ktorá oddeľuje dve nové bunkové telá od seba.

V zásade blízko k mitóze je endomitóza, teda proces zdvojnásobenia počtu chromozómov v bunkách, ale bez oddelenia jadier. Po endomitóze môže nastať priame delenie jadier a buniek, takzvaná amitóza.

Pozri tiež Karyotyp, Bunkové jadro.

Bunkové delenie je ústredným bodom reprodukcie.

Pri procese delenia vznikajú z jednej bunky dve bunky. Na základe asimilácie organických a anorganických látok si bunka vytvára vlastnú bunku s charakteristickou štruktúrou a funkciami.

Pri delení buniek možno pozorovať dva hlavné momenty: delenie jadra – mitózu a delenie cytoplazmy – cytokinézu, čiže cytotómiu. Hlavná pozornosť genetikov sa stále sústreďuje na mitózu, keďže jadro je z hľadiska chromozómovej teórie považované za „orgán“ dedičnosti.

Počas procesu mitózy dochádza:

1. zdvojnásobenie chromozómovej substancie;
2. zmeny fyzikálneho stavu a chemickej organizácie chromozómov;
3. divergencia dcérskych, alebo skôr sesterských chromozómov k pólom bunky;
4. následné rozdelenie cytoplazmy a úplná obnova dvoch nových jadier v sesterských bunkách.

Celý životný cyklus jadrových génov je teda stanovený v mitóze: duplikácia, distribúcia a fungovanie; V dôsledku dokončenia mitotického cyklu skončia sesterské bunky s rovnakým „dedičstvom“.

Počas delenia bunkové jadro prechádza piatimi postupnými štádiami: interfázou, profázou, metafázou, anafázou a telofázou; niektorí cytológovia identifikujú ďalšie šieste štádium - prometafázu.

Medzi dvoma po sebe nasledujúcimi bunkovými deleniami je jadro v medzifázovom štádiu. V tomto období má jadro pri fixácii a farbení sieťovitú štruktúru vytvorenú farbením tenkých nití, ktoré sa v ďalšej fáze formujú do chromozómov. Aj keď medzifáza sa nazýva inak fázy pokojového jadra, na samotnom tele sa metabolické procesy v jadre počas tohto obdobia vyskytujú s najväčšou aktivitou.

Profáza je prvou fázou prípravy jadra na delenie. V profáze sa sieťovitá štruktúra jadra postupne mení na chromozomálne vlákna. Od najranejšej profázy, dokonca aj vo svetelnom mikroskope, možno pozorovať duálnu povahu chromozómov. To naznačuje, že v jadre prebieha v skorej alebo neskorej interfáze najdôležitejší proces mitózy – zdvojnásobenie alebo reduplikácia chromozómov, v ktorej každý z materských chromozómov vytvára podobný – dcérsky. Výsledkom je, že každý chromozóm vyzerá pozdĺžne zdvojený. Avšak tieto polovice chromozómov, ktoré sú tzv sesterské chromatidy, nerozchádzajú sa v profáze, pretože ich drží pohromade jedna spoločná oblasť - centroméra; centromerická oblasť sa delí neskôr. V profáze prechádzajú chromozómy procesom krútenia pozdĺž svojej osi, čo vedie k ich skráteniu a zhrubnutiu. Je potrebné zdôrazniť, že v profáze je každý chromozóm v karyolymfe umiestnený náhodne.

V živočíšnych bunkách, dokonca aj v neskorej telofáze alebo veľmi skorej interfáze, dochádza k duplikácii centrioly, po ktorej sa v profáze začnú dcérske centrioly zbiehať k pólom a formáciám astrosféry a vretienka, ktoré sa nazývajú nový aparát. Súčasne sa rozpúšťajú jadierka. Podstatným znakom konca profázy je rozpustenie jadrovej membrány, v dôsledku čoho sa chromozómy dostanú do celkovej hmoty cytoplazmy a karyoplazmy, ktoré teraz tvoria myxoplazmu. Toto končí profázu; bunka vstupuje do metafázy.

Nedávno medzi profázou a metafázou začali výskumníci rozlišovať medzistupeň tzv prometafázy. Prometafáza je charakterizovaná rozpustením a vymiznutím jadrovej membrány a pohybom chromozómov smerom k ekvatoriálnej rovine bunky. V tejto chvíli však ešte nebola dokončená tvorba achromatínového vretena.

Metafáza nazývané štádium dokončenia usporiadania chromozómov na rovníku vretienka. Charakteristické usporiadanie chromozómov v rovníkovej rovine sa nazýva ekvatoriálna alebo metafázová platňa. Vzájomné usporiadanie chromozómov je náhodné. V metafáze sa počet a tvar chromozómov jasne odhalí, najmä pri skúmaní rovníkovej platne z pólov bunkového delenia. Vreteno achromatínu je úplne vytvorené: vlákna vretienka nadobúdajú hustejšiu konzistenciu ako zvyšok cytoplazmy a sú pripojené k centromerickej oblasti chromozómu. Cytoplazma bunky počas tohto obdobia má najnižšiu viskozitu.

Anaphase nazývaná ďalšia fáza mitózy, v ktorej sa delia chromatidy, ktoré sa teraz môžu nazývať sesterské alebo dcérske chromozómy, a rozchádzajú sa k pólom. V tomto prípade sa najprv centromerické oblasti navzájom odpudzujú a potom sa samotné chromozómy rozchádzajú k pólom. Treba povedať, že divergencia chromozómov v anafáze začína súčasne – „ako na povel“ – a končí veľmi rýchlo.

Počas telofázy sa dcérske chromozómy despirujú a strácajú svoju zdanlivú individualitu. Vytvorí sa obal jadra a samotné jadro. Jadro sa rekonštruuje v opačnom poradí v porovnaní so zmenami, ktoré prešlo profázou. Nakoniec sa obnovia aj jadierka (alebo jadierka), a to v rovnakom množstve, v akom boli prítomné v materských jadrách. Počet jadierok je charakteristický pre každý typ bunky.

Zároveň sa začína symetrické delenie bunkového tela. Jadrá dcérskych buniek vstupujú do medzifázového stavu.

Obrázok vyššie ukazuje diagram cytokinézy v živočíšnych a rastlinných bunkách. V živočíšnej bunke dochádza k deleniu previazaním cytoplazmy materskej bunky. V rastlinnej bunke dochádza k tvorbe bunkového septa s oblasťami vretenovitých plakov, ktoré tvoria v rovníkovej rovine priečku nazývanú fragmoplast. Tým sa mitotický cyklus končí. Jeho trvanie zrejme závisí od typu tkaniva, fyziologického stavu organizmu, vonkajších faktorov (teplota, svetelné podmienky) a trvá od 30 minút do 3 hod.. Rýchlosť prechodu jednotlivých fáz je podľa rôznych autorov premenlivá.

Vnútorné aj vonkajšie faktory prostredia pôsobiace na rast organizmu a jeho funkčný stav ovplyvňujú trvanie bunkového delenia a jeho jednotlivých fáz. Pretože jadro hrá obrovskú úlohu v metabolických procesoch bunky, je prirodzené veriť, že trvanie mitotických fáz sa môže meniť v súlade s funkčným stavom orgánového tkaniva. Napríklad sa zistilo, že počas odpočinku a spánku zvierat je mitotická aktivita rôznych tkanív oveľa vyššia ako počas bdelosti. U mnohých zvierat sa frekvencia delenia buniek na svetle znižuje a zvyšuje v tme. Tiež sa predpokladá, že hormóny ovplyvňujú mitotickú aktivitu bunky.

Dôvody, ktoré určujú pripravenosť bunky na delenie, stále zostávajú nejasné. Existuje niekoľko dôvodov na uvedenie dôvodov:

1. zdvojnásobenie hmoty bunkovej protoplazmy, chromozómov a iných organel, v dôsledku čoho sú narušené vzťahy medzi jadrom a plazmou; Na delenie musí bunka dosiahnuť určitú hmotnosť a objem charakteristickú pre bunky daného tkaniva;
2. zdvojnásobenie chromozómov;
3. sekrécia špeciálnych látok chromozómami a inými bunkovými organelami, ktoré stimulujú delenie buniek.

Mechanizmus divergencie chromozómov k pólom v anafáze mitózy tiež zostáva nejasný. Zdá sa, že aktívnu úlohu v tomto procese zohrávajú vretenové vlákna, ktoré predstavujú proteínové vlákna organizované a orientované centriolami a centromérami.

Povaha mitózy, ako sme už povedali, sa líši v závislosti od typu a funkčného stavu tkaniva. Bunky rôznych tkanív sa vyznačujú rôznymi typmi mitóz.Pri opísanom type mitózy dochádza k deleniu buniek rovnako a symetricky. V dôsledku symetrickej mitózy sú sesterské bunky dedične ekvivalentné z hľadiska jadrových génov aj cytoplazmy. Okrem symetrickej však existujú aj iné typy mitózy, a to: asymetrická mitóza, mitóza s oneskorenou cytokinézou, delenie viacjadrových buniek (delenie syncýtia), amitóza, endomitóza, endoreprodukcia a polyténia.

V prípade asymetrickej mitózy sú sesterské bunky nerovnaké vo veľkosti, množstve cytoplazmy a tiež vo vzťahu k ich budúcemu osudu. Príkladom toho je nerovnaká veľkosť sesterských (dcérskych) buniek neuroblastu kobylky, zvieracích vajíčok počas dozrievania a počas špirálovej fragmentácie; keď sa jadrá v peľových zrnách delia, jedna z dcérskych buniek sa môže ďalej deliť, druhá nie atď.

Mitóza s oneskorenou cytokinézou je charakteristická tým, že bunkové jadro sa mnohonásobne delí a až potom sa delí bunkové telo. V dôsledku tohto delenia sa vytvárajú viacjadrové bunky ako syncytium. Príkladom toho je tvorba endospermových buniek a produkcia spór.

Amitóza nazývané priame jadrové štiepenie bez vytvárania štiepnych obrazcov. V tomto prípade dochádza k rozdeleniu jadra jeho „šnurovaním“ na dve časti; niekedy sa z jedného jadra vytvorí niekoľko jadier naraz (fragmentácia). Amitóza sa neustále vyskytuje v bunkách mnohých špecializovaných a patologických tkanív, napríklad v rakovinových nádoroch. Dá sa pozorovať pod vplyvom rôznych škodlivých činidiel (ionizujúce žiarenie a vysoká teplota).

Endomitóza Toto je názov pre proces, pri ktorom sa jadrové štiepenie zdvojnásobuje. V tomto prípade sa chromozómy, ako obvykle, reprodukujú v interfáze, ale ich následná divergencia nastáva vo vnútri jadra so zachovaním jadrového obalu a bez vytvorenia achromatínového vretienka. V niektorých prípadoch sa síce jadrová membrána rozpúšťa, ale chromozómy sa nerozchádzajú k pólom, v dôsledku čoho sa počet chromozómov v bunke znásobí aj niekoľko desiatokkrát. Endomitóza sa vyskytuje v bunkách rôznych tkanív rastlín aj živočíchov. Napríklad A.A. Prokofieva-Belgovskaya ukázala, že endomitózou v bunkách špecializovaných tkanív: v podkoží kyklopov, tukovom tele, peritoneálnom epiteli a iných tkanivách klisničky (Stenobothrus) - súbor chromozómov sa môže zväčšiť 10-krát. . Toto zvýšenie počtu chromozómov je spojené s funkčnými charakteristikami diferencovaného tkaniva.

Počas polyténie sa počet chromozomálnych reťazcov znásobuje: po zdvojení po celej dĺžke sa nerozchádzajú a zostávajú vedľa seba. V tomto prípade sa počet chromozomálnych vlákien v rámci jedného chromozómu znásobí, v dôsledku čoho sa priemer chromozómov výrazne zväčší. Počet takýchto tenkých vlákien v polyténovom chromozóme môže dosiahnuť 1000-2000. V tomto prípade sa tvoria takzvané obrovské chromozómy. Pri polyténii vypadnú všetky fázy mitotického cyklu, s výnimkou hlavnej - reprodukcie primárnych reťazcov chromozómu. Fenomén polyténie sa pozoruje v bunkách mnohých diferencovaných tkanív, napríklad v tkanive slinných žliaz dvojkrídlovcov, v bunkách niektorých rastlín a prvokov.

Niekedy dochádza k duplikácii jedného alebo viacerých chromozómov bez akýchkoľvek jadrových premien – tento jav sa nazýva endoreprodukcia.

Takže všetky fázy bunkovej mitózy, zložky, sú povinné len pre typický proces.

V niektorých prípadoch, hlavne v diferencovaných tkanivách, prechádza mitotický cyklus zmenami. Bunky takýchto tkanív stratili schopnosť reprodukcie celého organizmu a metabolická aktivita ich jadra je prispôsobená funkcii socializovaného tkaniva.

Embryonálne a meristémové bunky, ktoré nestratili funkciu reprodukcie celého organizmu a patria k nediferencovaným tkanivám, si zachovávajú celý cyklus mitózy, na ktorom je založené nepohlavné a vegetatívne rozmnožovanie.

Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.