Aká je príprava bunky na mitózu. Bunkový cyklus. Príprava bunky na delenie. Priame a nepriame delenie buniek. Mitóza, biologická podstata a význam mitózy. Životný cyklus bunky

Učebnica je v súlade s Federálnym štátnym vzdelávacím štandardom pre stredné (úplné) všeobecné vzdelávanie, odporúča ju Ministerstvo školstva a vedy Ruskej federácie a je zaradená do Federálneho zoznamu učebníc.

Učebnica je určená žiakom 10. ročníka a je určená na vyučovanie predmetu 1 alebo 2 hodiny týždenne.

Moderný dizajn, viacúrovňové otázky a úlohy, Ďalšie informácie a možnosť paralelnej práce s elektronickou aplikáciou prispievajú k efektívnej asimilácii vzdelávacieho materiálu.

Pamätajte!

Ako podľa bunkovej teórie dochádza k zvýšeniu počtu buniek?

Myslíte si, že dĺžka života je rovnaká? odlišné typy bunky v mnohobunkovom organizme? Zdôvodnite svoj názor.

Dieťa v čase narodenia váži v priemere 3–3,5 kg a je vysoké asi 50 cm, medvedica hnedá, ktorej rodičia dosahujú hmotnosť 200 kg a viac, váži najviac 500 g a malinká klokanka menej. ako 1 g, z hniezda vyrastie krásna labuť, zo šikovného pulca sa stane ropucha usadená a zo žaluďa vysadeného pri dome vyrastá obrovský dub, ktorý po sto rokoch teší nové generácie ľudí svojimi krása. Všetky tieto zmeny sú možné vďaka schopnosti organizmov rásť a rozvíjať sa. Strom sa nezmení na semienko, ryba sa nevráti do vajíčka - procesy rastu a vývoja sú nezvratné. Tieto dve vlastnosti živej hmoty sú navzájom neoddeliteľne spojené a sú založené na schopnosti bunky deliť sa a špecializovať sa.

Rast nálevníkov alebo améb je zväčšenie veľkosti a komplikácia štruktúry jednotlivej bunky v dôsledku procesov biosyntézy. Ale rast mnohobunkového organizmu nie je len zväčšením veľkosti buniek, ale aj ich aktívnym delením – nárastom počtu. Rýchlosť rastu, vývinové znaky, veľkosť, do akej môže určitý jedinec dorásť – to všetko závisí od mnohých faktorov, vrátane vplyvu prostredia. Ale hlavným, určujúcim faktorom vo všetkých týchto procesoch je dedičná informácia, ktorá je uložená vo forme chromozómov v jadre každej bunky. Všetky bunky mnohobunkového organizmu pochádzajú z jedného oplodneného vajíčka. V procese rastu musí každá novovzniknutá bunka dostať presnú kópiu genetického materiálu, aby sa so spoločným dedičným programom organizmu špecializovala a pri plnení svojej špecifickej funkcie bola integrálnou súčasťou celku.

V súvislosti s diferenciáciou, teda delením na rôzne typy, majú bunky mnohobunkového organizmu nerovnakú dĺžku života. Napríklad nervové bunky sa prestávajú deliť už počas vývoja plodu a počas života organizmu sa ich počet môže len znižovať. Po vzniku sa už nedelia a nežijú tak dlho ako tkanivo alebo orgán, ktorého sú súčasťou, bunky tvoriace priečne pruhované svalové tkanivá u zvierat a zásobné tkanivá v rastlinách. Bunky červenej kostnej drene sa neustále delia a vytvárajú krvinky, ktoré majú obmedzenú životnosť. V procese vykonávania svojich funkcií bunky kožného epitelu rýchlo odumierajú, preto sa bunky v rastovej zóne epidermy veľmi intenzívne delia. Kambiálne bunky a bunky rastového kužeľa v rastlinách sa aktívne delia. Čím vyššia je špecializácia buniek, tým nižšia je ich schopnosť rozmnožovania.

V ľudskom tele je asi 10 14 buniek. Každý deň zomiera asi 70 miliárd buniek črevného epitelu a 2 miliardy erytrocytov. Najkratšie žijúce bunky sú črevný epitel, ktorého životnosť je len 1-2 dni.

Životný cyklus bunky.

Obdobie života bunky od okamihu jej objavenia sa v procese delenia až po smrť alebo koniec následného delenia volal životný cyklus . Bunka vzniká v procese delenia materskej bunky a zaniká pri vlastnom delení alebo smrti. Trvanie životného cyklu v rôznych bunkách sa značne líši a závisí od typu bunky a podmienok prostredia (teplota, kyslík atď.). živiny). Napríklad životný cyklus améby je 36 hodín a baktérie sa môžu deliť každých 20 minút.

Životný cyklus každej bunky je súbor udalostí, ktoré sa vyskytujú v bunke od okamihu jej vzniku v dôsledku delenia až po smrť alebo následnú mitózu. Životný cyklus môže zahŕňať mitotický cyklus pozostávajúci z prípravy na mitózu - medzifázou a samotné delenie, ako aj štádium špecializácie – diferenciácie, počas ktorého bunka plní svoje špecifické funkcie. Trvanie medzifázy je vždy dlhšie ako samotné delenie. V bunkách črevného epitelu hlodavcov trvá interfáza v priemere 15 hodín a delenie prebieha za 0,5–1 hodinu. Počas interfázy v bunke aktívne prebiehajú procesy biosyntézy, bunka rastie, tvorí organely a pripravuje sa na ďalšie delenie. Ale nepochybne najdôležitejším procesom, ktorý sa vyskytuje počas medzifázy pri príprave na delenie, je duplikácia DNA ().

Dva helixy molekuly DNA sa rozchádzajú a na každom z nich sa syntetizuje nový polynukleotidový reťazec. K reduplikácii DNA dochádza s najvyššou presnosťou, ktorá je zabezpečená princípom komplementarity. Nové molekuly DNA sú absolútne identické kópie pôvodnej a po dokončení procesu duplikácie zostávajú spojené v oblasti centroméry. Molekuly DNA, ktoré tvoria chromozóm po reduplikácii, sa nazývajú chromatidy.

V presnosti procesu reduplikácie je hlboký biologický význam: porušenie kopírovania by viedlo k skresleniu dedičnej informácie a v dôsledku toho k narušeniu fungovania dcérskych buniek a celého organizmu ako celku.

Ak by nedošlo k zdvojeniu DNA, potom by sa pri každom delení bunky počet chromozómov znížil na polovicu a čoskoro by v každej bunke nezostali žiadne chromozómy. Vieme však, že vo všetkých bunkách tela mnohobunkového organizmu je počet chromozómov rovnaký a z generácie na generáciu sa nemení. Táto stálosť sa dosahuje delením mitotických buniek.

Mitóza. Delenie, pri ktorom dochádza k striktne identickej distribúcii presne skopírovaných chromozómov medzi dcérskymi bunkami, čo zabezpečuje vznik geneticky identických – rovnakých – buniek, sa nazýva tzv. mitóza.

Bunkové delenie. Mitóza" class="img-responsive img-thumbnail">

Ryža. 57. Fázy mitózy

Celý proces mitotického delenia je podmienene rozdelený do štyroch fáz rôzneho trvania: profáza, metafáza, anafáza a telofáza (obr. 57).

AT profáza chromozómy sa začínajú aktívne špirálovať – krútiť a nadobúdať kompaktný tvar. V dôsledku takéhoto balenia je čítanie informácií z DNA nemožné a syntéza RNA sa zastaví. Špiralizácia chromozómov je predpokladom úspešnej separácie genetického materiálu medzi dcérskymi bunkami. Predstavte si nejakú malú miestnosť, ktorej celý objem je vyplnený 46 vláknami, ktorých celková dĺžka je stotisíckrát väčšia ako veľkosť tejto miestnosti. Toto je jadro ľudskej bunky. V procese reduplikácie sa každý chromozóm zdvojnásobí a už máme 92 zapletených vlákien v rovnakom objeme. Je takmer nemožné rozdeliť ich rovnako bez toho, aby ste sa nepoplietli a neroztrhli. Tieto nite však natočte do guľôčok a ľahko ich rozdelíte do dvoch rovnakých skupín - 46 guľôčok v každej. Niečo podobné sa deje počas mitotického delenia.

Na konci profázy sa jadrová membrána rozpadne a vretienkové vlákna sa natiahnu medzi póly bunky - aparát, ktorý zabezpečuje rovnomerné rozloženie chromozómov.

AT metafáza Spiralizácia chromozómov sa stáva maximálnou a kompaktné chromozómy sú umiestnené v rovníkovej rovine bunky. V tomto štádiu je jasne vidieť, že každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatidov spojených centromérou. Vretenové vlákna sú pripevnené k centromére.

Anaphase tečie veľmi rýchlo. Centroméry sa rozdelia na dve časti a od tohto momentu sa sesterské chromatidy stanú nezávislými chromozómami. Vretienkové vlákna pripojené k centromérom ťahajú chromozómy k pólom bunky.

Na pódiu telofáza dcérske chromozómy, zhromaždené na póloch bunky, sa uvoľnia a natiahnu. Opäť sa menia na chromatín a stávajú sa slabo rozlíšiteľnými vo svetelnom mikroskope. Okolo chromozómov na oboch póloch bunky sa vytvárajú nové jadrové membrány. Vytvárajú sa dve jadrá obsahujúce rovnaké diploidné sady chromozómov.

Ryža. 58. Delenie cytoplazmy v živočíšnych (A) a rastlinných (B) bunkách

Mitóza končí rozdelením cytoplazmy. Súčasne s divergenciou chromozómov sú organely bunky približne rovnomerne rozložené pozdĺž dvoch pólov. V živočíšnych bunkách sa bunková membrána začína vydúvať dovnútra a bunka sa delí zúžením (obr. 58). V rastlinných bunkách sa membrána vytvára vo vnútri bunky v rovníkovej rovine a šíri sa na perifériu a rozdeľuje bunku na dve rovnaké časti.

Význam mitózy. V dôsledku mitózy vznikajú dve dcérske bunky, ktoré obsahujú rovnaký počet chromozómov, aký bol v jadre materskej bunky, teda vznikajú bunky identické s rodičovskou bunkou. Za normálnych podmienok nedochádza počas mitózy k žiadnym zmenám v genetickej informácii, takže mitotické delenie zostáva zachované genetická stabilita bunky. Mitóza je základom rastu, vývoja a vegetatívnej reprodukcie mnohobunkových organizmov. Vďaka mitóze sa uskutočňujú procesy regenerácie a náhrady odumierajúcich buniek (obr. 59). V jednobunkových eukaryotoch mitóza zabezpečuje asexuálnu reprodukciu.

Ryža. 59. Význam mitózy: A - rast (koreňový hrot); B - vegetatívne rozmnožovanie(pučiace kvasinky); B - regenerácia (jašterí chvost)

Skontrolujte si otázky a úlohy

1. Aký je životný cyklus bunky?

2. Ako dochádza k duplikácii DNA v mitotickom cykle? Vysvetlite, aký je biologický význam tohto procesu.

3. Aká je príprava bunky na mitózu?

4. Postupne opíšte fázy mitózy.

5. Nakreslite diagram znázorňujúci biologický význam mitózy.

Myslieť si! Vykonať!

1. Vysvetlite, prečo sa dokončenie mitózy - delenie cytoplazmy - vyskytuje odlišne v živočíšnych a rastlinných bunkách.

2. Bunky ktorých rastlinných tkanív sa aktívne delia a dávajú vznik všetkým ostatným rastlinným tkanivám?

Práca s počítačom

Pozrite si elektronickú prihlášku. Preštudujte si materiál a dokončite zadania.

Medzifáza. Štádium, v ktorom sa bunka pripravuje na delenie, sa nazýva medzifázou Je rozdelená do niekoľkých období.

Predsyntetické obdobie(G1) je najdlhšie obdobie bunkového cyklu po bunkovom delení (mitóze). Počet chromozómov a obsah DNA - 2 n 2S. o odlišné typy bunky, obdobie G1 môže trvať niekoľko hodín až niekoľko dní. V tomto období sa v bunke aktívne syntetizujú proteíny, nukleotidy a všetky typy RNA, delia sa mitochondrie a proplastidy (v rastlinách), tvoria sa ribozómy a všetky jednomembránové organely, zväčšuje sa objem bunky, hromadí sa energia, prebiehajú prípravy na replikáciu DNA.

Syntetické obdobie(S) je najdôležitejšie obdobie v živote bunky, počas ktorého dochádza k duplikácii DNA (reduplikácii). Trvanie S-periódy je od 6 do 10 hodín. Súčasne dochádza k aktívnej syntéze histónových proteínov, ktoré tvoria chromozómy, a ich migrácii do jadra. Na konci periódy sa každý chromozóm skladá z dvoch sesterských chromatidov spojených navzájom centromérou. Počet chromozómov sa teda nemení (2 n) a množstvo DNA sa zdvojnásobí (4 S).

Postsyntetické obdobie(G2) nastáva po dokončení duplikácie chromozómov. Toto je obdobie prípravy bunky na delenie. Trvá 2-6 hodín. V tomto čase sa aktívne akumuluje energia pre nadchádzajúce delenie, syntetizujú sa mikrotubulové proteíny (tubulíny) a regulačné proteíny, ktoré spúšťajú mitózu.

formy mitózy. V prírode existuje niekoľko variantov delenia mitotických buniek.

symetrická mitóza. Najbežnejšia forma mitózy v prírode, ktorej výsledkom sú dve identické bunky.

asymetrická mitóza. Mitóza, pri ktorej dochádza k nerovnomernému rozloženiu cytoplazmy medzi dcérskymi bunkami alebo k nerovnomernému rozloženiu špeciálnych proteínov – diferenciačných faktorov, ktoré určujú ďalší osud bunky po delení.

Uzavretá mitóza . U niektorých nálevníkov, rias a húb prebieha mitóza bez deštrukcie jadrového obalu. V tomto prípade môže byť štiepne vreteno umiestnené vo vnútri špeciálneho kanála, ktorý je vytvorený v jadre. Molekulárne mechanizmy uzavretá mitóza stále nie je dobre pochopená.

Amitóza. Amitóza, alebo priame delenie, - delenie buniek bez vytvorenia deliaceho vretienka. Interfázové jadro je rozdelené zúžením na dve časti. V tomto prípade neexistuje rovnomerné rozdelenie genetického materiálu medzi dve dcérske bunky. Najčastejšie sa amitóza vyskytuje v bunkách vysoko špecializovaných tkanív, ktoré sa už nemusia ďalej deliť, pri starnutí, degenerácii tkanív a v bunkách malígnych nádorov.

Treba poznamenať, že v súčasnosti väčšina vedcov verí, že všetky javy, ktoré možno pripísať amitóze, sú opisom určitých patologické procesy alebo výsledkom nesprávnej interpretácie zle pripravených mikropreparátov. Niektoré varianty delenia jadra v eukaryotických bunkách však nemožno pripísať ani mitóze, ani meióze. Takým je napríklad delenie makronukleov mnohých nálevníkov, ku ktorému dochádza bez vytvorenia štiepneho vretienka.

Opakujte a pamätajte!

Rastliny

Vzdelávacie tkaniny. Bunky špecializovaných rastlinných pletív (kožné, mechanické, vodivé) nie sú schopné delenia. Preto v rastline musia byť tkanivá, ktorých jedinou funkciou je vytvárať nové bunky. Len od nich závisí možnosť rastu rastlín. Sú to vzdelávacie tkanivá alebo meristémy (z gréčtiny. meristos- deliteľné).

Vzdelávacie tkanivá alebo meristémy pozostávajú z malých tenkostenných veľkojadrových buniek obsahujúcich proplastidy, mitochondrie a malé vakuoly, ktoré sú pod svetelným mikroskopom prakticky nerozoznateľné. Meristémy zabezpečujú rast rastlín a tvorbu všetkých ostatných typov tkanív. Ich bunky sa delia mitózou. Po každom delení si jedna zo sesterských buniek zachová vlastnosti materskej bunky, zatiaľ čo druhá sa čoskoro zastaví a prejde do počiatočných štádií diferenciácie, pričom následne vytvorí bunky určitého tkaniva.

Vzdelávacie tkanivá v tele rastliny sa nachádzajú na rôznych miestach, a preto sú rozdelené do niekoľkých skupín.

Apikálny (apikálny) meristémy. Sú umiestnené na vrcholoch osových orgánov - stonky a koreňa, čím zabezpečujú rast týchto orgánov do dĺžky. Keď dôjde k rozvetveniu, každý nový postranný výhonok alebo koreň vytvorí svoje vlastné vrcholové meristémy.

Side (bočné) meristémy. Zabezpečte zhrubnutie axiálnych orgánov. Ide o kambium, ktoré je charakteristické pre nahosemenné a dvojklíčnolistové rastliny, a helogén, ktorý tvorí krycie pletivo - korok alebo felém.

Vkladanie (interkalárne) meristémy. Nachádzajú sa v spodnej časti internódia stonky obilnín a na báze mladých listov, ktoré zabezpečujú rast týchto orgánov. Po ukončení rastu časti listu alebo stonky sa interkalárny meristém zmení na trvalé pletivá.

<<< Назад

Vpred >>>

Pamätajte!

Ako podľa bunkovej teórie dochádza k zvýšeniu počtu buniek?

Nové dcérske bunky vznikajú delením materskej bunky, takže proces rozmnožovania tela má bunkovú povahu.

Myslíte si, že životnosť rôznych typov buniek v mnohobunkovom organizme je rovnaká? Zdôvodnite svoj názor.

Nie, trvanie závisí od štruktúry a vykonávaných funkcií

Skontrolujte si otázky a úlohy

1. Aký je životný cyklus bunky?

Bunkový alebo bunkový životný cyklus je život bunky od okamihu, keď sa zdá, až po rozdelenie alebo smrť. Bunkový cyklus je podmienene rozdelený na dve obdobia: dlhú - medzifázu a relatívne krátku - samotné delenie.

2. Ako dochádza k duplikácii DNA v mitotickom cykle? Vysvetlite, aký je biologický význam tohto procesu.

K duplikácii DNA dochádza v syntetickej fáze interfázy. Každá molekula DNA sa zmení na dve identické dcérske molekuly DNA. Je to nevyhnutné, aby počas bunkového delenia každá dcérska bunka dostala svoju vlastnú kópiu DNA. Enzým DNA helikáza láme vodíkové väzby medzi dusíkatými bázami, dvojvlákno DNA sa rozvinie na dve jednoduché vlákna. Potom enzým DNA polymeráza skompletizuje každé jedno vlákno na dvojité vlákno podľa princípu komplementarity. Každá dcérska DNA obsahuje jedno vlákno z materskej DNA a jedno novosyntetizované – to je princíp polokonzervácie. Podľa princípu antiparalelnosti ležia reťazce DNA navzájom na opačných koncoch. DNA sa môže rozširovať len na 3" konci, takže v každej replikačnej vidlici sa nepretržite syntetizuje iba jedno z dvoch vlákien. Druhé vlákno (zaostávajúce) rastie v 5" smere s krátkymi (100-200 nukleotidov) Okazakiho fragmentmi, z ktorých každý ktorý rastie v smere 3" a potom sa pomocou enzýmu DNA ligázy spojí s predchádzajúcim reťazcom. Rýchlosť replikácie v eukaryotoch je 50 až 100 nukleotidov za sekundu. Každý chromozóm má veľa replikačných počiatkov, z ktorých sa rozchádzajú 2 replikačné vidlice ; celá táto replikácia trvá asi hodinu.Duplikácia DNA je zložitý proces jej samoreprodukcie.Vďaka vlastnosti molekúl DNA sa samoreplikovať je možná reprodukcia, ako aj prenos dedičnosti organizmom na jeho potomstvo, pretože v genetickej informácii organizmov sú zakódované úplné údaje o stavbe a fungovaní.DNA je základom dedičných materiálov väčšiny mikro- a makroorganizmov. Názov procesu duplikácie DNA je replikácia (reduplikácia).

3. Aká je príprava bunky na mitózu?

Fáza prípravy bunky na delenie sa nazýva interfáza. Je rozdelená do niekoľkých období. Predsyntetické obdobie (G1) je najdlhším obdobím bunkového cyklu po bunkovom delení (mitóze). Počet chromozómov a

Obsah DNA - 2n2s. V rôznych typoch buniek môže obdobie G1 trvať niekoľko hodín až niekoľko dní. V tomto období sa v bunke aktívne syntetizujú proteíny, nukleotidy a všetky typy RNA, delia sa mitochondrie a proplastidy (v rastlinách), tvoria sa ribozómy a všetky jednomembránové organely, zväčšuje sa objem bunky, hromadí sa energia, prebiehajú prípravy na replikáciu DNA. Syntetické obdobie (S) je najdôležitejšie obdobie v živote bunky, počas ktorého dochádza k duplikácii DNA (reduplikácii). Trvanie S-periódy je od 6 do 10 hodín. Súčasne dochádza k aktívnej syntéze histónových proteínov, ktoré tvoria chromozómy, a ich migrácii do jadra. Na konci periódy sa každý chromozóm skladá z dvoch sesterských chromatíd, ktoré sú navzájom spojené centromérou. Počet chromozómov sa teda nemení (2n) a množstvo DNA sa zdvojnásobí (4c). Postsyntetické obdobie (G2) nastáva po dokončení duplikácie chromozómov. Toto je obdobie prípravy bunky na delenie. Trvá 2-6 hodín. V tomto čase sa aktívne akumuluje energia pre nadchádzajúce delenie, syntetizujú sa mikrotubulové proteíny (tubulíny) a regulačné proteíny, ktoré spúšťajú mitózu.

4. Opíšte postupne fázy mitózy.

Proces mitózy je zvyčajne rozdelený do štyroch hlavných fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Keďže je kontinuálna, zmena fázy prebieha hladko - jedna nepozorovane prechádza do druhej. V profáze sa objem jadra zväčšuje a v dôsledku spiralizácie chromatínu vznikajú chromozómy. Na konci profázy je vidieť, že každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Postupne sa jadierka a jadrová membrána rozpúšťajú a chromozómy sú náhodne umiestnené v cytoplazme bunky. Centrioly sa pohybujú smerom k pólom bunky. Vytvorí sa achromatínové vreteno, ktorého niektoré vlákna idú od pólu k pólu a niektoré sú pripojené k centromérom chromozómov. Obsah genetického materiálu v bunke zostáva nezmenený (2n4c). V metafáze dosahujú chromozómy maximálnu spiralizáciu a sú usporiadané usporiadane na rovníku bunky, takže sa počas tohto obdobia počítajú a študujú. Obsah genetického materiálu sa nemení (2n4c). V anafáze sa každý chromozóm „rozdelí“ na dve chromatidy, ktoré sa od tohto bodu nazývajú dcérske chromozómy. Vretienkové vlákna pripojené k centromérom sa sťahujú a ťahajú chromatidy (dcérske chromozómy) k opačným pólom bunky. Obsah genetického materiálu v bunke na každom póle predstavuje diploidná sada chromozómov, ale každý chromozóm obsahuje jednu chromatídu (4n4c). V telofáze sa chromozómy umiestnené na póloch despiralizujú a stávajú sa zle viditeľnými. Okolo chromozómov na každom póle sa z membránových štruktúr cytoplazmy vytvorí jadrová membrána a v jadrách sa tvoria jadierka. Deliace vreteno je zničené. Súčasne dochádza k deleniu cytoplazmy. Dcérske bunky majú diploidnú sadu chromozómov, z ktorých každý pozostáva z jednej chromatidy (2n2c).

Spočíva v tom, že mitóza zabezpečuje dedičný prenos znakov a vlastností v rade generácií buniek počas vývoja mnohobunkového organizmu. Vďaka presnej a rovnomernej distribúcii chromozómov počas mitózy sú všetky bunky jedného organizmu geneticky rovnaké. Mitotické bunkové delenie je základom všetkých foriem asexuálnej reprodukcie v jednobunkových aj mnohobunkových organizmoch. Mitóza spôsobuje najdôležitejšie javy vitálnej aktivity: rast, vývoj a obnovu tkanív a orgánov a nepohlavné rozmnožovanie organizmov.

Myslieť si! Pamätajte!

1. Vysvetlite, prečo dokončenie mitózy – delenie cytoplazmy prebieha rozdielne v živočíšnych a rastlinných bunkách.

Pretože v rastlinných a živočíšnych organizmoch existujú rôzne bunky a tkanivá. Napríklad bunky špecializovaných rastlinných tkanív (krycie, mechanické, vodivé) nie sú schopné delenia. Preto v rastline musia byť tkanivá, ktorých jedinou funkciou je vytvárať nové bunky. Len od nich závisí možnosť rastu rastlín. Ide o vzdelávacie tkanivá, alebo meristémy (z gréckeho meristos – deliteľné).

2. Bunky ktorých rastlinných tkanív sa aktívne delia a dávajú vznik všetkým ostatným rastlinným tkanivám?

Schopnosť bunky reprodukovať je jednou zo základných vlastností živých vecí. Bunkové delenie je základom embryogenézy a regenerácie.

Obsah tvoria pravidelné zmeny v štruktúrnych a funkčných charakteristikách bunky v priebehu času životný cyklus bunky (bunkový cyklus). Bunkový cyklus je obdobie existencie bunky od okamihu jej vzniku delením materskej bunky až po jej vlastné delenie alebo smrť.

Dôležitou súčasťou bunkového cyklu je mitotický (proliferatívny) cyklus- komplex vzájomne súvisiacich a časovo koordinovaných dejov prebiehajúcich v procese prípravy bunky na delenie a pri delení samotnom. Okrem toho životný cyklus zahŕňa obdobie vykonávania bunky mnohobunkový organizmus špecifické funkcie ako aj obdobia pokoja. Počas obdobia pokoja nie je určený bezprostredný osud bunky: môže sa buď začať pripravovať na mitózu, alebo začať špecializovať sa v určitom funkčnom smere.

Trvanie mitotického cyklu u väčšiny buniek je od 10 do 50 hodín.Jeho hodnota sa výrazne líši: pre baktérie je to 20-30 minút, pre topánku 1-2 krát denne, pre amébu asi 1,5 dňa. Trvanie cyklu sa reguluje zmenou trvania všetkých jeho období. Mnohobunkové bunky majú tiež odlišnú schopnosť deliť sa. V ranej embryogenéze sa často delia a v dospelom organizme väčšinou túto schopnosť strácajú, keďže sa špecializujú. Ale aj v organizme, ktorý dosiahol plný vývoj, sa mnohé bunky musia rozdeliť, aby nahradili opotrebované bunky, ktoré sa neustále vylučujú, a nakoniec sú potrebné nové bunky na hojenie rán.

Preto v niektorých populáciách buniek musí k deleniu dochádzať počas celého života. Vzhľadom na to možno všetky bunky rozdeliť na tri kategórie:

1. V tele vyšších stavovcov sa nie všetky bunky neustále delia. Existujú špecializované bunky, ktoré stratili schopnosť deliť sa (neutrofily, bazofily, eozinofily, nervové bunky). V čase narodenia dieťaťa nervové bunky dosahujú vysoko špecializovaný stav, strácajú schopnosť deliť sa.V procese ontogenézy ich počet neustále klesá. Táto okolnosť má jednu dobrú stránku; ak by sa nervové bunky delili, tak by boli narušené vyššie nervové funkcie (pamäť, myslenie).

2. Ďalšia kategória buniek je tiež vysoko špecializovaná, ale pre ich neustálu deskvamáciu sú nahradené novými a túto funkciu plnia bunky rovnakej línie, ale ešte nešpecializované a nestratili schopnosť deliť sa. Tieto bunky sa nazývajú obnovujúce. Príkladom sú neustále sa obnovujúce bunky črevného epitelu, krvotvorné bunky. Dokonca aj bunky kostného tkaniva sú schopné tvoriť z nešpecializovaných (možno to pozorovať pri reparačnej regenerácii zlomenín kostí). Populácie nešpecializovaných buniek, ktoré si zachovávajú schopnosť deliť sa, sa zvyčajne nazývajú kmeňové bunky.

3. Tretia kategória buniek je výnimkou, keď vysoko špecializované bunky za určitých podmienok môžu vstúpiť do mitotického cyklu. Hovoríme o bunkách, ktoré sa vyznačujú dlhou životnosťou a kde po úplnom raste len zriedka dochádza k deleniu buniek. Príkladom sú hepatocyty. Ak sa však pokusnému zvieraťu odoberú 2/3 pečene, potom sa za menej ako dva týždne obnoví pôvodná veľkosť. Také sú bunky žliaz, ktoré produkujú hormóny: za normálnych podmienok je len niekoľko z nich schopných reprodukcie a za zmenených podmienok sa väčšina z nich môže začať deliť.

Podľa dvoch hlavných udalostí mitotického cyklu sa rozlišuje reprodukčné a delenie fázy zodpovedajúce medzifázou a mitóza klasická cytológia.

V počiatočnom segmente interfázy (u eukaryotov 8-10 hodín) (postmitotické, presyntetické alebo G 1 obdobie) rysy organizácie medzifázovej bunky sa obnovia, dokončí sa tvorba jadierka, ktorá začala v telofáze. Z cytoplazmy sa do jadra dostáva značné (až 90 %) množstvo bielkovín. V cytoplazme sa paralelne s reorganizáciou ultraštruktúry zintenzívňuje syntéza proteínov. To prispieva k rastu bunkovej hmoty. Ak dcérska bunka musí vstúpiť do ďalšieho mitotického cyklu, syntézy sa stanú riadenými: vytvoria sa chemické prekurzory DNA, enzýmy, ktoré katalyzujú reakciu reduplikácie DNA, a syntetizuje sa proteín, ktorý spustí túto reakciu. Uskutočňujú sa tak procesy prípravy ďalšej fázy medzifázy - syntetickej. Bunky majú diploidnú sadu chromozómov 2n a 2c genetický materiál DNA (genetický vzorec bunky).

AT syntetický alebo S-perióda (6-10 h) množstvo dedičného materiálu bunky sa zdvojnásobí. Až na malé výnimky zdvojenie(niekedy sa duplikácia DNA označuje výrazom replikácia, opustenie termínu zdvojenie na označenie zdvojenia chromozómov.) DNA sa uskutočňuje semikonzervatívnym spôsobom. Spočíva v divergencii špirály DNA na dva reťazce, po ktorých nasleduje syntéza komplementárneho reťazca v blízkosti každého z nich. Výsledkom sú dve rovnaké cievky. Molekuly DNA, ktoré sú komplementárne k materským, sa tvoria v oddelených fragmentoch po dĺžke chromozómu, navyše nesúbežne (asynchrónne) v rôznych častiach toho istého chromozómu, ako aj v rôznych chromozómoch. Potom balíky (replikačné jednotky - replikóny) novovytvorenej DNA sú „zosieťované“ do jednej makromolekuly. V ľudskej bunke je viac ako 50 000 replikónov. Dĺžka každého z nich je približne 30 µm. Ich počet sa mení v ontogenéze. Význam replikácie DNA replikónmi je zrejmý z nasledujúcich porovnaní. Rýchlosť syntézy DNA je 0,5 µm/min. V tomto prípade by reduplikácia reťazca DNA jedného ľudského chromozómu s dĺžkou približne 7 cm musela trvať približne tri mesiace. Oblasti chromozómov, kde začína syntéza, sa nazývajú iniciačné body. Možno sú to miesta pripojenia interfázových chromozómov k vnútornej membráne jadrového obalu. Dá sa predpokladať, že DNA jednotlivých frakcií, o ktorých bude reč nižšie, sa replikuje v presne definovanej fáze S-periódy. Väčšina génov rRNA teda zdvojnásobuje DNA na začiatku obdobia. Reduplikáciu spúšťa signál vstupujúci do jadra z cytoplazmy, ktorého povaha nie je jasná. Syntéze DNA v replikóne predchádza syntéza RNA. V bunke, ktorá prešla S-periódou interfázy, obsahujú chromozómy dvojnásobné množstvo genetického materiálu. Spolu s DNA sa v syntetickom období intenzívne tvorí RNA a proteín a počet histónov sa striktne zdvojnásobuje.

Približne 1 % DNA živočíšnej bunky sa nachádza v mitochondriách. Nevýznamná časť mitochondriálnej DNA sa replikuje v syntetickom období, zatiaľ čo hlavná časť sa replikuje v postsyntetickom období interfázy. Zároveň je známe, že životnosť mitochondrií napríklad v pečeňových bunkách je 10 dní. Vzhľadom na to, že hepatocyty sa za normálnych podmienok delia len zriedka, treba predpokladať, že k reduplikácii mitochondriálnej DNA môže dôjsť bez ohľadu na štádiá mitotického cyklu. Každý chromozóm sa skladá z dvoch sesterských chromatidov ( 2n), obsahuje DNA 4c.

Časový interval od konca syntetického obdobia do začiatku mitózy trvá postsyntetické (predmitotické), alebo G 2 - bodka medzifáza ( 2n a 4c) (3-6 hodín). Vyznačuje sa intenzívnou syntézou RNA a najmä bielkovín. Zdvojnásobenie hmotnosti cytoplazmy je dokončené v porovnaní so začiatkom interfázy. To je nevyhnutné na to, aby bunka vstúpila do mitózy. Časť vytvorených bielkovín (tubulínov) sa neskôr využíva na stavbu vretenových mikrotubulov. Syntetické a postsyntetické obdobia priamo súvisia s mitózou. To vám umožní zvýrazniť ich v špeciálnom období medzifázy - predprofáza.

Existovať tri typy bunkového delenia: mitóza, amitóza, meióza.

Otázka 1. Aký je životný cyklus bunky?

Životný cyklus bunky je obdobie jej života od okamihu výskytu v procese delenia po smrť alebo koniec následného delenia. Trvanie životného cyklu sa značne líši a závisí od typu buniek a podmienok prostredia: teploty, dostupnosti kyslíka a živín. Životný cyklus améby je 36 hodín, zatiaľ čo pre niektoré baktérie je to 20 minút. Pre nervové bunky alebo napríklad bunky šošovky je jej trvanie roky a desaťročia.

Otázka 2. Ako dochádza k duplikácii DNA v mitotickom cykle? Aký je zmysel tohto procesu?

K duplikácii DNA dochádza počas interfázy. Najprv sa rozchádzajú dva reťazce molekuly DNA a potom sa na každom z nich podľa princípu komplementarity syntetizuje nová polynukleotidová sekvencia. Tento proces je pod kontrolou špeciálnych enzýmov s výdajom energie ATP. Nové molekuly DNA sú absolútne identické kópie tej pôvodnej (materskej). Nedochádza k zmenám v génoch, čo zabezpečuje stabilitu dedičnej informácie, bráni narušeniu fungovania dcérskych buniek a celého organizmu ako celku. Duplikácia DNA tiež zabezpečuje, že počet chromozómov zostáva z generácie na generáciu konštantný.

Otázka 3. Aká je príprava bunky na mitózu?

Bunková príprava na mitózu prebieha v interfáze. Počas interfázy aktívne prebiehajú procesy biosyntézy, bunka rastie, tvorí organely, akumuluje energiu a čo je najdôležitejšie, dochádza k zdvojeniu (reduplikácii) DNA. V dôsledku reduplikácie sa vytvoria dve identické molekuly DNA, spojené na centromére. Takéto molekuly sa nazývajú chromatidy. Dve párové chromatidy tvoria chromozóm.

Otázka 4. Opíšte postupne fázy mitózy.

Mitóza je podmienene rozdelená do štyroch fáz.

Profáza. Chromozómy v jadre sa začínajú aktívne špirálovať a nadobúdajú kompaktný tvar. V dôsledku toho je čítanie informácií z DNA nemožné a syntéza RNA sa zastaví. Ku koncu profázy sa jadrový obal rozpadá; centrioly umiestnené na póloch bunky tvoria vretenovité vlákna.

Metafáza. V tomto štádiu sa pozoruje maximálna spiralizácia (zhutnenie) chromozómov. Nachádzajú sa v rovníkovej oblasti bunky. Vretenové vlákna sú pripojené k centromérom.

Anaphase. V chromozómoch dochádza k otvoreniu centromér a v dôsledku toho k oddeleniu chromatidov. Vretienkové vlákna ťahajú chromatidy (každý z nich sa teraz stáva samostatným chromozómom) smerom k pólom bunky.

Telofáza. Chromozómy, raz na póloch bunky, sa odvíjajú; okolo nich sa vytvárajú jadrové membrány na oboch póloch bunky. Vytvárajú sa jadrá obsahujúce rovnaké diploidné sady chromozómov. Dochádza ku konečnému rozdeleniu bunky na dve časti.

V dôsledku mitózy vznikajú dve dcérske bunky, identické s pôvodnou materskou bunkou.

Otázka 5. Aký je biologický význam miyuzy?

Mitóza je najdôležitejším biologickým procesom, pretože:

Mitóza produkuje dve dcérske bunky z jednej rodičovskej bunky.
identické, čo zabezpečuje udržanie genetickej stability buniek;
mitóza zabezpečuje rast organizmov;
v dôsledku mitózy sa uskutočňuje regenerácia a nahradenie umierajúcich buniek;
Mitóza poskytuje vegetatívnu reprodukciu v rastlinách a asexuálnu reprodukciu v jednobunkových eukaryotoch.

Otázka 1. Aký je životný cyklus bunky?
Životný cyklus bunky- toto je obdobie jej života od okamihu výskytu v procese rozdelenia až po smrť alebo koniec následného rozdelenia. Trvanie životného cyklu sa značne líši a závisí od typu buniek a podmienok prostredia: teploty, dostupnosti kyslíka a živín. Životný cyklus améby je 36 hodín, zatiaľ čo pre niektoré baktérie je to 20 minút. Pre nervové bunky alebo napríklad bunky šošovky je jej trvanie roky a desaťročia.

Otázka 2. Ako dochádza k duplikácii DNA v mitotickom cykle? Aký je zmysel tohto procesu?
K duplikácii DNA dochádza počas interfázy. Najprv sa rozchádzajú dva reťazce molekuly DNA a potom sa na každom z nich podľa princípu komplementarity syntetizuje nová polynukleotidová sekvencia. Tento proces je pod kontrolou špeciálnych enzýmov s výdajom energie ATP. Nové molekuly DNA sú absolútne identické kópie tej pôvodnej (materskej). Nedochádza k zmenám v génoch, čo zabezpečuje stabilitu dedičnej informácie, bráni narušeniu fungovania dcérskych buniek a celého organizmu ako celku. Duplikácia DNA tiež zabezpečuje, že počet chromozómov zostáva z generácie na generáciu konštantný.

Otázka 3. Aká je príprava bunky na mitózu?
Bunková príprava na mitózu prebieha v interfáze. Počas interfázy aktívne prebiehajú procesy biosyntézy, bunka rastie, tvorí organely, akumuluje energiu a čo je najdôležitejšie, dochádza k zdvojeniu (reduplikácii) DNA. V dôsledku reduplikácie sa vytvoria dve identické molekuly DNA, spojené na centromére. Takéto molekuly sa nazývajú chromatidy. Dve párové chromatidy tvoria chromozóm.

Otázka 4. Opíšte postupne fázy mitózy.
Mitóza a jej fázy.
Mitóza (karyokinéza) je nepriame delenie buniek, pri ktorom sa rozlišujú fázy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza.
1. Profázu charakterizujú:
1) chromonemata sa špiralizujú, zahusťujú a skracujú.
2) zmiznú jadierka, t.j. Chromonema nucleolus je zbalený do chromozómov so sekundárnym zúžením, ktoré sa nazýva nukleárny organizátor.
3) v cytoplazme sa vytvoria dve bunkové centrá (centrioly) a vytvoria sa vretenovité vlákna.
4) na konci profázy sa jadrová membrána rozpadne a chromozómy sú v cytoplazme.
Sada profáznych chromozómov je - 2n4s.
2. Metafáza je charakterizovaná:
1) vretenovité vlákna sú pripojené k centromérom chromozómov a chromozómy sa začínajú pohybovať a zoraďovať na rovníku bunky.
2) metafáza sa nazýva „bunkový pas“, pretože Je jasne vidieť, že chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov. Chromozómy sú maximálne špirálovité, chromatidy sa začnú navzájom odpudzovať, no stále sú spojené v oblasti centroméry. V tomto štádiu sa študuje bunkový karyotyp, pretože počet a tvar chromozómov sú jasne viditeľné. Fáza je veľmi krátka.
Sada metafázových chromozómov je - 2n4s.
3. Anafáza sa vyznačuje:
1) centroméry chromozómov sa delia a sesterské chromatidy sa rozchádzajú k pólom bunky a stávajú sa nezávislými chromatidami, ktoré sa nazývajú dcérske chromozómy. Na každom póle bunky je diploidná sada chromozómov.
Sada anafázových chromozómov je 4p4c.
4. Telofáza je charakterizovaná:
Jednochromatidové chromozómy sa despiralizujú na póloch bunky, vytvárajú sa jadierka a obnovuje sa jadrový obal.
Sada telofázových chromozómov je - 2n2s.
Telofáza končí cytokinézou. Cytokinéza je proces delenia cytoplazmy medzi dve dcérske bunky. Cytokinéza prebieha odlišne u rastlín a zvierat.
v živočíšnej bunke. Na rovníku bunky sa objaví prstencové zúženie, ktoré prehĺbi a úplne zošnuruje telo bunky. V dôsledku toho sa vytvoria dve nové bunky, polovičné veľkosti materskej bunky. V oblasti zúženia je veľa aktínu; mikrofilamenty zohrávajú úlohu pri pohybe.
Cytokinéza prebieha konstrikciou.
v rastlinnej bunke. Na rovníku, v strede bunky, sa v dôsledku akumulácie vezikúl diktyozómov Golgiho komplexu vytvorí bunková platňa, ktorá rastie od stredu k periférii a vedie k deleniu materskej bunky. do dvoch buniek. V budúcnosti sa septum zahustí v dôsledku ukladania celulózy a vytvorí bunkovú stenu.
Cytokinéza prebieha septom.

Otázka 5. Aký je biologický význam mitózy?
Význam mitózy:
1. Genetická stabilita, as chromatidy vznikajú ako výsledok replikácie, t.j. ich dedičná informácia je totožná s informáciou matky.
2. Rast organizmov, pretože v dôsledku mitózy sa zvyšuje počet buniek.
3. asexuálna reprodukcia Mnoho rastlinných a živočíšnych druhov sa rozmnožuje mitotickým delením.
4. Regenerácia a náhrada buniek je spôsobená mitózami.
Biologický význam mitózy.
V dôsledku mitózy sa vytvoria dve dcérske bunky s rovnakou sadou chromozómov ako materská bunka.