Bir hücrenin mitoz için hazırlanması nedir? Hücre döngüsü. Hücrenin bölünmeye hazırlanması. Doğrudan ve dolaylı hücre bölünmesi. Mitoz, mitozun biyolojik özü ve önemi. Hücre yaşam döngüsü

Ders kitabı, Federal Devlet Orta (Tam) Genel Eğitim Eğitim Standardına uygundur, Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı tarafından tavsiye edilir ve Federal Ders Kitapları Listesine dahil edilmiştir.

Ders kitabı 10. sınıftaki öğrencilere yöneliktir ve konuyu haftada 1 veya 2 saat öğretmek üzere tasarlanmıştır.

Modern tasarım, çok seviyeli sorular ve görevler, ek bilgi ve elektronik bir uygulama ile paralel çalışma olasılığı, eğitim materyalinin etkili bir şekilde özümsenmesine katkıda bulunur.

Unutma!

Hücre teorisine göre hücre sayısındaki artış nasıl olur?

Sizce yaşam beklentisi aynı mı? farklı şekillerçok hücreli bir organizmada hücreler? Fikrinizi gerekçelendirin.

Doğum sırasında, bir çocuk ortalama 3-3,5 kg ağırlığında ve yaklaşık 50 cm boyundadır, ebeveynleri 200 kg veya daha fazla ağırlığa ulaşan bir boz ayı yavrusu 500 gr'dan daha ağır değildir ve küçük bir kanguru daha hafiftir. 1 g'dan fazla güzel bir kuğu bir yuvadan büyür, çevik bir iribaş sakin bir kurbağaya dönüşür ve evin yanına dikilen bir meşe palamudundan büyük bir meşe ağacı büyür, bu yüz yıl sonra yeni nesilleri memnun eder. güzellik. Tüm bu değişiklikler, organizmaların büyüme ve gelişme yeteneği nedeniyle mümkündür. Ağaç tohuma dönüşmez, balık yumurtaya dönmez - büyüme ve gelişme süreçleri geri döndürülemez. Canlı maddenin bu iki özelliği ayrılmaz bir şekilde birbiriyle bağlantılıdır ve hücrenin bölünme ve uzmanlaşma yeteneğine dayanır.

Siliatların veya amiplerin büyümesi, biyosentez süreçleri nedeniyle tek bir hücrenin yapısının boyutunda ve komplikasyonunda bir artıştır. Ancak çok hücreli bir organizmanın büyümesi, yalnızca hücrelerin boyutunda bir artış değil, aynı zamanda aktif bölünmesidir - sayıdaki bir artış. Büyüme hızı, gelişim özellikleri, belirli bir bireyin büyüyebileceği boyut - tüm bunlar, çevrenin etkisi de dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Ancak tüm bu süreçlerde ana belirleyici faktör, her hücrenin çekirdeğinde kromozomlar şeklinde depolanan kalıtsal bilgilerdir. Çok hücreli bir organizmanın tüm hücreleri, tek bir döllenmiş yumurtadan kaynaklanır. Büyüme sürecinde, yeni oluşan her hücre, organizmanın ortak bir kalıtsal programına sahip olmak, uzmanlaşmak ve özel işlevini yerine getirerek bütünün ayrılmaz bir parçası olmak için genetik materyalin tam bir kopyasını almalıdır.

Farklılaşma, yani farklı türlere bölünme ile bağlantılı olarak, çok hücreli bir organizmanın hücreleri eşit olmayan bir ömre sahiptir. Örneğin, sinir hücreleri fetal gelişim sırasında bile bölünmeyi durdurur ve organizmanın ömrü boyunca sayıları ancak azalabilir. Bir kez ortaya çıktıklarında, artık bölünemezler ve parçası oldukları doku veya organ, hayvanlarda çizgili kas dokularını oluşturan hücreler ve bitkilerde depo dokuları olduğu sürece yaşamazlar. Kırmızı kemik iliği hücreleri, sınırlı bir ömre sahip kan hücrelerini oluşturmak için sürekli bölünür. İşlevlerini yerine getirme sürecinde, cilt epitelinin hücreleri hızla ölür, bu nedenle epidermisin büyüme bölgesinde hücreler çok yoğun bir şekilde bölünür. Bitkilerdeki kambiyal hücreler ve büyüme konisi hücreleri aktif olarak bölünür. Hücrelerin özelleşmesi ne kadar yüksek olursa, üreme yetenekleri o kadar düşük olur.

İnsan vücudunda yaklaşık 10 14 hücre vardır. Her gün yaklaşık 70 milyar bağırsak epitel hücresi ve 2 milyar eritrosit ölür. En kısa ömürlü hücreler, ömrü sadece 1-2 gün olan bağırsak epitelidir.

Yaşam döngüsü hücreler.

Bölünme sürecinde ortaya çıktığı andan ölüme veya sonraki bölünmenin sonuna kadar bir hücrenin yaşam süresi isminde yaşam döngüsü . Hücre, ana hücrenin bölünmesi sürecinde ortaya çıkar ve kendi bölünmesi veya ölümü sırasında yok olur. Farklı hücrelerdeki yaşam döngüsünün süresi büyük ölçüde değişir ve hücre tipine ve çevresel koşullara (sıcaklık, oksijen vb.) bağlıdır. besinler). Örneğin, bir amipin yaşam döngüsü 36 saattir ve bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir.

Herhangi bir hücrenin yaşam döngüsü, hücrede bölünme sonucu ortaya çıktığı andan ölüme veya müteakip mitoz bölünmeye kadar meydana gelen olaylar dizisidir. Yaşam döngüsü, mitoz için hazırlıktan oluşan bir mitotik döngü içerebilir - interfaz ve bölünmenin kendisi ve ayrıca hücrenin belirli işlevlerini gerçekleştirdiği uzmanlık - farklılaşma aşaması. Ara fazın süresi her zaman bölünmenin kendisinden daha uzundur. Kemirgenlerin bağırsak epitel hücrelerinde, interfaz ortalama 15 saat sürer ve bölünme 0,5-1 saat içinde gerçekleştirilir. İnterfaz sırasında hücrede biyosentez işlemleri aktif olarak devam eder, hücre büyür, organelleri oluşturur ve bir sonraki bölünmeye hazırlanır. Ancak bölünmeye hazırlık aşamasında interfaz sırasında gerçekleşen en önemli süreç şüphesiz DNA duplikasyonudur ().

DNA molekülünün iki sarmalı birbirinden ayrılır ve her birinde yeni bir polinükleotid zinciri sentezlenir. DNA ikilemesi, tamamlayıcılık ilkesiyle sağlanan en yüksek hassasiyetle gerçekleşir. Yeni DNA molekülleri, orijinalinin kesinlikle aynı kopyalarıdır ve çoğaltma işlemi tamamlandıktan sonra, sentromer bölgesinde bağlı kalırlar. İkilemeden sonra kromozomu oluşturan DNA moleküllerine denir. kromatitler.

İkileme sürecinin kesinliğinde derin bir biyolojik anlam vardır: kopyalamanın ihlali, kalıtsal bilgilerin bozulmasına ve bunun sonucunda yavru hücrelerin ve bir bütün olarak tüm organizmanın işleyişinde bir bozulmaya yol açacaktır.

Eğer DNA iki katına çıkmasaydı, o zaman her hücre bölünmesiyle kromozom sayısı yarıya inecek ve çok yakında her hücrede hiç kromozom kalmayacaktı. Ancak çok hücreli bir organizmanın vücudunun tüm hücrelerinde kromozom sayısının aynı olduğunu ve nesilden nesile değişmediğini biliyoruz. Bu sabitlik, mitotik hücre bölünmesi yoluyla elde edilir.

Mitoz. Genetik olarak özdeş - aynı - hücrelerin oluşumunu sağlayan, yavru hücreler arasında tam olarak kopyalanmış kromozomların kesinlikle özdeş bir dağılımının olduğu bölünme denir. mitoz.

Hücre bölünmesi. Mitoz" class="img-responsive img-thumbnail">

Pirinç. 57. Mitozun evreleri

Mitotik bölünme sürecinin tamamı şartlı olarak farklı sürelerde dört aşamaya ayrılır: faz, metafaz, anafaz ve telofaz (Şekil 57).

AT profaz kromozomlar aktif olarak spiralleşmeye başlar - bükülür ve kompakt bir şekil alır. Böyle bir paketleme sonucunda DNA'dan bilgi okumak imkansız hale gelir ve RNA sentezi durur. Kromozom spiralizasyonu, genetik materyalin yavru hücreler arasında başarılı bir şekilde ayrılması için bir ön koşuldur. Tüm hacmi, toplam uzunluğu bu odanın boyutundan yüz binlerce kat daha büyük olan 46 iplikle dolu küçük bir oda hayal edin. Bu insan hücresinin çekirdeğidir. İkileme sürecinde, her kromozom iki katına çıkar ve aynı hacimde zaten 92 dolaşmış ipliğimiz var. Karıştırmadan ve yırtılmadan eşit olarak bölmek neredeyse imkansızdır. Ancak bu iplikleri toplara sarın ve bunları her birinde 46 top olmak üzere iki eşit gruba kolayca dağıtabilirsiniz. Mitotik bölünme sırasında benzer bir şey olur.

Profazın sonunda, nükleer zar parçalanır ve iğ lifleri hücrenin kutupları arasında gerilir - kromozomların eşit dağılımını sağlayan bir cihaz.

AT metafaz kromozomların spiralizasyonu maksimum hale gelir ve kompakt kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde bulunur. Bu aşamada, her bir kromozomun, sentromere bağlı iki kardeş kromatitten oluştuğu açıkça görülmektedir. İğ iplikleri sentromere bağlıdır.

anafazçok hızlı akar. Sentromerler ikiye bölünür ve o andan itibaren kardeş kromatitler bağımsız kromozomlar haline gelir. Sentromerlere bağlı iğ iplikleri kromozomları hücrenin kutuplarına çeker.

Sahnede telofaz hücrenin kutuplarında toplanan yavru kromozomlar gevşer ve gerilir. Yine kromatine dönüşürler ve ışık mikroskobunda zayıf bir şekilde ayırt edilebilir hale gelirler. Hücrenin her iki kutbundaki kromozomların etrafında yeni nükleer zarlar oluşur. Aynı diploid kromozom setlerini içeren iki çekirdek oluşur.

Pirinç. 58. Hayvan (A) ve bitki (B) hücrelerinde sitoplazmanın bölünmesi

Mitoz, sitoplazmanın bölünmesiyle sona erer. Kromozomların ayrılmasıyla eş zamanlı olarak, hücrenin organelleri iki kutup boyunca yaklaşık olarak eşit olarak dağılır. Hayvan hücrelerinde hücre zarı içe doğru şişmeye başlar ve hücre büzülerek bölünür (Şekil 58). Bitki hücrelerinde zar, hücrenin içinde ekvator düzleminde oluşur ve çevreye yayılarak hücreyi iki eşit parçaya böler.

Mitozun anlamı. Mitozun bir sonucu olarak, ana hücrenin çekirdeğinde olduğu gibi aynı sayıda kromozom içeren iki yavru hücre ortaya çıkar, yani ana hücreye özdeş hücreler oluşur. Normal şartlar altında mitoz sırasında genetik bilgide herhangi bir değişiklik olmadığı için mitotik bölünme devam eder. genetik stabilite hücreler. Mitoz, çok hücreli organizmaların büyümesinin, gelişmesinin ve vejetatif üremesinin temelini oluşturur. Mitoz sayesinde ölmekte olan hücrelerin rejenerasyon ve değiştirme işlemleri gerçekleştirilir (Şekil 59). Tek hücreli ökaryotlarda mitoz eşeysiz üremeyi sağlar.

Pirinç. 59. Mitozun önemi: A - büyüme (kök ucu); B - Vejetatif üreme(tomurcuklanan maya); B - rejenerasyon (kertenkele kuyruğu)

Soruları ve ödevleri gözden geçirin

1. Hücre yaşam döngüsü nedir?

2. Mitotik döngüde DNA kopyalanması nasıl gerçekleşir? Bu sürecin biyolojik anlamını açıklayın.

3. Bir hücrenin mitoz için hazırlanması nedir?

4. Mitoz bölünmenin evrelerini sırasıyla yazınız.

5. Mitozun biyolojik önemini gösteren bir diyagram çizin.

Düşünmek! Uygulamak!

1. Mitozun tamamlanmasının - sitoplazmanın bölünmesinin - hayvan ve bitki hücrelerinde neden farklı şekilde gerçekleştiğini açıklayın.

2. Hangi bitki dokularının hücreleri aktif olarak bölünür ve diğer tüm bitki dokularını oluşturur?

Bilgisayarla çalışmak

Elektronik uygulamaya bakın. Malzemeyi inceleyin ve görevleri tamamlayın.

Ara faz. Hücrenin bölünmeye hazırlandığı aşamaya ne denir interfaz Birkaç döneme ayrılır.

Presentetik dönem(G1) hücre bölünmesinden (mitoz) sonra hücre döngüsünün en uzun periyodudur. Kromozom sayısı ve DNA içeriği - 2 n 2ile. saat farklı şekiller hücrelerde, G1 periyodu birkaç saatten birkaç güne kadar sürebilir. Bu dönemde hücrede proteinler, nükleotidler ve her türlü RNA aktif olarak sentezlenir, mitokondri ve proplastidler (bitkilerde) bölünür, ribozomlar ve tüm tek zarlı organeller oluşur, hücre hacmi artar, enerji birikir, hazırlıklar devam eder. DNA ikilemesi için.

sentetik dönem(S), DNA duplikasyonunun (reduplikasyon) meydana geldiği bir hücrenin yaşamındaki en önemli dönemdir. S döneminin süresi 6 ila 10 saat arasındadır. Aynı zamanda, kromozomları oluşturan histon proteinlerinin aktif bir sentezi ve çekirdeğe göçü vardır. Periyodun sonunda, her kromozom, sentromerde birbirine bağlı iki kardeş kromatitten oluşur. Böylece kromozom sayısı değişmez (2 n) ve DNA miktarı ikiye katlanır (4 ile).

Postsentetik dönem(G2) kromozom duplikasyonunun tamamlanmasından sonra oluşur. Bu, hücrenin bölünmeye hazırlanma dönemidir. 2-6 saat sürer. Bu zamanda, yaklaşan bölünme için aktif olarak enerji birikir, mikrotübül proteinleri (tübülinler) ve mitoz bölünmeyi tetikleyen düzenleyici proteinler sentezlenir.

mitoz formları. Doğada, mitotik hücre bölünmesinin birkaç çeşidi vardır.

simetrik mitoz. Doğada en yaygın mitoz şekli, iki özdeş hücreyle sonuçlanır.

asimetrik mitoz. Sitoplazmanın kızı hücreler arasında eşit olmayan bir dağılımının veya özel proteinlerin eşit olmayan bir dağılımının olduğu mitoz - bölünmeden sonra hücrenin daha sonraki kaderini belirleyen farklılaşma faktörleri.

kapalı mitoz . Bazı siliatlarda, alglerde ve mantarlarda mitoz, nükleer zarfı tahrip etmeden ilerler. Bu durumda, fisyon mili, çekirdekte oluşan özel bir kanalın içine yerleştirilebilir. moleküler mekanizmalar kapalı mitoz hala iyi anlaşılmamıştır.

Amitoz. amitoz, veya doğrudan bölünme, - bir bölünme mili oluşumu olmadan hücre bölünmesi.İnterfaz çekirdeği daralma ile iki kısma ayrılır. Bu durumda, iki yavru hücre arasında genetik materyalin düzgün bir dağılımı yoktur. Çoğu zaman, amitoz, yaşlanma, doku dejenerasyonu sırasında ve habis tümör hücrelerinde, artık daha fazla bölünmesi gerekmeyen yüksek düzeyde özelleşmiş dokuların hücrelerinde meydana gelir.

Şu anda çoğu bilim adamının, amitoza atfedilebilen tüm fenomenlerin belirli hastalıkların tanımları olduğuna inandığı belirtilmelidir. patolojik süreçler veya kötü hazırlanmış mikropreparasyonların yanlış yorumlanmasının sonucu. Bununla birlikte, ökaryotik hücrelerdeki bazı nükleer bölünme varyantları, mitoz veya mayoz bölünmeye atfedilemez. Bu, örneğin, bir fisyon mili oluşumu olmadan meydana gelen birçok siliatın makronükleusunun bölünmesidir.

Bitkiler

Eğitici kumaşlar.Özel bitki dokularının (örtü, mekanik, iletken) hücreleri bölünme yeteneğine sahip değildir. Bu nedenle bitkide tek işlevi yeni hücreler oluşturmak olan dokuların olması gerekir. Bitki büyüme olasılığı sadece onlara bağlıdır. Bunlar eğitim dokuları veya meristemlerdir (Yunancadan. meristo- bölünebilir).

Eğitici dokular veya meristemler, ışık mikroskobu altında pratik olarak ayırt edilemeyen proplastidler, mitokondriler ve küçük vakuoller içeren küçük, ince duvarlı büyük çekirdekli hücrelerden oluşur. Meristemler bitki büyümesini ve diğer tüm doku türlerinin oluşumunu sağlar. Hücreleri mitoz bölünme ile bölünür. Her bölünmeden sonra, kardeş hücrelerden biri ana hücrenin özelliklerini korurken, diğeri kısa sürede bölünmeyi durdurur ve farklılaşmanın ilk aşamalarına ilerler, ardından belirli bir dokunun hücrelerini oluşturur.

Bir bitkinin vücudundaki eğitici dokular farklı yerlerde bulunur ve bu nedenle birkaç gruba ayrılırlar.

apikal (apikal) meristemler. Eksenel organların üst kısımlarında bulunurlar - kök ve kök, bu organların büyümesini sağlar. Dallanma meydana geldikçe, her yeni yanal sürgün veya kök kendi apikal meristemlerini geliştirir.

Yan (yanal) meristemler. Aksiyel organların kalınlaşmasını sağlar. Bu, gymnospermlerin ve dikotiledonlu bitkilerin özelliği olan kambiyum ve integumenter dokuyu oluşturan phellogen - mantar veya felema.

sokma (eklenmiş) meristemler. Hububat sapının boğum arasının alt kısmında ve genç yaprakların tabanında bulunurlar ve bu organların büyümesini sağlarlar. Yaprak veya gövde bölümünün büyümesi sona erdiğinde, interkalar meristem kalıcı dokulara dönüşür.

Unutma!

Hücre teorisine göre hücre sayısındaki artış nasıl olur?

Ana hücre bölünerek yeni yavru hücreler oluşur, bu nedenle vücudun üreme süreci hücresel bir yapıya sahiptir.

Çok hücreli bir organizmada farklı hücre türlerinin yaşam sürelerinin aynı olduğunu düşünüyor musunuz? Fikrinizi gerekçelendirin.

Hayır, süre yapıya ve gerçekleştirilen işlevlere bağlıdır

Soruları ve ödevleri gözden geçirin

1. Bir hücrenin yaşam döngüsü nedir?

Hücresel veya hücre yaşam döngüsü, bir hücrenin göründüğü andan bölünmesine veya ölümüne kadar olan yaşamıdır. Hücre döngüsü şartlı olarak iki döneme ayrılır: uzun bir - interfaz ve nispeten kısa - bölünmenin kendisi.

2. Mitotik döngüde DNA duplikasyonu nasıl gerçekleşir? Bu sürecin biyolojik anlamını açıklayın.

DNA kopyalanması, interfazın sentetik fazında gerçekleşir. Her DNA molekülü iki özdeş kızı DNA molekülüne dönüşür. Bu, hücre bölünmesi sırasında her yavru hücrenin kendi DNA kopyasını alması için gereklidir. DNA helikaz enzimi, azotlu bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kırar, DNA'nın çift sarmalı, iki tek sarmal halinde çözülür. Daha sonra DNA polimeraz enzimi, tamamlayıcılık ilkesine göre her bir tek sarmalı çift sarmal olarak tamamlar. Her bir kız DNA'sı, ana DNA'dan bir iplik ve yeni sentezlenmiş bir iplik içerir - bu, yarı korunum ilkesidir. Antiparalellik ilkesine göre, DNA zincirleri birbirine zıt uçlarda bulunur. DNA sadece 3" ucunda uzayabilir, bu nedenle her replikasyon çatalında iki zincirden sadece biri sürekli olarak sentezlenir. İkinci zincir (gecikmeli) 5" yönünde kısa (100-200 nükleotid) Okazaki fragmanları ile büyür, her biri 3 "-yönünde büyür ve daha sonra DNA ligaz enzimi yardımıyla önceki zincire katılır. Ökaryotlarda replikasyon hızı saniyede 50-100 nükleotittir. Her kromozom, her birinden 2 replikasyon çatalının ayrıldığı birçok replikasyon orijine sahiptir. ; çünkü tüm bu replikasyon yaklaşık bir saat sürer.DNA replikasyonu, kendi kendini çoğaltmanın karmaşık bir sürecidir.DNA moleküllerinin kendi kendini kopyalama özelliği nedeniyle, bir organizma tarafından kalıtımın aktarılmasının yanı sıra üreme de mümkündür. yavruları, çünkü yapı ve işleyiş hakkındaki eksiksiz veriler organizmaların genetik bilgisinde kodlanmıştır.DNA, çoğu mikro ve makro organizmanın kalıtsal materyallerinin temelidir. DNA kopyalama işleminin adı replikasyondur (reduplikasyon).

3. Bir hücrenin mitoz için hazırlanması nedir?

Hücrenin bölünmeye hazırlanma aşamasına interfaz denir. Birkaç döneme ayrılır. Presentetik dönem (G1), hücre bölünmesini (mitoz) takiben hücre döngüsünün en uzun dönemidir. Kromozom sayısı ve

DNA içeriği - 2n2s. Farklı hücre tiplerinde G1 periyodu birkaç saatten birkaç güne kadar sürebilir. Bu dönemde hücrede proteinler, nükleotidler ve her türlü RNA aktif olarak sentezlenir, mitokondri ve proplastidler (bitkilerde) bölünür, ribozomlar ve tüm tek zarlı organeller oluşur, hücre hacmi artar, enerji birikir, hazırlıklar devam eder. DNA ikilemesi için. Sentetik dönem (S), bir hücrenin yaşamında DNA duplikasyonunun (reduplikasyon) meydana geldiği en önemli dönemdir. S döneminin süresi 6 ila 10 saat arasındadır. Aynı zamanda, kromozomları oluşturan histon proteinlerinin aktif bir sentezi ve çekirdeğe göçü vardır. Periyodun sonunda, her kromozom, sentromerde birbirine bağlı iki kardeş kromatitten oluşur. Böylece kromozom sayısı değişmez (2n) ve DNA miktarı iki katına çıkar (4c). Postsentetik dönem (G2), kromozom duplikasyonunun tamamlanmasından sonra ortaya çıkar. Bu, hücrenin bölünmeye hazırlanma dönemidir. 2-6 saat sürer. Bu zamanda, yaklaşan bölünme için aktif olarak enerji birikir, mikrotübül proteinleri (tübülinler) ve mitoz bölünmeyi tetikleyen düzenleyici proteinler sentezlenir.

4. Mitoz bölünmenin evrelerini sırasıyla açıklayınız.

Mitoz süreci genellikle dört ana aşamaya ayrılır: faz, metafaz, anafaz ve telofaz. Sürekli olduğu için faz değişimi sorunsuz bir şekilde gerçekleştirilir - biri fark edilmeden diğerine geçer. Profazda, çekirdeğin hacmi artar ve kromatinin spiralleşmesi nedeniyle kromozomlar oluşur. Profazın sonunda, her kromozomun iki kromatitten oluştuğu görülür. Yavaş yavaş, nükleol ve nükleer membran çözülür ve kromozomlar hücrenin sitoplazmasına rastgele yerleştirilir. Sentrioller hücrenin kutuplarına doğru hareket eder. Bir kısmı kutuptan direğe giden ve bir kısmı kromozomların sentromerlerine bağlı olan bir akromatin iğ oluşur. Hücredeki genetik materyalin içeriği değişmeden kalır (2n4c). Metafazda kromozomlar maksimum spiralleşmeye ulaşır ve hücrenin ekvatorunda düzenli bir şekilde düzenlenir, bu nedenle bu süre boyunca sayılır ve incelenir. Genetik materyalin içeriği değişmez (2n4c). Anafazda, her kromozom iki kromatide "bölünür" ve bu noktadan sonra yavru kromozomlar olarak adlandırılır. Sentromerlere bağlı iğ iplikleri kasılır ve kromatitleri (kız kromozomlar) hücrenin zıt kutuplarına çeker. Her kutuptaki hücredeki genetik materyalin içeriği, diploid bir kromozom seti ile temsil edilir, ancak her kromozom bir kromatit (4n4c) içerir. Telofazda, kutuplarda bulunan kromozomlar despiralize olur ve zayıf görünür hale gelir. Her kutuptaki kromozomların etrafında, sitoplazmanın zar yapılarından bir nükleer zarf oluşur ve çekirdeklerde nükleoller oluşur. Bölünme mili yok edilir. Aynı zamanda, sitoplazma bölünüyor. Yavru hücreler, her biri bir kromatitten (2n2c) oluşan diploid bir kromozom setine sahiptir.

Mitozun, çok hücreli bir organizmanın gelişimi sırasında bir dizi hücre neslinde özelliklerin ve özelliklerin kalıtsal olarak iletilmesini sağlaması gerçeğinden oluşur. Mitoz sırasında kromozomların tam ve tekdüze dağılımı nedeniyle, tek bir organizmanın tüm hücreleri genetik olarak aynıdır. Mitotik hücre bölünmesi, hem tek hücreli hem de çok hücreli organizmalarda tüm aseksüel üreme biçimlerinin temelini oluşturur. Mitoz, yaşamın en önemli fenomenine neden olur: doku ve organların büyümesi, gelişmesi ve restorasyonu ve organizmaların aseksüel üremesi.

Düşünmek! Unutma!

1. Mitozun tamamlanmasının - sitoplazmanın bölünmesinin neden hayvan ve bitki hücrelerinde farklı gerçekleştiğini açıklayın.

Bitki ve hayvan organizmalarında farklı hücre ve dokular olduğu için. Örneğin, özel bitki dokularının (örtü, mekanik, iletken) hücreleri bölünme yeteneğine sahip değildir. Bu nedenle bitkide tek işlevi yeni hücreler oluşturmak olan dokuların olması gerekir. Bitki büyüme olasılığı sadece onlara bağlıdır. Bunlar eğitim dokuları veya meristemlerdir (Yunanca meristosundan - bölünebilir).

2. Bitki dokularının aktif olarak bölündüğü ve diğer tüm bitki dokularını oluşturan hücreler?

Eğitici dokular veya meristemler, ışık mikroskobu altında pratik olarak ayırt edilemeyen proplastidler, mitokondriler ve küçük vakuoller içeren küçük, ince duvarlı büyük çekirdekli hücrelerden oluşur. Meristemler bitki büyümesini ve diğer tüm doku türlerinin oluşumunu sağlar. Hücreleri mitoz bölünme ile bölünür. Her bölünmeden sonra, kardeş hücrelerden biri ana hücrenin özelliklerini korurken, diğeri kısa sürede bölünmeyi durdurur ve farklılaşmanın ilk aşamalarına ilerler, ardından belirli bir dokunun hücrelerini oluşturur.

Bir hücrenin üreme yeteneği, canlıların temel özelliklerinden biridir. Hücre bölünmesi embriyogenez ve rejenerasyonun temelini oluşturur.

Hücrenin yapısal ve işlevsel özelliklerinde zaman içinde meydana gelen düzenli değişiklikler içeriği oluşturur. hücre yaşam döngüsü (hücre döngüsü). Hücre döngüsü, bir hücrenin ana hücreyi bölerek oluşum anından kendi bölünmesine veya ölümüne kadar var olduğu dönemdir.

Hücre döngüsünün önemli bir bileşeni, mitotik (proliferatif) döngü- bir hücrenin bölünme için hazırlanması sürecinde ve bölünmenin kendisi sırasında meydana gelen birbiriyle ilişkili ve zaman içinde koordineli olayların bir kompleksi. Ayrıca, yaşam döngüsü şunları içerir: hücre yürütme süresiçok hücreli organizma belirli işlevler uyku dönemlerinin yanı sıra. Dinlenme dönemlerinde hücrenin ani kaderi belirlenmez: ya mitoz için hazırlığa başlayabilir ya da belirli bir işlevsel yönde uzmanlaşmaya başlayabilir.

Çoğu hücre için mitotik döngünün süresi 10 ila 50 saat arasındadır, değeri önemli ölçüde değişir: bakteriler için 20-30 dakika, günde 1-2 kez bir ayakkabı, bir amip için yaklaşık 1.5 gündür. Döngünün süresi, tüm dönemlerinin süresi değiştirilerek düzenlenir. Çok hücreli hücreler de farklı bir bölünme yeteneğine sahiptir. Erken embriyogenezde sıklıkla bölünürler ve yetişkin organizmada, uzmanlaştıkça çoğunlukla bu yeteneklerini kaybederler. Ancak tam gelişmeye ulaşmış bir organizmada bile, sürekli dökülen eskiyen hücrelerin yerini almak için birçok hücrenin bölünmesi gerekir ve nihayetinde yaraları iyileştirmek için yeni hücrelere ihtiyaç duyulur.

Bu nedenle, bazı hücre popülasyonlarında, yaşam boyunca bölünme gerçekleşmelidir. Bu göz önüne alındığında, tüm hücreler bölünebilir üç kategori:

1. Yüksek omurgalıların vücudunda, tüm hücreler sürekli bölünmez. Bölünme yeteneğini kaybetmiş özel hücreler vardır (nötrofiller, bazofiller, eozinofiller, sinir hücreleri). Bir çocuğun doğumu sırasında, sinir hücreleri bölünme yeteneğini kaybederek oldukça uzmanlaşmış bir duruma ulaşırlar.Ontogenez sürecinde sayıları sürekli azalır. Bu durumun bir iyi yanı vardır; sinir hücreleri bölünüyor olsaydı, daha yüksek sinirsel işlevler (hafıza, düşünme) bozulurdu.

2. Başka bir hücre kategorisi de oldukça uzmanlaşmıştır, ancak sürekli soyulmaları nedeniyle yenileriyle değiştirilirler ve bu işlev aynı hattaki hücreler tarafından gerçekleştirilir, ancak henüz uzmanlaşmamış ve bölünme yeteneğini kaybetmemiştir. Bu hücrelere yenilenme denir. Bir örnek, bağırsak epitelinin sürekli yenilenen hücreleri, hematopoietik hücrelerdir. Hatta hücreler kemik dokusu uzman olmayanlardan oluşabilir (bu, kemik kırıklarının onarıcı rejenerasyonu sırasında gözlenebilir). Bölünme yeteneğini koruyan özelleşmemiş hücre popülasyonlarına genellikle kök hücreler denir.

3. Üçüncü hücre kategorisi, belirli koşullar altında çok özelleşmiş hücrelerin mitotik döngüye girebildiği durumlarda bir istisnadır. Uzun bir ömre sahip olan ve tam büyümeden sonra hücre bölünmesinin nadiren gerçekleştiği hücrelerden bahsediyoruz. Bir örnek hepatositlerdir. Ancak deney hayvanından karaciğerin 2/3'ü alınırsa, iki haftadan kısa bir süre içinde eski boyutuna geri döner. Hormon üreten bezlerin hücreleri de öyle: normal şartlar altında sadece birkaçı çoğalabilir ve değişen koşullar altında çoğu bölünmeye başlayabilir.

Mitotik döngünün iki ana olayına göre, ayırt edilir üreme ve bölme karşılık gelen fazlar interfaz ve mitoz klasik sitoloji.

Ara fazın ilk bölümünde (ökaryotlarda 8-10 saat) (postmitotik, sentetik öncesi veya G 1 dönemi) interfaz hücresinin organizasyonunun özellikleri geri yüklenir, telofazda başlayan nükleol oluşumu tamamlanır. Önemli miktarda (% 90'a kadar) protein çekirdeğe sitoplazmadan girer. Sitoplazmada, üst yapının yeniden düzenlenmesine paralel olarak protein sentezi yoğunlaşır. Bu, hücre kütlesinin büyümesine katkıda bulunur. Kız hücrenin bir sonraki mitotik döngüye girmesi gerekiyorsa, sentezler yönlendirilir: DNA'nın kimyasal öncüleri oluşur, DNA ikileme reaksiyonunu katalize eden enzimler ve bu reaksiyonu başlatan bir protein sentezlenir. Böylece interfazın bir sonraki periyodunu - sentetik olanı - hazırlama işlemleri gerçekleştirilir. Hücreler diploid kromozom setine sahiptir. 2n ve 2c genetik materyal DNA (bir hücrenin genetik formülü).

AT sentetik veya S-dönemi (6-10 saat) hücrenin kalıtsal materyali miktarı iki katına çıkar. Birkaç istisna dışında ikileme(bazen DNA duplikasyonu terimi ile anılır çoğaltma, terimden ayrılmak ikileme kromozomların ikiye katlanmasını belirtmek için.) DNA yarı muhafazakar bir şekilde gerçekleştirilir. DNA sarmalının iki zincire ayrılmasından ve ardından her birinin yanında tamamlayıcı bir zincirin sentezinden oluşur. Sonuç iki özdeş bobindir. Maternal olanları tamamlayıcı olan DNA molekülleri, kromozom uzunluğu boyunca ayrı parçalar halinde, ayrıca aynı kromozomun farklı kısımlarında ve farklı kromozomlarda eşzamanlı olmayan (asenkron olarak) oluşturulur. Sonra parseller (çoğaltma birimleri - replikonlar) yeni oluşan DNA bir makromolekül halinde "çapraz bağlanır". Bir insan hücresinde 50.000'den fazla replikon vardır. Her birinin uzunluğu yaklaşık 30 µm'dir. Ontogenyde sayıları değişir. Replikonlar tarafından DNA replikasyonunun anlamı aşağıdaki karşılaştırmalardan netleşir. DNA sentez hızı 0,5 µm/dk'dır. Bu durumda, bir insan kromozomunun yaklaşık 7 cm uzunluğundaki bir DNA zincirinin yeniden kopyalanması yaklaşık üç ay sürecektir. Sentezin başladığı kromozom bölgelerine denir. başlama noktaları. Belki de bunlar, nükleer zarfın iç zarına interfaz kromozomlarının bağlanma yerleridir. Aşağıda tartışılacak olan bireysel fraksiyonların DNA'sının, S döneminin kesin olarak tanımlanmış bir aşamasında kopyalandığı varsayılabilir. Böylece, rRNA genlerinin çoğu, dönemin başında DNA'yı ikiye katlar. Reduplikasyon, doğası net olmayan sitoplazmadan çekirdeğe giren bir sinyal tarafından tetiklenir. Replikondaki DNA sentezi, RNA sentezinden önce gelir. S-interfaz dönemini geçen bir hücrede, kromozomlar çift miktarda genetik materyal içerir. Sentetik dönemde DNA ile birlikte RNA ve protein yoğun bir şekilde oluşur ve histon sayısı kesinlikle iki katına çıkar.

Bir hayvan hücresinin DNA'sının yaklaşık %1'i mitokondride bulunur. Mitokondriyal DNA'nın önemsiz bir kısmı, sentetik dönemde kopyalanırken, ana kısım, interfazın post-sentetik döneminde kopyalanır. Aynı zamanda örneğin karaciğer hücrelerinde mitokondrilerin yaşam süresinin 10 gün olduğu bilinmektedir. Normal koşullar altında hepatositlerin nadiren bölündüğü göz önüne alındığında, mitokondriyal DNA reduplikasyonunun mitotik döngünün evrelerinden bağımsız olarak gerçekleşebileceği varsayılmalıdır. Her kromozom iki kardeş kromatitten oluşur ( 2n), DNA içerir 4c.

Sentetik dönemin sonundan mitozun başlangıcına kadar geçen zaman aralığı postsentetik (mitotik öncesi), veya G 2 - dönem interfaz ( 2n ve 4c) (3-6 saat). RNA'nın ve özellikle proteinin yoğun sentezi ile karakterizedir. Sitoplazmanın kütlesinin iki katına çıkması, interfazın başlangıcına kıyasla tamamlanır. Hücrenin mitoza girmesi için bu gereklidir. Oluşan proteinlerin (tübülinler) bir kısmı daha sonra iğ mikrotübüllerini oluşturmak için kullanılır. Sentetik ve postsentetik dönemler mitozla doğrudan ilişkilidir. Bu, onları özel bir interfaz döneminde vurgulamanıza izin verir - ön faz.

Mevcut üç tip hücre bölünmesi: mitoz, amitoz, mayoz.

Soru 1. Bir hücrenin yaşam döngüsü nedir?

Bir hücrenin yaşam döngüsü, bölünme sürecinde ortaya çıktığı andan ölüme veya sonraki bölünmenin sonuna kadar olan yaşam süresidir. Yaşam döngüsünün süresi büyük ölçüde değişir ve hücre tipine ve çevresel koşullara bağlıdır: sıcaklık, oksijen ve besinlerin mevcudiyeti. Bir amipin yaşam döngüsü 36 saat iken bazı bakteriler için 20 dakikadır. Sinir hücreleri veya örneğin lens hücreleri için süresi yıllar ve onyıllardır.

Soru 2. Mitotik döngüde DNA duplikasyonu nasıl gerçekleşir? Bu sürecin anlamı nedir?

DNA duplikasyonu interfaz sırasında gerçekleşir. İlk önce, DNA molekülünün iki zinciri birbirinden ayrılır ve daha sonra her birinde tamamlayıcılık ilkesine göre yeni bir polinükleotit dizisi sentezlenir. Bu işlem, ATP enerjisinin harcanması ile özel enzimlerin kontrolü altındadır. Yeni DNA molekülleri, orijinal (anne) olanın kesinlikle aynı kopyalarıdır. Genlerde, kalıtsal bilgilerin istikrarını sağlayan, yavru hücrelerin ve bir bütün olarak organizmanın işleyişinin bozulmasını önleyen hiçbir değişiklik yoktur. DNA duplikasyonu ayrıca kromozom sayısının nesilden nesile sabit kalmasını sağlar.

Soru 3. Bir hücrenin mitoza hazırlanması nedir?

Mitoz için hücre hazırlığı interfazda gerçekleşir. İnterfaz sırasında biyosentez süreçleri aktif olarak devam eder, hücre büyür, organelleri oluşturur, enerji biriktirir ve en önemlisi DNA'nın iki katına çıkması (reduplikasyonu) gerçekleşir. İkilemenin bir sonucu olarak, sentromerde bağlı iki özdeş DNA molekülü oluşur. Bu tür moleküllere kromatitler denir. İki eşleştirilmiş kromatit bir kromozom oluşturur.

Soru 4. Mitoz bölünmenin evrelerini sırasıyla açıklayınız.

Mitoz şartlı olarak dört aşamaya ayrılır.

Profaz. Çekirdekteki kromozomlar aktif olarak spiralleşmeye başlar ve kompakt bir şekil alır. Sonuç olarak, DNA'dan bilgi okumak imkansız hale gelir ve RNA sentezi durur. Profazın sonuna doğru nükleer zarf parçalanır; hücrenin kutuplarında bulunan sentrioller iğ ipliklerini oluşturur.

Metafaz. Bu aşamada kromozomların maksimum spiralleşmesi (sıkıştırma) gözlenir. Hücrenin ekvator bölgesinde bulunurlar. İğ iplikleri sentromerlere bağlıdır.

Anafaz. Kromozomlarda sentromerlerin açılması ve bunun sonucunda kromatitlerin ayrılması meydana gelir. İğ iplikleri kromatitleri (şimdi her biri ayrı bir kromozom haline gelir) hücrenin kutuplarına doğru çeker.

Telofaz. Kromozomlar, hücrenin kutuplarında bir kez gevşer; Çevrelerinde hücrenin her iki kutbunda da nükleer zarlar oluşur. Aynı diploid kromozom setlerini içeren çekirdekler oluşur. Hücrenin iki parçaya son bir bölümü vardır.

Mitoz sonucunda, orijinal ana hücreyle aynı olan iki yavru hücre oluşur.

Soru 5. Miyuzanın biyolojik önemi nedir?

Mitoz en önemli biyolojik süreçtir çünkü:

Mitoz, bir ana hücreden iki yavru hücre üretir.
hücrelerin genetik stabilitesinin korunmasını sağlayan özdeş;
mitoz organizmaların büyümesini sağlar;
mitoz nedeniyle, ölmekte olan hücrelerin yenilenmesi ve değiştirilmesi gerçekleştirilir;
Mitoz, bitkilerde vejetatif üremeyi ve tek hücreli ökaryotlarda eşeysiz üremeyi sağlar.

Soru 1. Bir hücrenin yaşam döngüsü nedir?
Hücre yaşam döngüsü- bu, bölünme sürecinde meydana geldiği andan ölüme veya sonraki bölünmenin sonuna kadar hayatının dönemidir. Yaşam döngüsünün süresi büyük ölçüde değişir ve hücre tipine ve çevresel koşullara bağlıdır: sıcaklık, oksijen ve besinlerin mevcudiyeti. Bir amipin yaşam döngüsü 36 saat iken bazı bakteriler için 20 dakikadır. Sinir hücreleri veya örneğin lens hücreleri için süresi yıllar ve onyıllardır.

Soru 2. Mitotik döngüde DNA duplikasyonu nasıl gerçekleşir? Bu sürecin anlamı nedir?
DNA duplikasyonu interfaz sırasında gerçekleşir. İlk önce, DNA molekülünün iki zinciri birbirinden ayrılır ve daha sonra her birinde tamamlayıcılık ilkesine göre yeni bir polinükleotit dizisi sentezlenir. Bu işlem, ATP enerjisinin harcanması ile özel enzimlerin kontrolü altındadır. Yeni DNA molekülleri, orijinal (anne) olanın kesinlikle aynı kopyalarıdır. Genlerde, kalıtsal bilgilerin istikrarını sağlayan, yavru hücrelerin ve bir bütün olarak organizmanın işleyişinin bozulmasını önleyen hiçbir değişiklik yoktur. DNA duplikasyonu ayrıca kromozom sayısının nesilden nesile sabit kalmasını sağlar.

Soru 3. Bir hücrenin mitoza hazırlanması nedir?
Mitoz için hücre hazırlığı interfazda gerçekleşir. İnterfaz sırasında biyosentez süreçleri aktif olarak devam eder, hücre büyür, organelleri oluşturur, enerji biriktirir ve en önemlisi DNA ikilenmesi (reduplikasyon) gerçekleşir. İkilemenin bir sonucu olarak, sentromerde bağlı iki özdeş DNA molekülü oluşur. Bu tür moleküllere kromatitler denir. İki eşleştirilmiş kromatit bir kromozom oluşturur.

Soru 4. Mitoz bölünmenin evrelerini sırasıyla açıklayınız.
Mitoz ve evreleri.
Mitoz (karyokinesis), fazların ayırt edildiği dolaylı bir hücre bölünmesidir: faz, metafaz, anafaz ve telofaz.
1. Profaz aşağıdakilerle karakterize edilir:
1) chromonemata spiralleşir, kalınlaşır ve kısalır.
2) nükleoller kaybolur, yani. Kromonema nükleolus, nükleolar düzenleyici olarak adlandırılan ikincil bir daralmaya sahip kromozomlara paketlenir.
3) sitoplazmada iki hücre merkezi (merkezcil) oluşur ve iğ iplikleri oluşur.
4) Profazın sonunda çekirdek zarı parçalanır ve kromozomlar sitoplazmada bulunur.
Profaz kromozomları seti - 2n4s'dir.
2. Metafaz şu şekilde karakterize edilir:
1) iğ iplikleri kromozomların sentromerlerine bağlanır ve kromozomlar hücrenin ekvatorunda hareket etmeye ve sıraya girmeye başlar.
2) metafaza “hücre pasaportu” denir, çünkü Kromozomun iki kromatitten oluştuğu açıkça görülmektedir. Kromozomlar maksimum düzeyde spiralleşir, kromatitler birbirini itmeye başlar, ancak yine de sentromer bölgesinde bağlantılıdır. Bu aşamada hücre karyotipi incelenir, çünkü kromozomların sayısı ve şekli açıkça görülebilir. Aşama çok kısa.
Metafaz kromozomları seti - 2n4s'dir.
3. Anafaz şu şekilde karakterize edilir:
1) kromozomların sentromerleri bölünür ve kardeş kromatitler hücrenin kutuplarına doğru ayrılarak bağımsız kromatidler haline gelir ve buna yavru kromozomlar denir. Hücredeki her kutupta diploid bir kromozom seti bulunur.
Anafaz kromozom seti 4n4'tür.
4. Telofaz aşağıdakilerle karakterize edilir:
Tek kromatid kromozomlar hücrenin kutuplarında despiralize edilir, nükleoller oluşur ve nükleer zarf restore edilir.
Telofaz kromozom seti - 2n2s'dir.
Telofaz sitokinez ile biter. Sitokinez, sitoplazmanın iki yavru hücre arasında bölünmesi işlemidir. Sitokinez bitkilerde ve hayvanlarda farklı şekilde gerçekleşir.
bir hayvan hücresinde. Hücrenin ekvatorunda, hücre gövdesini derinleştiren ve tamamen bağlayan halka şeklinde bir daralma görülür. Sonuç olarak, ana hücrenin yarısı büyüklüğünde iki yeni hücre oluşur. Daralma bölgesinde çok fazla aktin var; mikrofilamentler harekette rol oynar.
Sitokinez daralma ile ilerler.
bir bitki hücresinde. Ekvatorda, hücrenin merkezinde, Golgi kompleksinin diktiyomlarının veziküllerinin birikmesi sonucu, merkezden çevreye doğru büyüyen ve ana hücrenin bölünmesine yol açan bir hücre plakası oluşur. iki hücreye. Gelecekte, selülozun birikmesi nedeniyle septum kalınlaşarak bir hücre duvarı oluşturur.
Sitokinez septum tarafından ilerler.

Soru 5. Mitozun biyolojik önemi nedir?
Mitoz Anlamı:
1. Genetik stabilite, kromatitler, replikasyon sonucunda oluşur, yani. kalıtsal bilgileri anneninkiyle aynıdır.
2. Organizmaların büyümesi, çünkü mitoz bölünme sonucunda hücre sayısı artar.
3. eşeysiz üreme Birçok bitki ve hayvan türü mitotik bölünme ile çoğalır.
4. Hücre yenilenmesi ve yer değiştirmesi mitozlardan kaynaklanır.
Mitozun biyolojik anlamı.
Mitozun bir sonucu olarak, ana hücre ile aynı kromozom setine sahip iki yavru hücre oluşur.