Životni ciklus ćelije: interfaza (period pripreme ćelije za deobu) i mitoza (podela). Ćelijski ciklus. Priprema ćelije za diobu. Direktna i indirektna dioba stanica. Mitoza, biološka suština i značaj mitoze

Cilj: ažurirati lični značaj za studente važnost za studente pitanja teme koja se proučava, pokazujući biološki značaj mitoze i mejoze

Zadaci:

Stvoriti organizacione uslove za negovanje istrajnosti u postizanju cilja;

Razvijajte komunikacijske vještine kroz rad u malim grupama.

Oprema: udžbenik, računar (sa pristupom Internetu), multimedijalni projektor, CD Open Biology, referentna literatura iz biologije.

Tokom nastave:

1. Određivanje teme časa.

Ažuriranje znanja

Učenici su dobili kartice sa zadatkom: za svaki pojam naveden u lijevoj koloni odabrati odgovarajuću definiciju datu u desnoj koloni.

Odgovor: 1 - D, G; 2 - B; 3 - B; 4 - A; 5 - E

3. Učenje novog gradiva

3.1 Priča nastavnika o mitozi (možete koristiti model mitoze koji je dostupan na disku "Otvorena biologija").

3.2 Samostalan rad studenti.

Pripremite priču o mejozi koristeći bilo koji izvor informacija (udžbenik, referentna literatura, internet). Dok radite, zapamtite! Stari rimski govornik Ciceron je vjerovao da pravilno artikulirani govor sadrži odgovore na sedam pitanja: Šta? Gdje, Kako?, Kada (pod kojim uslovima), Šta?, Zašto?, Zašto? Naravno, nije uvek moguće pronaći odgovor na sva pitanja algoritma, ali moramo pokušati da odgovorimo na većinu pitanja, pokušavajući da dobijemo relativno vezan tekst (učenici rade u grupama, pošto je broj računara u učionici je ograničen).

Mogući izvori informacija:

K. Wiley Biology. - M.: Mir, 1966, prevod sa engleskog, - 685 str.: ilustr.

Biologija: Veliki priručnik za školarce i studente / itd. - 3. izd., stereotip. – M.: Drfa, 2000. - 668 str.: ilustr. - (Veliki priručnici za školarce i studente na univerzitetima).

Biologija. Veliki enciklopedijski rječnik/ Ch. ed. . - 3. izd. – M.: Boljšaja Russian Encyclopedia, 1999. - 864 str. - ilustr., 30 listova. col. ill.

Enciklopedija za djecu. T. 2. Biologija / Comp. - 3. izd. Revidirano I extra. – M.: Avanta+, 1996. – 704 str.: ilustr.

web stranice:

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B9%D0%BE%D0%B7

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%8A%D1%8E%D0%B3%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B7

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%96%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%86%D0%B8%D0 %BA%D0%BB

http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1 %80

"Otvorena biologija"

3.3 Međusobna provjera zadataka.

4. Refleksija

Učenici su dobili kartice. Popunite tabelu 1

Koristeći rezultate rada, uporedite mitozu i mejozu

Razmislite o tome da li uslovi okoline mogu uticati na procese mitoze i mejoze? Do kakvih posljedica po organizam to može dovesti?

Udžbenik je usklađen sa Federalnim državnim obrazovnim standardom srednjeg (kompletnog) opšte obrazovanje, preporučeno od strane Ministarstva obrazovanja i nauke Ruske Federacije i uključeno u savezna lista udžbenici.

Udžbenik je namijenjen učenicima 10. razreda i namijenjen je za nastavu predmeta 1 ili 2 sata sedmično.

Moderan dizajn, pitanja i zadaci na više nivoa, Dodatne informacije i mogućnost paralelnog rada sa elektronskom aplikacijom doprinose efikasnoj asimilaciji nastavnog materijala.

Zapamtite!

Kako, prema ćelijskoj teoriji, dolazi do povećanja broja ćelija?

Mislite li da je životni vijek različitih tipova ćelija u višećelijskom organizmu isti? Obrazložite svoje mišljenje.

U trenutku rođenja, dijete ima prosječnu težinu od 3-3,5 kg i visoko je oko 50 cm, mladunče smeđeg medvjeda čiji roditelji dostižu težinu od 200 kg ili više ne teži od 500 g, a mali kengur teži manje. od 1 g. iz gnijezda izrasta lijepi labud, okretni punoglavac pretvara se u mirnu žabu krastaču, a iz žira zasađenog u blizini kuće izrasta ogroman hrast, koji nakon stotinu godina raduje nove generacije ljudi svojim ljepota. Sve ove promjene moguće su zahvaljujući sposobnosti organizama da rastu i razvijaju se. Drvo se neće pretvoriti u sjeme, riba se neće vratiti u jaje - procesi rasta i razvoja su nepovratni. Ova dva svojstva žive materije su neraskidivo povezana jedno s drugim, a zasnivaju se na sposobnosti ćelije da se deli i specijalizuje.

Rast cilijata ili amebe je povećanje veličine i komplikacija strukture pojedinačne ćelije zbog procesa biosinteze. Ali rast višećelijskog organizma nije samo povećanje veličine ćelija, već i njihova aktivna podjela - povećanje broja. Brzina rasta, razvojne karakteristike, veličina do koje može narasti određena jedinka - sve to ovisi o mnogim faktorima, uključujući i utjecaj okoline. Ali glavni, odlučujući faktor u svim ovim procesima je nasljedna informacija, koja je pohranjena u obliku hromozoma u jezgri svake ćelije. Sve ćelije višećelijskog organizma potiču iz jednog oplođenog jajeta. U procesu rasta svaka novonastala ćelija mora dobiti tačnu kopiju genetskog materijala kako bi se, imajući zajednički nasljedni program organizma, specijalizirala i, vršeći svoju specifičnu funkciju, bila sastavni dio cjeline.

U vezi sa diferencijacijom, tj. podjelom na različite vrste, ćelije višećelijskog organizma imaju nejednak životni vek. Na primjer, nervne celije prestati dijeliti u isto vrijeme prenatalni razvoj, a tokom života organizma njihov broj može samo da se smanji. Jednom kada nastanu, više se ne dijele i žive sve dok tkivo ili organ čiji su dio, ćelije koje formiraju prugaste mišićnih tkiva kod životinja i skladišnih tkiva u biljkama. Crvena krvna zrnca se neprestano dijele koštana srž, formirajući krvna zrnca, čiji je životni vijek ograničen. U procesu obavljanja svojih funkcija, stanice epitela kože brzo umiru, pa se u zoni rasta epiderme stanice vrlo intenzivno dijele. Kambijalne ćelije i ćelije konusa rasta u biljkama se aktivno dijele. Što je veća specijalizacija ćelija, to je manja njihova sposobnost reprodukcije.

U ljudskom tijelu postoji oko 10 14 ćelija. Svaki dan umire oko 70 milijardi ćelija crijevnog epitela i 2 milijarde crvenih krvnih zrnaca. Najkraće žive ćelije su crevni epitel, čiji je životni vek samo 1-2 dana.

Životni ciklus ćelije.

Period života ćelije od trenutka njenog pojavljivanja u procesu diobe do smrti ili kraja naknadne diobe pozvao životni ciklus . Ćelija nastaje u procesu diobe matične ćelije i nestaje tokom vlastite diobe ili smrti. Trajanje životnog ciklusa u različitim ćelijama uveliko varira i zavisi od vrste ćelija i uslova okoline (temperatura, prisustvo kiseonika i hranljive materije). Na primjer, životni ciklus ameba traje 36 sati, dok se bakterije mogu podijeliti svakih 20 minuta.

Životni ciklus svake ćelije je skup događaja koji se odvijaju u ćeliji od trenutka kada je nastala kao rezultat deobe pa do smrti ili kasnije smrti. mitoza. Životni ciklus može uključivati ​​mitotički ciklus koji se sastoji od pripreme za mitozu − međufaza i sama dioba, kao i faza specijalizacije - diferencijacije, tokom koje ćelija obavlja svoje specifične funkcije. Trajanje interfaze je uvijek duže od same podjele. U ćelijama crijevnog epitela glodara interfaza traje u prosjeku 15 sati, a dioba se odvija za 0,5-1 sat. Tokom interfaze u ćeliji se aktivno odvijaju procesi biosinteze, stanica raste, formira organele i priprema se za sljedeću diobu. Ali, nesumnjivo, najvažniji proces koji se događa tokom interfaze u pripremi za diobu je dupliciranje DNK ().

Dvije spirale molekule DNK divergiraju i na svakom od njih se sintetizira novi polinukleotidni lanac. Reduplikacija DNK se odvija s najvećom preciznošću, što je osigurano principom komplementarnosti. Nove molekule DNK su apsolutno identične kopije originala, a nakon što je proces duplikacije završen, ostaju povezani u području centromera. Molekuli DNK koji se sastoje hromozoma nakon što se poziva reduplikacija hromatide.

U tačnosti procesa reduplikacije leži duboko biološkog smisla: kršenje kopiranja dovelo bi do izobličenja nasljednih informacija i, kao rezultat, do poremećaja u funkcionisanju ćelija kćeri i cijelog organizma u cjelini.

Ako ne bi došlo do udvostručavanja DNK, tada bi se sa svakom diobom stanice broj hromozoma prepolovio i vrlo brzo u svakoj ćeliji uopće ne bi bilo hromozoma. Međutim, znamo da je u svim stanicama tijela višećelijskog organizma broj hromozoma isti i da se ne mijenja iz generacije u generaciju. Ova konstantnost se postiže mitotskom diobom ćelija.

Mitoza. Podjela, tokom koje postoji striktno identična raspodjela tačno kopiranih hromozoma između ćelija kćeri, čime se osigurava formiranje genetski identičnih - istih - ćelija, naziva se mitoza.

Podjela ćelije. Mitoza" class="img-responsive img-thumbnail">

Rice. 57. Faze mitoze

Cijeli proces mitotičke diobe uslovno je podijeljen u četiri faze različito trajanje: profaza, metafaza, anafaza i telofaza (slika 57).

AT profaza hromozoma početi aktivno spiralizirati - uvijati se i dobiti kompaktan oblik. Kao rezultat takvog pakiranja, čitanje informacija iz DNK postaje nemoguće i sinteza RNK se zaustavlja. Spiralizacija hromozoma je preduslov uspješno odvajanje genetskog materijala između ćelija kćeri. Zamislite neku malu prostoriju, čiji je čitav volumen ispunjen sa 46 niti, ukupna dužina koje su stotine hiljada puta veće od veličine ove sobe. Ovo je srž ljudska ćelija. U procesu reduplikacije svaki se hromozom udvostručuje i već imamo 92 upletena niti u istom volumenu. Gotovo ih je nemoguće podijeliti na jednake dijelove, a da se ne zbuni i ne pocijepa. Ali namotajte ove niti u kuglice i lako ih možete rasporediti u dvije jednake grupe - po 46 loptica u svakoj. Nešto slično se dešava tokom mitotičke diobe.

Do kraja profaze nuklearna membrana se raspada, a vlakna vretena se protežu između polova ćelije - aparat koji osigurava ravnomjernu raspodjelu kromosoma.

AT metafaza spiralizacija hromozoma postaje maksimalna, a kompaktni hromozomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravni ćelije. U ovoj fazi se jasno vidi da se svaki hromozom sastoji od dvije sestrinske hromatide povezane na centromeri. Vlakna vretena su vezana za centromeru.

Anafaza teče veoma brzo. Centromere se dijele na dva dijela i od tog trenutka sestrinske hromatide postaju nezavisni hromozomi. Vlakna vretena vezana za centromere povlače hromozome do polova ćelije.

Na sceni telofazaćerki hromozomi, skupljeni na polovima ćelije, odmotaju se i rastežu. Oni se ponovo pretvaraju u hromatin i postaju slabo vidljivi u svjetlosnom mikroskopu. Nove nuklearne membrane formiraju se oko hromozoma na oba pola ćelije. Formiraju se dvije jezgre koje sadrže iste diploidne skupove hromozoma.

Rice. 58. Podjela citoplazme u životinjskim (A) i biljnim (B) stanicama

Mitoza se završava podjelom citoplazme. Istovremeno sa divergencijom hromozoma, organele ćelije su približno ravnomerno raspoređene duž dva pola. u životinjskim ćelijama stanične membrane počinje da se izboči prema unutra, a ćelija se deli suženjem (Sl. 58). U biljnim ćelijama membrana se formira unutar ćelije u ekvatorijalnoj ravni i, šireći se na periferiju, deli ćeliju na dva jednaka dela.

Značenje mitoze. Kao rezultat mitoze nastaju dvije kćerke ćelije koje sadrže isti broj hromozoma koliko ih je bilo u jezgru matične ćelije, odnosno formiraju se ćelije identične matičnoj ćeliji. AT normalnim uslovima nema promjena u genetskim informacijama tokom mitoze, dakle mitotička podela podržava genetska stabilnostćelije. Mitoza je osnova rasta, razvoja i vegetativne reprodukcije višećelijskih organizama. Zahvaljujući mitozi, odvijaju se procesi regeneracije i zamjene umirućih ćelija (Sl. 59). Kod jednoćelijskih eukariota mitoza osigurava aseksualnu reprodukciju.

Rice. 59. Značaj mitoze: A - rast (vrh korena); B - vegetativno razmnožavanje (pupanje kvasca); B - regeneracija (rep guštera)

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Šta je životni ciklus ćelije?

2. Kako dolazi do duplikacije DNK u mitotičkom ciklusu? Objasnite koje je biološko značenje ovog procesa.

3. Šta je priprema ćelije za mitozu?

4. Opišite uzastopno faze mitoze.

5. Nacrtajte dijagram koji ilustruje biološki značaj mitoze.

Razmisli! Izvrši!

1. Objasnite zašto se završetak mitoze - podjela citoplazme - odvija različito u životinjskim i biljnim stanicama.

2. Stanice kojih biljnih tkiva se aktivno dijele i stvaraju sva ostala biljna tkiva?

Rad sa računarom

Pogledajte elektronsku aplikaciju. Proučite gradivo i završite zadatke.

Interfaza. Faza u kojoj se ćelija priprema za diobu naziva se međufaza Podijeljen je na nekoliko perioda.

Presintetički period(G1) je najduži period ćelijskog ciklusa nakon diobe ćelije (mitoza). Broj hromozoma i sadržaj DNK - 2 n 2With. At različite vrstećelija, G1 period može trajati od nekoliko sati do nekoliko dana. U tom periodu u ćeliji se aktivno sintetiziraju proteini, nukleotidi i sve vrste RNK, dijele se mitohondrije i proplastidi (kod biljaka), formiraju se ribozomi i sve jednomembranske organele, povećava se volumen ćelije, akumulira energija, pripreme su u toku. za reduplikaciju DNK.

Sintetički period(S) je najvažniji period u životu ćelije, tokom kojeg dolazi do umnožavanja (reduplikacije) DNK. Trajanje S-perioda je od 6 do 10 sati. Istovremeno, postoji aktivna sinteza histonskih proteina koji čine hromozome i njihova migracija u jezgro. Do kraja perioda, svaki hromozom se sastoji od dvije sestrinske hromatide povezane jedna s drugom na centromeri. Dakle, broj hromozoma se ne mijenja (2 n), a količina DNK se udvostručuje (4 With).

Postsintetički period(G2) se javlja nakon završetka duplikacije hromozoma. Ovo je period pripreme ćelije za podelu. Traje 2-6 sati. U ovom trenutku se aktivno akumulira energija za nadolazeću diobu, sintetiziraju se proteini mikrotubula (tubulini) i regulatorni proteini koji pokreću mitozu.

oblici mitoze. U prirodi postoji nekoliko varijanti mitotičke diobe stanica.

simetrična mitoza. Najčešći oblik mitoze u prirodi, koji rezultira dvije identične ćelije.

asimetrična mitoza. Mitoza, u kojoj postoji neravnomjerna raspodjela citoplazme između stanica kćeri ili neravnomjerna raspodjela posebnih proteina - faktori diferencijacije koji određuju dalje sudbinećelije nakon diobe.

Zatvorena mitoza . Kod nekih cilijata, algi i gljiva mitoza se odvija bez uništavanja nuklearne membrane. U ovom slučaju, fisijsko vreteno može biti smješteno unutar posebnog kanala koji se formira u jezgri. Molekularni mehanizmi zatvorene mitoze još uvijek nisu dobro shvaćeni.

Amitoza. Amitoza, ili direktna dioba, - dioba ćelije bez formiranja diobenog vretena. Interfazno jezgro je podijeljeno sužavanjem na dva dijela. U ovom slučaju ne postoji ravnomjerna raspodjela genetskog materijala između dvije kćeri ćelije. Najčešće se amitoza javlja u ćelijama visoko specijalizovanih tkiva koja više ne moraju da se dalje dele, tokom starenja, degeneracije tkiva i u ćelijama malignih tumora.

Treba napomenuti da trenutno većina naučnika vjeruje da su svi fenomeni koji se mogu pripisati amitozi opisi određenih patoloških procesa ili rezultat pogrešnog tumačenja loše pripremljenih mikropreparata. Međutim, neke varijante nuklearne diobe u eukariotskim stanicama ne mogu se pripisati ni mitozi ni mejozi. Takva je, na primjer, podjela makronukleusa mnogih cilijata, koja se događa bez formiranja fisijskog vretena.

Biljke

Edukativne tkanine.Ćelije specijalizovanih biljnih tkiva (pokrovnih, mehaničkih, provodnih) nisu sposobne za deobu. Stoga u biljci moraju postojati tkiva čija je jedina funkcija stvaranje novih ćelija. Samo od njih zavisi mogućnost rasta biljaka. To su obrazovna tkiva, ili meristemi (od grč. meristos- djeljivo).

Obrazovna tkiva, ili meristemi, sastoje se od malih ćelija tankih stijenki velikih jezgara koje sadrže proplastide, mitohondrije i male vakuole koje se praktički ne mogu razlikovati pod svjetlosnim mikroskopom. Meristemi obezbeđuju rast biljaka i formiranje svih drugih vrsta tkiva. Njihove ćelije se dijele mitozom. Nakon svake diobe, jedna od sestrinskih stanica zadržava svojstva matične ćelije, dok druga ubrzo prestaje da se dijeli i prelazi u početne faze diferencijacije, formirajući potom ćelije određenog tkiva.

Obrazovna tkiva u biljnom tijelu nalaze se u različitim mjestima, u vezi s tim se dijele u nekoliko grupa.

Apical (apical) meristemi. Nalaze se na vrhovima aksijalnih organa - stabljike i korijena, osiguravajući rast ovih organa u dužinu. Kako dolazi do grananja, svaki novi bočni izdanak ili korijen razvijaju svoje apikalne meristeme.

Side (bočno) meristemi. Omogućavaju zadebljanje aksijalnih organa. To je kambij, karakterističan za golosemenke i dvosupne biljke, i felogen, koji tvori pokrovno tkivo - pluto ili felemu.

Insertion (interkalarni) meristemi. Nalaze se u donjem dijelu internodija stabljike žitarica i u podnožju mladih listova, osiguravajući rast ovih organa. Kako se rast dijela lista ili stabljike završava, interkalarni meristem se pretvara u trajno tkivo.

Jedan od kritične procese in individualni razvojživi organizam je mitoza. U ovom članku ćemo ukratko i jasno pokušati objasniti koji se procesi dešavaju tokom diobe stanica, govorit ćemo o biološki značaj mitoza.

Definicija koncepta

Iz udžbenika biologije za 10. razred znamo da je mitoza dioba ćelije, uslijed koje se od jedne matične stanice formiraju dvije kćerke ćelije sa istim skupom hromozoma.

Prevedeno sa starogrčkog jezika, izraz "mitoza" znači "nit". To je kao veza između starih i novih ćelija, u kojoj je pohranjen genetski kod.

Proces diobe u cjelini počinje od jezgra i završava se citoplazmom. Naziva se mitotičkim ciklusom, koji se sastoji od faze mitoze i interfaze. Kao rezultat diploidne podjele somatska ćelija formiraju se dve ćerke ćelije. Zbog ovog procesa dolazi do povećanja broja ćelija tkiva.

Faze mitoze

Na osnovu morfološke karakteristike, proces podjele je podijeljen u sljedeće faze:

• Profaza ;

Na ovoj fazi jezgro se zgusne, hromatin se kondenzuje unutar njega, koji se uvija u spiralu, hromozomi se posmatraju pod mikroskopom.

TOP 4 člankakoji je čitao zajedno sa ovim

Pod uticajem enzima, jezgra i njihove membrane se rastvaraju, hromozomi su u ovom periodu nasumično raspoređeni u citoplazmi. Kasnije dolazi do razdvajanja centriola na polove, formira se vreteno stanične diobe, čije su niti pričvršćene za polove i hromozome.

Ovu fazu karakterizira udvostručenje DNK, ali parovi hromozoma se i dalje drže jedan za drugog.

Prije faze profaze biljna ćelija postoji pripremna faza - predprofaza. Šta je priprema ćelije za mitozu može se razumeti u ovoj fazi. Karakterizira ga formiranje preprofaznog prstena, fragmosoma i nukleacija mikrotubula oko jezgra.

• prometaphase ;

U ovoj fazi, hromozomi počinju da se kreću i kreću prema najbližem polu.

U mnogima nastavna sredstva preprofaza i prometofaza se klasifikuju kao profaza.

• metafaza ;

Na početna faza hromozomi se nalaze u ekvatorijalnom dijelu vretena, tako da pritisak polova na njih djeluje ravnomjerno. Tokom ove faze, broj mikrotubula vretena stalno raste i obnavlja se.

Kromosomi su poređani u parovima u spiralu duž ekvatora vretena u strogom redoslijedu. Kromatide se postupno odvajaju, ali se i dalje drže niti vretena.

• Anafaza ;

U ovoj fazi dolazi do elongacije hromatida, koje se postepeno razilaze prema polovima, kako se niti vretena skupljaju. Nastaju hromozomi kćeri.

Vremenski, ovo je najkraća faza. Sestrinske hromatide se iznenada odvajaju i kreću na različite polove.

• Telofaza ;

To je posljednja faza diobe kada se hromozomi produžuju i u blizini svakog pola se formira nova nuklearna ovojnica. Navoji koji su činili vreteno su potpuno uništeni. Tokom ove faze, citoplazma se dijeli.

Završetak posljednja faza poklapa se s diobom matične stanice, što se naziva citokineza. Od prolaska ovog procesa zavisi koliko se ćelija formira tokom deobe, može ih biti dve ili više.

Rice. 1. Faze mitoze

Značenje mitoze

Biološki značaj procesa ćelijske diobe je neosporan.

• Zahvaljujući njemu moguće je održavati konstantan skup hromozoma.
• Reprodukcija identične ćelije moguća je samo mitozom. Na taj način se zamjenjuju ćelije kože, crijevni epitel, crvena krvna zrnca, čiji je životni ciklus samo 4 mjeseca.
• Kopiranje, a time i očuvanje genetskih informacija.
• Osiguravanje razvoja i rasta stanica, zbog čega se iz jednostanične zigote formira višećelijski organizam.
• Uz pomoć takve podjele moguća je regeneracija dijelova tijela kod nekih živih organizama. Na primjer, obnavljaju se zraci morske zvijezde.

Rice. 2. Regeneracija morske zvijezde

• Sigurnost aseksualna reprodukcija. Na primjer, pupanje hidre, kao i vegetativno razmnožavanje biljaka.

Rice. 3. Hydra pupanje

Šta smo naučili?

Podjela ćelije naziva se mitoza. Zahvaljujući njemu, genetske informacije ćelije se kopiraju i pohranjuju. Proces se odvija u nekoliko faza: pripremna faza, profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Kao rezultat, formiraju se dvije kćeri ćelije, koje su potpuno slične izvornoj matičnoj ćeliji. U prirodi je značaj mitoze veliki, jer omogućava razvoj i rast jednoćelijskih i višećelijskih organizama, regeneraciju pojedinih dijelova tijela i aseksualnu reprodukciju.

Tematski kviz

Report Evaluation

prosječna ocjena: 4.6. Ukupno primljenih ocjena: 296.

Životni ciklus ćelije

Obrasci postojanja ćelije u vremenu

Sposobnost ćelije da se razmnožava jedno je od osnovnih svojstava živih bića. Podjela ćelija je u osnovi embriogeneze i regeneracije.

Redovne promjene strukturnih i funkcionalnih karakteristika ćelije tokom vremena čine sadržaj životni ciklus ćelije (ćelijski ciklus).Ćelijski ciklus je period postojanja ćelije od trenutka njenog formiranja dijeljenjem matične ćelije do njene vlastite diobe ili smrti.

Važna komponentaćelijski ciklus je mitotički (proliferativni) ciklus- kompleks međusobno povezanih i vremenski usklađenih događaja koji se dešavaju u procesu pripreme ćelije za diobu i tokom same diobe. Osim toga, životni ciklus uključuje period izvršenja ćelije višećelijski organizam specifične funkcije kao i periodi mirovanja. Tokom perioda mirovanja, neposredna sudbina ćelije nije određena: ona može ili započeti pripremu za mitozu, ili započeti specijalizaciju u određenom funkcionalnom pravcu.

Trajanje mitotičkog ciklusa za većinu ćelija je od 10 do 50 sati.Njegova vrijednost značajno varira: za bakterije je 20-30 minuta, za cipelu 1-2 puta dnevno, za amebu oko 1,5 dana. Trajanje ciklusa se reguliše promenom trajanja svih njegovih perioda. Višećelijske ćelije takođe imaju različite sposobnosti do podjele. U ranoj embriogenezi često se dijele, au odraslom organizmu uglavnom gube ovu sposobnost kako se specijalizuju. Ali čak iu organizmu koji je stigao puni razvoj, mnoge ćelije se moraju podijeliti kako bi zamijenile istrošene ćelije koje se neprestano osipaju i, konačno, nove ćelije su potrebne za zacjeljivanje rana.

Stoga, u nekim populacijama ćelija, podjela se mora dogoditi tokom cijelog života. S obzirom na to, sve ćelije se mogu podijeliti na tri kategorije:

1. U tijelu viših kralježnjaka ne dijele se sve ćelije stalno. Postoje specijalizovane ćelije koje su izgubile sposobnost da se dele (neutrofili, bazofili, eozinofili, nervne ćelije). Do rođenja djeteta nervne ćelije dostižu visoko specijalizirano stanje, gube sposobnost dijeljenja, a u procesu ontogeneze njihov broj se kontinuirano smanjuje. Ova okolnost ima jednu dobra strana; ako se nervne ćelije dijele, onda više nervne funkcije(pamćenje, razmišljanje) bi bilo narušeno.

2. Druga kategorija ćelija je također visoko specijalizirana, ali zbog njihove stalne deskvamacije zamjenjuju ih nove, a tu funkciju obavljaju ćelije iste linije, ali još nisu specijalizirane i nisu izgubile sposobnost dijeljenja. Ove ćelije se nazivaju obnavljajućim. Primjer su stanice crijevnog epitela koje se stalno obnavljaju, hematopoetske ćelije. Čak i ćelije koštanog tkiva mogu se formirati od nespecijaliziranih (ovo se može primijetiti tokom reparativne regeneracije frakture kostiju). Populacije nespecijaliziranih ćelija koje zadržavaju sposobnost dijeljenja obično se nazivaju matičnim stanicama.

3. Treća kategorija ćelija je izuzetak kada su visoko specijalizovane ćelije određenim uslovima može ući u mitotički ciklus. Radi se o o ćelijama koje imaju dug životni vek i gde nakon potpunog rasta retko dolazi do deobe ćelija. Primjer su hepatociti. Ali ako se eksperimentalnoj životinji ukloni 2/3 jetre, tada se ona za manje od dvije sedmice vraća na prethodnu veličinu. Kao i ćelije žlijezda koje proizvode hormone: u normalnim uvjetima, samo nekoliko njih je u stanju da se razmnožava, a pod izmijenjenim uvjetima većina njih može početi da se dijeli.

Prema dva glavna događaja mitotičkog ciklusa razlikuje se reproduktivni i podjela odgovarajuće faze međufaza i mitoza klasična citologija.

U početnom segmentu interfaze (kod eukariota 8-10 sati) (postmitotski, presintetički ili G 1 period) obnovljene su značajke organizacije interfazne ćelije, završeno je formiranje nukleola, koje je počelo u telofazi. Značajna (do 90%) količina proteina ulazi u jezgro iz citoplazme. U citoplazmi, paralelno sa reorganizacijom ultrastrukture, intenzivira se sinteza proteina. To doprinosi rastu ćelijske mase. Ako a kćerka ćelija da bi ušle u sljedeći mitotički ciklus, sinteze poprimaju usmjereni karakter: formiraju se kemijski prekursori DNK, enzimi koji kataliziraju reakciju reduplikacije DNK, sintetizira se protein koji pokreće ovu reakciju. Tako se sprovode procesi pripreme sledećeg perioda interfaze – sintetičkog. Ćelije imaju diploidni set hromozoma 2n i 2c DNK genetskog materijala (genetska formula ćelije).

AT sintetički ili S-period (6-10 h) količina nasljednog materijala ćelije se udvostručuje. Uz nekoliko izuzetaka reduplikacija(ponekad se terminom naziva duplikacija DNK replikacija, napuštanje mandata reduplikacija za označavanje udvostručavanja hromozoma.) DNK se provodi na polukonzervativan način. Sastoji se od divergencije spirale DNK u dva lanca, nakon čega slijedi sinteza komplementarnog lanca u blizini svakog od njih. Rezultat su dvije identične zavojnice. Molekuli DNK koji su komplementarni majčinim formiraju se u odvojenim fragmentima duž dužine hromozoma, štaviše, nesimultano (asinhrono) u različitim delovima istog hromozoma, kao i u različitim hromozomima. Zatim parcele (replikacijske jedinice - replikoni) novoformirane DNK su „povezane” u jednu makromolekulu. U ljudskoj ćeliji postoji preko 50.000 replikona. Dužina svakog od njih je oko 30 µm. Njihov broj se mijenja u ontogenezi. Značenje replikacije DNK replikonima postaje jasno iz sljedećih poređenja. Brzina sinteze DNK je 0,5 µm/min. U ovom slučaju, reduplikacija lanca DNK jednog ljudskog hromozoma dužine oko 7 cm morala bi trajati oko tri mjeseca. Područja hromozoma u kojima počinje sinteza nazivaju se početne tačke. Možda su to mjesta vezivanja interfaznih hromozoma za unutrašnju membranu nuklearne ovojnice. Može se misliti da je DNK pojedinih frakcija, o kojima razgovaraćemo ispod, reducira se u strogo definisanoj fazi S-perioda. Dakle, većina gena rRNA udvostručuje DNK na početku perioda. Reduplikaciju pokreće signal koji ulazi u jezgro iz citoplazme, čija priroda nije jasna. Sintezi DNK u replikonu prethodi sinteza RNK. u kavezu, prošli S-period interfazi, hromozomi sadrže dvostruko veću količinu genetskog materijala. Uz DNK, u sintetičkom periodu intenzivno se formiraju RNK i proteini, a broj histona se striktno udvostručuje.

Otprilike 1% DNK životinjske ćelije nalazi se u mitohondrijima. Neznatan dio mitohondrijalne DNK se replicira u sintetičkom periodu, dok se glavni dio replicira u postsintetskom periodu interfaze. Istovremeno, poznato je da životni vijek mitohondrija u ćelijama jetre, na primjer, iznosi 10 dana. S obzirom na to u normalnim uslovima Budući da se hepatociti rijetko dijele, treba pretpostaviti da se reduplikacija mitohondrijske DNK može dogoditi bez obzira na faze mitotičkog ciklusa. Svaki hromozom se sastoji od dvije sestrinske hromatide ( 2n), sadrži DNK 4c.

Vremenski interval od kraja sintetičkog perioda do početka mitoze traje postsintetski (premitotski), ili G 2 - tačka interfaza ( 2n i 4c) (3-6 sati). Karakterizira ga intenzivna sinteza RNK, a posebno proteina. Udvostručenje mase citoplazme je završeno u odnosu na početak interfaze. Ovo je neophodno da bi ćelija ušla u mitozu. Dio formiranih proteina (tubulina) kasnije se koristi za izgradnju mikrotubula vretena. Sintetički i postsintetski periodi su direktno povezani sa mitozom. To vam omogućava da ih istaknete u posebnom periodu međufaze - predprofaza.

Postoji tri vrste diobe ćelija: mitoza, amitoza, mejoza.