Raku elutsükkel: interfaas (raku jagunemiseks ettevalmistamise periood) ja mitoos (jagunemine). Rakutsükkel. Raku ettevalmistamine jagunemiseks. Otsene ja kaudne rakkude jagunemine. Mitoos, mitoosi bioloogiline olemus ja tähendus

Sihtmärk: ajakohastada õpilaste isiklikku tähtsust uuritava teema küsimuste olulisust õpilaste jaoks, näidates mitoosi ja meioosi bioloogilist tähtsust

Ülesanded:

Luua organisatsioonilised tingimused sihikindluse soodustamiseks eesmärgi saavutamisel;

Arenda suhtlemisoskust läbi töö väikestes rühmades.

Varustus: õpik, arvuti (internetiühendusega), multimeediaprojektor, Open Biology CD, bioloogiaalane teatmekirjandus.

Tundide ajal:

1. Tunni teema määramine.

Teadmiste värskendus

Õpilastele jagati kaardid ülesandega: iga vasakpoolses veerus märgitud termini kohta valige parempoolses veerus antud vastav definitsioon.

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

3. Uue materjali õppimine

3.1 Õpetaja jutt mitoosist (saate kasutada mitoosi mudelit, mis on plaadil "Avatud bioloogia").

3.2 Õpilaste iseseisev töö.

Valmistage ette lugu meioosist, kasutades mis tahes teabeallikaid (õpik, teatmekirjandus, Internet). Töötades pidage meeles! Vana-Rooma kõnemees Cicero uskus, et õigesti artikuleeritud kõne sisaldab vastuseid seitsmele küsimusele: Mis? Kus, Kuidas?, Millal (mis tingimustel), Mis?, Miks?, Miks? Loomulikult ei ole alati võimalik leida vastust kõigile algoritmi küsimustele, kuid peame püüdma vastata enamikule küsimustele, püüdes samal ajal saada suhteliselt seotud teksti (õpilased töötavad rühmades, kuna arvutite arv klassiruumis on piiratud).

Võimalikud teabeallikad:

K. Wiley bioloogia. - M.: Mir, 1966, tõlgitud inglise keelest, - 685 lk.: ill.

Bioloogia: suur teatmeteos koolilastele ja ülikooli sisseastujatele / jne – 3. trükk, stereotüüp. – M.: Bustard, 2000. - 668 lk.: ill. - (Suured teatmeteosed koolilastele ja ülikoolidesse kandideerijatele).

Bioloogia. Suur entsüklopeediline sõnaraamat / Ch. toim. . - 3. väljaanne - M.: Suur Vene entsüklopeedia, 1999. - 864 lk. - ill., 30 lehte. kol. haige.

Entsüklopeedia lastele. T. 2. Bioloogia / Koost. - 3. väljaanne Läbi vaadatud Ja ekstra. – M.: Avanta+, 1996. – 704 lk.: ill.

Veebisaidid:

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

"Avatud bioloogia"

3.3 Ülesannete vastastikune kontroll.

4. Peegeldus

Õpilastele jagati kaardid. Täida tabel1

Töö tulemusi kasutades võrrelge mitoosi ja meioosi

Mõelge, kas keskkonnatingimused võivad mõjutada mitoosi ja meioosi protsesse? Milliseid tagajärgi see kehale kaasa tuua võib?

Õpik vastab keskhariduse (täieliku) üldhariduse föderaalsele haridusstandardile, seda soovitab Vene Föderatsiooni haridus- ja teadusministeerium ning see on kantud föderaalsesse õpikute nimekirja.

Õpik on adresseeritud 10. klassi õpilastele ja on mõeldud aine õpetamiseks 1 või 2 tundi nädalas.

Kaasaegne disain, mitmetasandilised küsimused ja ülesanded, lisateave ja paralleelse töö võimalus elektroonilise rakendusega aitavad kaasa õppematerjali tõhusale omastamisele.

Pea meeles!

Kuidas toimub rakuteooria järgi rakkude arvu suurenemine?

Kas te arvate, et mitmerakulise organismi eri tüüpi rakkude eluiga on sama? Põhjendage oma arvamust.

Sünnihetkel kaalub laps keskmiselt 3–3,5 kg ja on umbes 50 cm pikk, pruunkarupoeg, kelle vanemad on 200 kg või rohkem kaaluvad, ei kaalu rohkem kui 500 g ja tilluke känguru vähem. kui 1 g.. pesapojast kasvab ilus luik, krapsakas kulles muutub rahulikuks kärnkonnaks ja maja lähedale istutatud tammetõrust kasvab hiigelsuur tamm, mis saja aasta pärast rõõmustab oma uue põlvkonna inimesi. ilu. Kõik need muutused on võimalikud tänu organismide võimele kasvada ja areneda. Puu ei muutu seemneks, kala ei naase muna juurde - kasvu- ja arenguprotsessid on pöördumatud. Need kaks elusaine omadust on üksteisega lahutamatult seotud ning põhinevad raku võimel jaguneda ja spetsialiseeruda.

Ripslaste ehk amööbide kasv on üksiku raku suuruse suurenemine ja selle struktuuri komplikatsioon biosünteesiprotsesside tõttu. Kuid mitmerakulise organismi kasv pole mitte ainult rakkude suuruse suurenemine, vaid ka nende aktiivne jagunemine - arvu suurenemine. Kasvukiirus, arenguomadused, suurus, milleni teatud isend võib kasvada – kõik see sõltub paljudest teguritest, sealhulgas keskkonna mõjust. Kuid kõigi nende protsesside peamine määrav tegur on pärilik teave, mis salvestatakse kromosoomide kujul iga raku tuumas. Kõik mitmerakulise organismi rakud pärinevad ühest viljastatud munarakust. Kasvuprotsessis peab iga vastloodud rakk saama geneetilise materjali täpse koopia, et organismi ühise päriliku programmiga spetsialiseeruda ja oma spetsiifilist funktsiooni täites olla terviku lahutamatu osa.

Seoses diferentseerumisega ehk eri tüüpideks jagunemisega on mitmerakulise organismi rakkude eluiga ebavõrdne. Näiteks närvirakud lõpetavad jagunemise ka loote arengu ajal ning organismi eluea jooksul saab nende arv vaid väheneda. Kui nad on tekkinud, ei jagune nad enam ega ela nii kaua, kuni kude või organ, mille osa nad on, rakud, mis moodustavad loomadel vöötlihaskudesid ja taimedes säilituskudesid. Punased luuüdi rakud jagunevad pidevalt, moodustades vererakke, mille eluiga on piiratud. Oma funktsioonide täitmisel surevad naha epiteeli rakud kiiresti, seetõttu jagunevad rakud epidermise kasvutsoonis väga intensiivselt. Kambiaalsed rakud ja kasvukoonuse rakud taimedes jagunevad aktiivselt. Mida kõrgem on rakkude spetsialiseerumine, seda madalam on nende paljunemisvõime.

Inimkehas on umbes 10 14 rakku. Iga päev sureb umbes 70 miljardit sooleepiteeli rakku ja 2 miljardit erütrotsüüti. Kõige lühema elueaga rakud on sooleepiteel, mille eluiga on vaid 1-2 päeva.

Raku elutsükkel.

Raku eluiga alates selle ilmumise hetkest jagunemisprotsessis kuni surmani või järgneva jagunemise lõpuni helistas eluring . Rakk tekib emaraku jagunemise protsessis ja kaob oma jagunemise või surma käigus. Elutsükli kestus erinevates rakkudes on väga erinev ja sõltub rakkude tüübist ja keskkonnatingimustest (temperatuur, hapniku ja toitainete kättesaadavus). Näiteks amööbi elutsükkel on 36 tundi ja bakterid võivad jaguneda iga 20 minuti järel.

Iga raku elutsükkel on sündmuste kogum, mis toimub rakus alates selle tekkimise hetkest jagunemise tulemusena kuni surmani või sellele järgneva surmani. mitoos. Elutsükkel võib hõlmata mitootilist tsüklit, mis koosneb mitoosiks valmistumisest interfaas ja jagunemine ise, samuti spetsialiseerumise etapp - diferentseerumine, mille käigus rakk täidab oma spetsiifilisi funktsioone. Interfaasi kestus on alati pikem kui jaotus ise. Näriliste sooleepiteeli rakkudes kestab interfaas keskmiselt 15 tundi ja jagunemine toimub 0,5–1 tunniga. Interfaasi ajal toimuvad rakus aktiivselt biosünteesi protsessid, rakk kasvab, moodustab organelle ja valmistub järgmiseks jagunemiseks. Kuid kahtlemata on kõige olulisem protsess, mis toimub jagunemise ettevalmistamisel interfaasis, DNA dubleerimine ().

DNA molekuli kaks heeliksit lahknevad ja mõlemal sünteesitakse uus polünukleotiidahel. DNA reduplikatsioon toimub ülima täpsusega, mille tagab komplementaarsuse põhimõte. Uued DNA molekulid on originaali absoluutselt identsed koopiad ja pärast dubleerimisprotsessi lõppu jäävad nad tsentromeeri piirkonnas seotuks. DNA molekulid, mis moodustavad kromosoomid pärast reduplikatsiooni nimetatakse kromatiidid.

Reduplitseerimisprotsessi täpsusel on sügav bioloogiline tähendus: kopeerimise rikkumine tooks kaasa päriliku teabe moonutamise ja selle tulemusena häire tütarrakkude ja kogu organismi kui terviku toimimises.

Kui DNA dubleerimist ei toimuks, siis iga raku jagunemisega väheneks kromosoomide arv poole võrra ja üsna pea ei jääks igasse rakku enam kromosoome. Küll aga teame, et mitmerakulise organismi kõigis keharakkudes on kromosoomide arv ühesugune ega muutu põlvest põlve. See püsivus saavutatakse rakkude mitootilise jagunemise kaudu.

Mitoos. Jagunemist, mille käigus toimub täpselt kopeeritud kromosoomide rangelt identne jaotus tütarrakkude vahel, mis tagab geneetiliselt identsete – samade – rakkude moodustumise, nimetatakse nn. mitoos.

Raku pooldumine. Mitoos" class="img-responsive img-thumbnail">

Riis. 57. Mitoosi faasid

Kogu mitootilise jagunemise protsess on tinglikult jagatud neljaks erineva kestusega faasiks: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas (joon. 57).

AT profaas kromosoomid hakata aktiivselt spiraliseerima - keerama ja omandama kompaktse kuju. Sellise pakendamise tulemusena muutub DNA-st info lugemine võimatuks ja RNA süntees peatub. Kromosoomide spiraliseerimine on tütarrakkude vahelise geneetilise materjali eduka eraldamise eeltingimus. Kujutage ette mõnda väikest ruumi, mille kogu maht on täidetud 46 niidiga, mille kogupikkus on sadu tuhandeid kordi suurem kui selle ruumi suurus. See on inimese raku tuum. Reduplikatsiooni käigus iga kromosoom kahekordistub ja meil on juba 92 takerdunud ahelat samas mahus. Peaaegu võimatu on neid võrdselt jaotada ilma segadusse sattumata ja rebimata. Kuid kerige need niidid pallidesse ja saate need hõlpsalt jagada kahte võrdsesse rühma - mõlemas 46 palli. Midagi sarnast juhtub mitootilise jagunemise ajal.

Profaasi lõpuks tuumamembraan laguneb ja spindli kiud venivad raku pooluste vahele - seade, mis tagab kromosoomide ühtlase jaotumise.

AT metafaas kromosoomide spiraliseerumine muutub maksimaalseks ja kompaktsed kromosoomid paiknevad raku ekvatoriaaltasandil. Selles etapis on selgelt näha, et iga kromosoom koosneb kahest õdekromatiidist, mis on ühendatud tsentromeeriga. Spindli kiud on kinnitatud tsentromeeri külge.

Anafaas voolab väga kiiresti. Tsentromeerid jagunevad kaheks ja sellest hetkest saavad õdekromatiidid iseseisvateks kromosoomideks. Tsentromeeride külge kinnitatud spindli kiud tõmbavad kromosoomid raku poolustele.

Laval telofaas raku poolustele kogunenud tütarkromosoomid lõõgastuvad ja venivad. Need muutuvad taas kromatiiniks ja muutuvad valgusmikroskoobis halvasti eristatavaks. Raku mõlema pooluse kromosoomide ümber moodustuvad uued tuumamembraanid. Moodustub kaks tuuma, mis sisaldavad samu diploidseid kromosoomide komplekte.

Riis. 58. Tsütoplasma jagunemine looma (A) ja taime (B) rakkudes

Mitoos lõpeb tsütoplasma jagunemisega. Samaaegselt kromosoomide lahknemisega jaotuvad raku organellid kahe pooluse vahel ligikaudu ühtlaselt. Loomarakkudes hakkab rakumembraan sissepoole paisuma ja rakk jaguneb ahenemise teel (joon. 58). Taimerakkudes moodustub membraan raku sees ekvatoriaaltasandil ja perifeeriasse levides jagab raku kaheks võrdseks osaks.

Mitoosi tähendus. Mitoosi tulemusena tekib kaks tütarrakku, mis sisaldavad sama arvu kromosoome, kui oli emaraku tuumas, st tekivad emarakuga identsed rakud. Normaalsetes tingimustes ei toimu mitoosi ajal geneetilises informatsioonis muutusi, seega mitootiline jagunemine säilib geneetiline stabiilsus rakud. Mitoos on mitmerakuliste organismide kasvu, arengu ja vegetatiivse paljunemise aluseks. Tänu mitoosile viiakse läbi surevate rakkude regenereerimise ja asendamise protsessid (joonis 59). Üherakulistel eukarüootidel tagab mitoos mittesugulise paljunemise.

Riis. 59. Mitoosi tähtsus: A - kasv (juure ots); B - vegetatiivne paljundamine (pärmi pungumine); B - regeneratsioon (sisaliku saba)

Vaadake üle küsimused ja ülesanded

1. Mis on raku elutsükkel?

2. Kuidas toimub DNA dubleerimine mitootilises tsüklis? Selgitage, mis on selle protsessi bioloogiline tähendus.

3. Mis on raku ettevalmistamine mitoosiks?

4. Kirjeldage järjestikku mitoosi faase.

5. Joonistage diagramm, mis illustreerib mitoosi bioloogilist tähtsust.

mõtle! Täitke!

1. Selgitage, miks mitoosi lõpulejõudmine – tsütoplasma jagunemine – toimub looma- ja taimerakkudes erinevalt.

2. Milliste taimekudede rakud jagunevad aktiivselt ja tekitavad kõiki teisi taimekudesid?

Töö arvutiga

Vaadake elektroonilist taotlust. Tutvuge materjaliga ja täitke ülesanded.

Interfaas. Nimetatakse etappi, mil rakk valmistub jagunemiseks interfaas See on jagatud mitmeks perioodiks.

Presünteetiline periood(G1) on rakutsükli pikim periood pärast rakkude jagunemist (mitoosi). Kromosoomide arv ja DNA sisaldus - 2 n 2Koos. Erinevat tüüpi rakkudes võib G1 periood kesta mitu tundi kuni mitu päeva. Sel perioodil sünteesitakse rakus aktiivselt valke, nukleotiide ja igat tüüpi RNA-d, jagunevad mitokondrid ja proplastiidid (taimedes), moodustuvad ribosoomid ja kõik ühemembraanilised organellid, raku maht suureneb, energia koguneb, ettevalmistused käivad. DNA reduplikatsiooni jaoks.

Sünteetiline periood(S) on kõige olulisem periood raku elus, mille jooksul toimub DNA dubleerimine (reduplikatsioon). S-perioodi kestus on 6-10 tundi. Samal ajal toimub kromosoomide moodustavate histooni valkude aktiivne süntees ja nende migreerumine tuuma. Perioodi lõpuks koosneb iga kromosoom kahest õdekromatiidist, mis on omavahel tsentromeeris ühendatud. Seega kromosoomide arv ei muutu (2 n) ja DNA kogus kahekordistub (4 Koos).

Postsünteetiline periood(G2) tekib pärast kromosoomi dubleerimise lõppemist. See on raku jagunemiseks ettevalmistamise periood. See kestab 2-6 tundi. Sel ajal koguneb aktiivselt energiat eelseisvaks jagunemiseks, sünteesitakse mikrotuubulite valke (tubuliine) ja regulaatorvalke, mis käivitavad mitoosi.

mitoosi vormid. Looduses on mitu mitootilise raku jagunemise varianti.

sümmeetriline mitoos. Looduses kõige levinum mitoosi vorm, mille tulemuseks on kaks identset rakku.

asümmeetriline mitoos. Mitoos, mille korral toimub tsütoplasma ebaühtlane jaotumine tütarrakkude vahel või spetsiaalsete valkude ebaühtlane jaotus - diferentseerumisfaktorid, mis määravad raku edasise saatuse pärast jagunemist.

Suletud mitoos . Mõnedel ripsloomadel, vetikatel ja seentel kulgeb mitoos tuumaümbrist hävitamata. Sel juhul võib lõhustumisspindel asuda tuumas moodustuva spetsiaalse kanali sees. Suletud mitoosi molekulaarsed mehhanismid pole siiani hästi teada.

Amitoos. Amitoos, ehk otsene jagunemine, - rakkude jagunemine ilma jagunemisspindli moodustumiseta. Interfaasiline tuum jaguneb ahenemise teel kaheks osaks. Sel juhul ei ole geneetilise materjali ühtlast jaotumist kahe tütarraku vahel. Kõige sagedamini esineb amitoos väga spetsiifiliste kudede rakkudes, mis ei pea enam edasi jagunema, vananemise, kudede degeneratsiooni ja pahaloomuliste kasvajarakkude puhul.

Tuleb märkida, et praegu usub enamik teadlasi, et kõik amitoosile omistatavad nähtused on teatud patoloogiliste protsesside kirjeldused või ebapiisavalt valmistatud mikropreparaatide ebaõige tõlgendamise tulemus. Siiski ei saa eukarüootsete rakkude tuumade jagunemise mõningaid variante omistada ei mitoosile ega meioosile. Selline on näiteks paljude ripsloomade makrotuumade jagunemine, mis toimub ilma lõhustumisspindli moodustumiseta.

Taimed

Õppekangad. Spetsiaalsete taimekudede rakud (integumentaalsed, mehaanilised, juhtivad) ei ole võimelised jagunema. Seetõttu peavad taimes olema kuded, mille ainus ülesanne on moodustada uusi rakke. Ainult neist sõltub taimede kasvuvõimalus. Need on hariduskuded ehk meristeemid (kreeka keelest. meristos- jagatav).

Kasvatuskuded ehk meristeemid koosnevad väikestest õhukeseseinalistest suuretuumalistest rakkudest, mis sisaldavad proplastiide, mitokondreid ja väikseid vakuoole, mis on valgusmikroskoobis praktiliselt eristamatud. Meristeemid tagavad taimede kasvu ja kõigi muud tüüpi kudede moodustumise. Nende rakud jagunevad mitoosi teel. Pärast iga jagunemist säilitab üks sõsarrakkudest emaraku omadused, teine ​​​​peab aga jagunemise ja liigub diferentseerumise algstaadiumisse, moodustades seejärel teatud koe rakud.

Hariduskuded taime kehas paiknevad erinevates kohtades ja seetõttu jagunevad need mitmeks rühmaks.

Apikaalne (apikaalne) meristeemid. Need asuvad aksiaalsete elundite - varre ja juure - tippudel, tagades nende elundite kasvu pikkuses. Hargnemise ajal areneb iga uus külgvõrse või -juur oma apikaalsed meristeemid.

Külg (külgmine) meristeemid. Tagage aksiaalsete elundite paksenemine. See on kambium, mis on iseloomulik seemnetaimedele ja kaheidulehelistele taimedele, ning fellogeen, mis moodustab sisekude – korgi ehk fellema.

Sisestamine (interkalaarne) meristeemid. Need asuvad teravilja varre sõlmevahe alumises osas ja noorte lehtede aluses, tagades nende elundite kasvu. Lehe- või varreosa kasvu lõppedes muutub interkalaarne meristeem püsivateks kudedeks.

Üks tähtsamaid protsesse elusorganismi individuaalses arengus on mitoos. Selles artiklis püüame lühidalt ja selgelt selgitada, millised protsessid toimuvad rakkude jagunemisel, ja räägime mitoosi bioloogilisest tähendusest.

Mõiste määratlus

10. klassi bioloogiaõpikutest teame, et mitoos on rakkude jagunemine, mille tulemusena moodustub ühest emarakust kaks sama kromosoomikomplektiga tütarrakku.

Vanakreeka keelest tõlgituna tähendab termin "mitoos" "niit". See on justkui ühenduslüli vanade ja uute rakkude vahel, milles on talletatud geneetiline kood.

Jagunemisprotsess tervikuna algab tuumast ja lõpeb tsütoplasmaga. Seda nimetatakse mitootiliseks tsükliks, mis koosneb mitoosi staadiumist ja interfaasist. Diploidse somaatilise raku jagunemise tulemusena moodustub kaks tütarrakku. Selle protsessi tõttu suureneb koerakkude arv.

Mitoosi etapid

Morfoloogiliste tunnuste põhjal jaguneb jagamisprotsess järgmisteks etappideks:

• Profaas ;

Selles etapis tuum kondenseerub, selle sees kondenseerub kromatiin, mis keerdub spiraaliks, kromosoome vaadatakse mikroskoobi all.

TOP 4 artiklitkes sellega kaasa lugesid

Ensüümide mõjul tuumad ja nende membraanid lahustuvad, selle perioodi kromosoomid on tsütoplasmas juhuslikult paigutatud. Hiljem toimub tsentrioolide eraldumine poolustele, moodustub rakkude jagunemise spindel, mille niidid kinnituvad pooluste ja kromosoomide külge.

Seda etappi iseloomustab DNA kahekordistumine, kuid kromosoomipaarid hoiavad siiski teineteisest kinni.

Enne profaasi staadiumit on taimerakul ettevalmistav faas - preprofaas. Selles etapis saab aru, milline on raku ettevalmistamine mitoosiks. Seda iseloomustab preprofaasilise tsükli, fragmosoomide ja mikrotuubulite moodustumine tuuma ümber.

• prometafaas ;

Selles etapis hakkavad kromosoomid liikuma ja suunduvad lähima pooluse poole.

Paljudes õpikutes on eel- ja prometofaasi nimetatud profaasi etapiks.

• metafaas ;

Algstaadiumis paiknevad kromosoomid spindli ekvatoriaalses osas, nii et pooluste rõhk mõjub neile ühtlaselt. Selles etapis kasvab spindli mikrotuubulite arv pidevalt ja uueneb.

Kromosoomid reastuvad paarikaupa spiraalina piki spindli ekvaatorit ranges järjekorras. Kromatiidid eralduvad järk-järgult, kuid hoiavad siiski spindli keermetest kinni.

• Anafaas ;

Selles etapis toimub kromatiidide pikenemine, mis spindli keermete kokkutõmbumisel lahknevad järk-järgult pooluste suunas. Moodustuvad tütarkromosoomid.

Ajaliselt on see kõige lühem faas. Õdekromatiidid eralduvad järsku ja liiguvad erinevatele poolustele.

• Telofaas ;

See on jagunemise viimane faas, mil kromosoomid pikenevad ja iga pooluse lähedale moodustub uus tuumaümbris. Spindli moodustanud niidid hävivad täielikult. Selles etapis tsütoplasma jaguneb.

Viimase etapi lõpuleviimine langeb kokku emaraku jagunemisega, mida nimetatakse tsütokineesiks. Selle protsessi läbimisest sõltub, kui palju rakke jagunemise ajal moodustub, neid võib olla kaks või rohkem.

Riis. 1. Mitoosi etapid

Mitoosi tähendus

Rakkude jagunemise protsessi bioloogiline tähtsus on vaieldamatu.

• Tänu temale on võimalik säilitada pidev kromosoomide komplekt.
• Identse raku reprodutseerimine on võimalik ainult mitoosi teel. Nii asendatakse naharakud, sooleepiteel, punased verelibled, mille elutsükkel on vaid 4 kuud.
• Kopeerimine ja seega ka geneetilise informatsiooni säilitamine.
• Rakkude arengu ja kasvu tagamine, mille tõttu moodustub üherakulisest sügootist paljurakuline organism.
• Sellise jaotuse abil on mõnes elusorganismis võimalik kehaosade taastumine. Näiteks taastatakse meritähe kiired.

Riis. 2. Meritähe regenereerimine

• Mittesugulise paljunemise tagamine. Näiteks hüdra pungumine, samuti taimede vegetatiivne paljundamine.

Riis. 3. Hydra Budding

Mida me õppisime?

Rakkude jagunemist nimetatakse mitoosiks. Tänu temale kopeeritakse ja salvestatakse raku geneetiline informatsioon. Protsess toimub mitmes etapis: ettevalmistav faas, profaas, metafaas, anafaas, telofaas. Selle tulemusena moodustuvad kaks tütarrakku, mis on täiesti sarnased algse emarakuga. Looduses on mitoosi tähtsus suur, kuna see võimaldab ühe- ja mitmerakuliste organismide arengut ja kasvu, teatud kehaosade taastumist ja mittesugulist paljunemist.

Teemaviktoriin

Aruande hindamine

Keskmine hinne: 4.6. Kokku saadud hinnanguid: 296.

Raku elutsükkel

Rakkude eksisteerimise mustrid ajas

Raku paljunemisvõime on elusolendite üks põhiomadusi. Rakkude jagunemine on embrüogeneesi ja regeneratsiooni aluseks.

Sisu moodustavad korrapärased muutused raku struktuursetes ja funktsionaalsetes omadustes aja jooksul raku elutsükkel (rakutsükkel). Rakutsükkel on raku eksisteerimise periood alates selle tekkimise hetkest emaraku jagunemise teel kuni tema enda jagunemiseni või surmani.

Rakutsükli oluline komponent on mitootiline (proliferatiivne) tsükkel- omavahel seotud ja ajas koordineeritud sündmuste kompleks, mis toimub raku jagunemiseks ettevalmistamise protsessis ja jagunemise enda käigus. Lisaks sisaldab elutsükkel lahtri täitmise periood mitmerakuline organism spetsiifilisi funktsioone samuti puhkeperioodid. Puhkeperioodidel ei ole raku otsene saatus kindlaks määratud: see võib alustada mitoosiks valmistumist või alustada spetsialiseerumist teatud funktsionaalses suunas.

Mitootilise tsükli kestus on enamikul rakkudel 10-50 tundi.Selle väärtus varieerub oluliselt: bakteritel on see 20-30 minutit, kingal 1-2 korda päevas, amööbil umbes 1,5 päeva. Tsükli kestust reguleeritakse kõigi selle perioodide kestuse muutmisega. Mitmerakulistel rakkudel on ka erinev võime jaguneda. Varajases embrüogeneesis jagunevad nad sageli ja täiskasvanud organismis enamasti kaotavad nad selle võime, kui nad spetsialiseeruvad. Kuid isegi täieliku arengu saavutanud organismis peavad paljud rakud jagunema, et asendada kulunud rakke, mis pidevalt eralduvad, ja lõpuks on haavade paranemiseks vaja uusi rakke.

Seetõttu peab mõnes rakupopulatsioonis jagunemine toimuma kogu elu jooksul. Seda arvestades saab kõik rakud jagada kolm kategooriat:

1. Kõrgemate selgroogsete kehas ei jagune kõik rakud pidevalt. On spetsialiseeritud rakke, mis on kaotanud jagunemisvõime (neutrofiilid, basofiilid, eosinofiilid, närvirakud). Lapse sünni ajaks jõuavad närvirakud väga spetsialiseerunud seisundisse, kaotades jagunemisvõime.Ontogeneesi käigus nende arv pidevalt väheneb. Sellel asjaolul on üks hea külg; kui närvirakud jaguneksid, siis kõrgemad närvifunktsioonid (mälu, mõtlemine) oleksid häiritud.

2. Teine rakkude kategooria on samuti väga spetsialiseerunud, kuid nende pideva deskvamatsiooni tõttu asendatakse need uutega ja seda funktsiooni täidavad sama liini rakud, kuid pole veel spetsialiseerunud ega ole kaotanud jagunemisvõimet. Neid rakke nimetatakse uuenevateks. Näiteks võib tuua sooleepiteeli pidevalt uuenevad rakud, vereloome rakud. Spetsialiseerimata rakkudest võivad tekkida isegi luukoe rakud (seda võib täheldada luumurdude reparatiivse regenereerimise ajal). Spetsialiseerimata rakkude populatsioone, mis säilitavad jagunemisvõime, nimetatakse tavaliselt tüvirakkudeks.

3. Kolmas kategooria rakud on erand, kui kõrgelt spetsialiseerunud rakud võivad teatud tingimustel siseneda mitootilisse tsüklisse. Me räägime rakkudest, mida iseloomustab pikk eluiga ja kus pärast täielikku kasvu toimub rakkude jagunemine harva. Näiteks hepatotsüüdid. Aga kui katseloomalt eemaldada 2/3 maksast, siis vähem kui kahe nädalaga taastub see endisele suurusele. Nii on ka hormoone tootvate näärmete rakkudega: tavatingimustes on neist vaid vähesed võimelised paljunema ja muutunud tingimustes võib enamik neist hakata jagunema.

Mitootilise tsükli kahe peamise sündmuse järgi eristatakse seda paljunemisvõimeline ja jagamine vastavad faasid interfaas ja mitoos klassikaline tsütoloogia.

Interfaasi algses segmendis (eukarüootides 8-10 tundi) (postmitootiline, presünteetiline või G 1 periood) taastatakse faasidevahelise raku organisatsiooni tunnused, telofaasis alanud tuuma moodustumine on lõpule viidud. Märkimisväärne (kuni 90%) valku siseneb tsütoplasmast tuuma. Tsütoplasmas, paralleelselt ultrastruktuuri ümberkorraldamisega, intensiivistub valkude süntees. See aitab kaasa rakumassi kasvule. Kui tütarrakk peab sisenema järgmisse mitoositsüklisse, muutuvad sünteesid suunatuks: tekivad DNA keemilised prekursorid, ensüümid, mis katalüüsivad DNA reduplikatsioonireaktsiooni ja sünteesitakse valk, mis selle reaktsiooni käivitab. Seega viiakse läbi interfaasi järgmise perioodi - sünteetilise - ettevalmistamise protsessid. Rakkudel on diploidne kromosoomide komplekt 2n ja 2c geneetilise materjali DNA (raku geneetiline valem).

AT sünteetiline või S-periood (6-10 h) raku pärandmaterjali hulk kahekordistub. Väheste eranditega reduplikatsioon(mõnikord viidatakse selle terminiga DNA dubleerimisele replikatsioon, tähtajast lahkumine reduplikatsioon tähistamaks kromosoomide kahekordistumist.) DNA viiakse läbi poolkonservatiivsel viisil. See seisneb DNA heeliksi lahknemises kaheks ahelaks, millele järgneb komplementaarse ahela süntees nende mõlema lähedal. Tulemuseks on kaks identset mähist. Ema omadega komplementaarsed DNA molekulid moodustuvad eraldi fragmentidena kogu kromosoomi pikkuses, pealegi mitte-sünkroonselt (asünkroonselt) sama kromosoomi erinevates osades, aga ka erinevates kromosoomides. Seejärel pakid (replikatsiooniühikud - replikonid) vastmoodustunud DNA "ristseotud" üheks makromolekuliks. Inimese rakus on üle 50 000 replikoni. Igaüks neist on umbes 30 µm. Nende arv muutub ontogeneesis. DNA replikatsiooni tähendus replikonide abil selgub järgmistest võrdlustest. DNA sünteesi kiirus on 0,5 µm/min. Sel juhul peaks inimese ühe kromosoomi umbes 7 cm pikkuse DNA ahela reduplikatsioon kestma umbes kolm kuud. Nimetatakse kromosoomide piirkondi, kus süntees algab alguspunktid. Võib-olla on need faasidevaheliste kromosoomide kinnituskohad tuumaümbrise sisemembraaniga. Võib eeldada, et üksikute fraktsioonide DNA, mida arutatakse allpool, replitseeritakse S-perioodi rangelt määratletud faasis. Seega enamik rRNA geene kahekordistab perioodi alguses DNA. Reduplikatsiooni käivitab tsütoplasmast tuuma sisenev signaal, mille olemus pole selge. DNA sünteesile replikonis eelneb RNA süntees. Interfaasi S-perioodi läbinud rakus sisaldavad kromosoomid topeltkogust geneetilist materjali. Koos DNA-ga moodustuvad sünteesiperioodil intensiivselt RNA ja valk ning histoonide arv on rangelt kahekordistunud.

Ligikaudu 1% loomaraku DNA-st asub mitokondrites. Mitteoluline osa mitokondriaalsest DNA-st replitseerub sünteesiperioodil, põhiosa aga interfaasi sünteesijärgsel perioodil. Samas on teada, et mitokondrite eluiga näiteks maksarakkudes on 10 päeva. Arvestades, et hepatotsüüdid jagunevad normaalsetes tingimustes harva, tuleks eeldada, et mitokondriaalse DNA reduplikatsioon võib toimuda sõltumata mitootilise tsükli etappidest. Iga kromosoom koosneb kahest õdekromatiidist ( 2n), sisaldab DNA-d 4c.

Sünteesiperioodi lõpust mitoosi alguseni kulub ajavahemik postsünteetiline (premitootiline), või G 2 - periood interfaas ( 2n ja 4c) (3-6 tundi). Seda iseloomustab intensiivne RNA ja eriti valkude süntees. Tsütoplasma massi kahekordistumine on lõpetatud võrreldes interfaasi algusega. See on vajalik raku mitoosi sisenemiseks. Osa moodustunud valkudest (tubuliine) kasutatakse hiljem spindli mikrotuubulite ehitamiseks. Sünteetilised ja postsünteetilised perioodid on otseselt seotud mitoosiga. See võimaldab teil neid erilisel interfaasiperioodil esile tõsta - eelfaas.

Olemas kolme tüüpi raku jagunemine: mitoos, amitoos, meioos.