Mitoz bölünmenin ardışık evreleri nelerdir? Mitoz nedir ve mitozun profazında hangi süreç gerçekleşir? Testler ve ödevler

G1 fazı, mitoz sırasında keskin bir şekilde yavaşlayan yoğun biyosentez süreçlerinin yeniden başlamasıyla karakterize edilir. Kısa bir zaman sitokinez tamamen durur. Toplam protein içeriği bu aşamada sürekli olarak artar. Çoğu hücre için G1 aşamasında kısıtlama noktası adı verilen kritik bir nokta vardır. Geçişi sırasında hücrede iç değişiklikler meydana gelir ve bundan sonra hücrenin sonraki tüm aşamalardan geçmesi gerekir. Hücre döngüsü. S ve G2 fazları arasındaki sınır, bir S fazı aktivatörü olan bir maddenin ortaya çıkmasıyla belirlenir.

G2 fazı, hücrenin mitoz başlangıcına hazırlanma dönemi olarak kabul edilir. Süresi diğer dönemlere göre daha kısadır. İçinde fisyon proteinlerinin (tubulin) sentezi meydana gelir ve kromatin yoğunlaşmasına katılan proteinlerin fosforilasyonu gözlenir.

Profaz sırasında iki paralel süreç meydana gelir. Bu, kromatinin kademeli yoğunlaşması, açıkça görülebilen kromozomların ortaya çıkması ve nükleolusun parçalanmasının yanı sıra, kromozomların yavru hücreler arasında doğru dağılımını sağlayan bir iğ oluşumudur. Bu iki süreç, profaz boyunca devam eden ve yalnızca sonunda yok olan nükleer zarf tarafından uzaysal olarak ayrılır. Çoğu hayvan ve bazı bitki hücrelerinde mikrotübül organizasyonunun merkezi, hücre merkezi veya sentrozomdur. Bir fazlar arası hücrede çekirdeğin yanında bulunur. Sentrozomun orta kısmında, malzemesine birbirine dik açılarla daldırılmış iki merkezcil vardır. Protein tübülinin oluşturduğu çok sayıda tüp, sentrozomun çevresel kısmından uzanır. Ayrıca fazlar arası hücrede de bulunurlar ve içinde bir hücre iskeleti oluştururlar. Mikrotübüller çok hızlı bir araya gelme ve sökülme aşamasındadır. Kararsızlar ve dizileri sürekli güncelleniyor. Örneğin in vitro kültürdeki fibroblast hücrelerinde mikrotübüllerin ortalama ömrü 10 dakikadan azdır. Mitozun başlangıcında sitoplazmanın mikrotübülleri parçalanır ve ardından restorasyonları başlar. İlk olarak, perinükleer bölgede belirerek parlak bir yapı (bir yıldız) oluştururlar. Oluşumunun merkezi sentrozomdur. Mikrotübüller polar yapılardır çünkü oluştukları tübülin molekülleri belirli bir şekilde yönlendirilmiştir. Bir ucu diğer ucuna göre üç kat daha hızlı uzuyor. Hızlı büyüyen uçlara artı uçlar, yavaş büyüyen uçlara eksi uçlar denir. Ayrıca uçlar büyüme yönünde öne doğru yönlendirilmiştir. Centriole, yaklaşık 0,2 µm kalınlığında ve 0,4 µm uzunluğunda küçük silindirik bir organeldir. Duvarı dokuz grup üçlü tübülden oluşur. Üçlüde bir tüp tamdır ve ona bitişik olan iki tüp eksiktir. Her üçlü merkez eksene doğru eğilir. Bitişik üçlüler çapraz bağlantılar ile birbirine bağlanır. Yeni merkezciller yalnızca mevcut olanların kopyalanmasıyla ortaya çıkar. Bu süreç S fazındaki DNA sentezi zamanına denk gelir. G1 döneminde bir çift oluşturan merkezciller birkaç mikron kadar birbirinden ayrılır. Daha sonra, merkezcillerin her birinin orta kısmında, dik açıyla bir yavru merkezcil inşa edilir. Kız sentriyollerin büyümesi G2 aşamasında tamamlanır, ancak bunlar hala tek bir sentrozomal malzeme kütlesine daldırılmıştır. Profazın başlangıcında, her bir merkezcil çifti, bir yıldız olan radyal bir mikrotübül demetinin uzandığı ayrı bir sentrozomun parçası haline gelir. Oluşan yıldızlar çekirdeğin iki yanında birbirinden uzaklaşarak fisyon milinin kutupları haline gelir.

Prometafaz, nükleer zarfın, EPS parçalarından ayırt edilemeyen membran parçalarına hızla parçalanmasıyla başlar. Kromozomlar ve iğler tarafından hücre çevresine kaydırılırlar. Kromozomların sentromerlerinde bir protein kompleksi oluşur. elektronik fotoğraflar katmanlı üç katmanlı bir yapıya benziyor - kinetochore. Her iki kromatid de bir kinetokor taşır; iş milinin protein mikrotübülleri bu kinetokora bağlanır. Moleküler genetik yöntemleri kullanılarak kinetokorların spesifik tasarımını belirleyen bilginin sentromer bölgesindeki DNA nükleotid dizisinde yer aldığı bulunmuştur. Kromozom kinetokorlarına bağlı iğ mikrotübülleri çok önemli bir rol oynar; ilk olarak, her bir kromozomu iğ ile ilgili olarak, iki kinetokoru hücrenin zıt kutuplarına bakacak şekilde yönlendirirler. İkincisi, mikrotübüller kromozomları, sentromerleri hücrenin ekvator düzleminde olacak şekilde hareket ettirir. Memeli hücrelerinde bu işlem 10 ila 20 dakika kadar sürer ve prometafazın sonunda tamamlanır. Her bir kinetokora bağlı mikrotübüllerin sayısı kişiden kişiye değişir. farklı şekiller. İnsanlarda 20 ila 40, mayada - 1 vardır. Mikrotübüllerin artı uçları kromozomlarla ilişkilidir. Mil, kinetochore mikrotübüllerine ek olarak, zıt kutuplardan uzanan ve ekvatorda özel proteinlerle birbirine dikilen polar mikrotübülleri de içerir. Sentrozomdan uzanan ve iğde yer almayan mikrotübüllere astral adı verilir ve bir yıldız oluştururlar.

Metafaz. Mitoz bölünmenin önemli bir kısmını kaplar. İki özelliğiyle kolayca tanınır: iş milinin bipolar yapısı ve metafaz kromozom plakası. Bu nispeten stabil bir hücre durumudur; birçok hücre, iğ tüplerini depolimerize eden maddelerle tedavi edilirse birkaç saat veya gün boyunca metafazda bırakılabilir. Ajan çıkarıldıktan sonra mitotik iğ iyileşebilir ve hücre mitozu tamamlayabilir.

Anafaz, tüm kromozomların her biri kendi kinetokoruna sahip olan kardeş kromatidlere hızlı ve eş zamanlı bölünmesiyle başlar. Kromozomların kromatidlere bölünmesi, sentromer bölgesindeki DNA replikasyonu ile ilişkilidir. Bu kadar küçük bir alanın kopyalanması birkaç saniye içinde gerçekleşir. Anafazın başlamasına yönelik sinyal sitozolden gelir ve kalsiyum iyonlarının konsantrasyonunda kısa süreli hızlı 10 kat artışla ilişkilidir. Elektron mikroskobu, kalsiyum açısından zengin membran keseciklerinin iğ kutuplarında biriktiğini gösterdi. Anafaz sinyaline yanıt olarak kardeş kromatitler kutuplara doğru hareket etmeye başlar. Bu, ilk olarak kinetochore tüplerinin kısalması (anafaz A) ve daha sonra polar mikrotübüllerin uzaması (anafaz B) ile ilişkili olarak kutupların birbirinden ayrılmasıyla ilişkilidir. Zehirlere karşı farklı hassasiyetlerinin de gösterdiği gibi, süreçler nispeten bağımsızdır. Farklı organizmalarda anafaz A ve anafaz B'nin nihai kromozom ayrımına katkısı farklıdır. Örneğin memeli hücrelerinde anafaz B, anafaz A'dan sonra başlar ve iş mili metafazdan 1,5-2 kat daha uzun bir uzunluğa ulaştığında sona erer. Tek hücrelilerde anafaz B baskındır ve iş milinin 15 kat uzamasına neden olur. Kinetokor tüplerinin kısalması depolimerizasyonları yoluyla gerçekleşir. Alt birimler artı uçtan kaybolur, yani. kinetochore tarafından, sonuç olarak kinetochore kromozomla birlikte direğe doğru hareket eder. Kutup mikrotübüllerine gelince. Daha sonra anafazda kutuplar birbirinden uzaklaştıkça birleşir ve uzarlar. Anafazın sonunda kromozomlar hücrenin kutuplarında tamamen iki özdeş gruba ayrılır.

Nükleer ve sitoplazmik bölünmeler birbiriyle ilişkilidir. Mitotik iğ önemli bir rol oynar. Zaten anafazda olan hayvan hücrelerinde, iş mili ekvatorunun düzleminde bir yarılma karık belirir. Mitotik milin uzun eksenine dik açılarla döşenir. Karık oluşumu, hücre zarının altında bulunan kasılma halkasının aktivitesinden kaynaklanır. En ince ipliklerden - aktin filamentlerinden oluşur. Kasılma halkası, hücreye yerleştirilen ince bir cam iğneyi bükmeye yetecek güce sahiptir. Oluk derinleştikçe kasılma halkasının kalınlığı artmaz çünkü yarıçapı azaldıkça bazı filamentler kaybolur. Sitokinez tamamlandıktan sonra kasılma halkası tamamen parçalanır ve yarılma oluğu bölgesindeki plazma zarı büzülür. Bir süre, yeni oluşan hücrelerin temas bölgesinde, sıkı bir şekilde paketlenmiş mikrotübüllerin kalıntıları kalır. İÇİNDE bitki hücreleri Sert bir hücre duvarına sahip olan sitoplazma, yavru hücreler arasındaki sınırda yeni bir duvarın oluşmasıyla bölünür. Bitki hücrelerinde kasılma halkası yoktur. Hücrenin ekvator düzleminde, büyüyen hücre plakası ana hücrenin plazma zarına ulaşana kadar yavaş yavaş hücrenin merkezinden çevresine doğru genişleyen bir fragmoplast oluşur. Membranlar birleşerek ortaya çıkan hücreleri tamamen ayırır.

Mitoz (karyokinez, dolaylı bölünme) insan, hayvan ve bitki hücrelerinin çekirdeğinin bölünmesi ve ardından hücre sitoplazmasının bölünmesi sürecidir. Hücre çekirdeğinin bölünmesi sürecinde (bkz.), birkaç aşama ayırt edilir. Hücre bölünmesi (fazlar arası) arasındaki dönemde bulunan çekirdekte (bkz.) genellikle ince, uzun (Şekil, a), iç içe geçmiş ipliklerle temsil edilir; Nükleer membran ve nükleolus açıkça görülebilir.

Çekirdek açık farklı aşamalar mitoz: a - fazlar arası bölünmeyen çekirdek; b - d - faz aşaması; d - metafaz aşaması; e - anafaz aşaması; g ve h - telofaz aşaması; ve - iki yavru çekirdeğin oluşumu.

Mitozun ilk aşamasında, sözde profazda, kromozomlar açıkça görünür hale gelir (Şekil, b-d), kısalır ve kalınlaşır, her kromozom boyunca, onu birbirine tamamen benzer iki parçaya bölen bir boşluk belirir. her kromozom çift görünür. Mitozun bir sonraki aşamasında - metafaz, nükleer membran tahrip olur, nükleolus çözülür ve kromozomlar kendilerini hücrenin sitoplazmasında bulunur (Şekil, e). Tüm kromozomlar ekvator boyunca tek sıra halinde düzenlenir ve ekvator plakası (yıldız aşaması) adı verilen kısmı oluşturur. Sentrozom da değişikliklere uğrar. Hücrenin kutuplarına doğru birbirinden ayrılan iki parçaya bölünmüştür, aralarında bikonik bir akromatin mili oluşturan iplikler oluşur (Şekil e. f).

Mitoz (Yunan mitosundan - iplik), sonuçta ortaya çıkan iki yavru hücre arasında çift sayıda kromozomun eşit dağılımından oluşan dolaylı bir hücre bölünmesidir (Şekil). Mitoz süreci iki tür yapıyı içerir: kromozomlar ve hücre merkezleri ve bir iş mili içeren akromatin aparatı (bkz. Hücre).

Fazlar arası çekirdeğin ve mitozun çeşitli aşamalarının şematik gösterimi: 1 - fazlar arası; 2 - faz; 3 - prometafaz; 4 ve 5 - metafaz (4 - ekvatordan görünüm, 5 - hücre kutbundan görünüm); 6 - anafaz; 7 - telofaz; 8 - geç telofaz, nükleer yeniden yapılanmanın başlangıcı; 9 - interfazın başlangıcındaki yavru hücreler; Kuzeybatı - nükleer zarf; YAK - nükleolus; XP - kromozomlar; C - merkezcil; B - iş mili.

Mitozun ilk aşaması - profaz - ince filamentlerin - kromozomların hücre çekirdeğinde ortaya çıkmasıyla başlar (bkz.). Her bir profaz kromozomu, uzunluk olarak birbirine yakın iki kromatitten oluşur; bunlardan biri ana hücrenin kromozomudur, diğeri ise DNA'sının interfazda (iki mitoz arasındaki duraklama) ana kromozomun DNA'sına çoğaltılması nedeniyle yeni oluşur. Profaz ilerledikçe kromozomlar spiral şeklinde kıvrılarak onların kısalmasına ve kalınlaşmasına neden olur. Profazın sonunda nükleolus kaybolur. Profazda akromatin aparatının gelişimi de meydana gelir. Hayvan hücrelerinde hücre merkezleri (sentriyoller) çatallanır; etraflarında, sitoplazmada ışığı güçlü bir şekilde kıran bölgeler (merkez küreler) belirir. Bu oluşumlar zıt yönlerde ayrılmaya başlar ve profazın sonunda hücrenin iki kutbunu oluşturur ve bu zamana kadar genellikle küresel bir şekil alır. Hücrelerde yüksek bitkiler sentriyoller yoktur.

Prometafaz, nükleer membranın kaybolması ve hücrede iğ şeklinde filamentli bir yapının (akromatin iğ) oluşması, bazı ipliklerin akromatin aparatının kutuplarını (bölgelerarası iplikler) ve diğerlerinin - her birini birbirine bağlamasıyla karakterize edilir. hücrenin zıt kutuplarına sahip iki kromatid (iplikleri çeker). Profaz çekirdeğinde rastgele yer alan kromozomlar, profaz çekirdeğine doğru hareket etmeye başlar. merkezi bölge Milin ekvator düzleminde bulundukları hücreler (metakinez). Bu aşamaya metafaz denir.

Anafaz sırasında, her bir kromatid çiftinin ortakları, çeken iğ ipliklerinin kasılması nedeniyle hücrenin zıt kutuplarına ayrılır. Bu andan itibaren her kromatit bir yavru kromozomun adını alır. Kutuplara ayrılan kromozomlar, mitozun bir sonraki aşaması olan telofazın karakteristiği olan kompakt gruplar halinde toplanır. Bu durumda kromozomlar yavaş yavaş sönmeye başlar, yoğun yapılarını kaybederler; etraflarında nükleer bir zarf beliriyor - nükleer yeniden yapılanma süreci başlıyor. Yeni çekirdeklerin hacmi artar ve içlerinde nükleoller belirir (interfazın başlangıcı veya "dinlenme çekirdeğinin" aşaması).

Bir hücrenin nükleer maddesinin ayrılma sürecine - karyokinez - sitoplazmanın ayrılması (bkz.) - sitokinez eşlik eder. Telofazdaki hayvan hücrelerinde, ekvator bölgesinde, derinleştikçe orijinal hücrenin sitoplazmasının iki parçaya bölünmesine yol açan bir daralma görülür. Bitki hücrelerinde, ekvator düzleminde, iki yeni hücre gövdesini birbirinden ayıran, endoplazmik retikulumun küçük vakuollerinden bir hücre septumu oluşur.

Prensip olarak mitoza yakın endomitozdur, yani hücrelerdeki kromozom sayısını ikiye katlama işlemi, ancak çekirdekleri ayırmadan. Endomitozun ardından, amitoz adı verilen çekirdek ve hücrelerin doğrudan bölünmesi meydana gelebilir.

Ayrıca bkz. Karyotip, Hücre çekirdeği.

Vücudumuzda her gün fark edilmeyen şeyler oluyor. insan gözü ve bilinç değişir: Vücudun hücreleri birbirleriyle madde alışverişinde bulunur, proteinleri ve yağları sentezler, yok edilir ve bunların yerine yenileri yaratılır.

Bir kişi yemek pişirirken yanlışlıkla elini keserse, birkaç gün sonra yara iyileşir ve yerinde sadece beyazımsı bir yara izi kalır; birkaç haftada bir cildimiz tamamen değişir; sonuçta her birimiz bir zamanlar küçücük bir hücreydik ve onun tekrar tekrar bölünmesiyle oluşmuştuk.

Bütün bunların kalbinde en önemli süreçler Onsuz yaşamın imkansız olacağı mitoz yatıyor. Ona verebilirsin kısa çözünürlüklü: Mitoz (karyokinez olarak da bilinir), orijinal genetik yapıya uyan iki hücre üreten dolaylı bir hücre bölünmesidir.

Mitozun biyolojik önemi ve rolü

Mitoz tipik olarak çekirdekte bulunan bilgilerin DNA molekülleri şeklinde kopyalanmasıyla karakterize edilir. genetik Kod Mayoz bölünmeden farklı olarak hiçbir değişiklik yapılmaz, bu nedenle ana hücreden, onunla tamamen aynı, aynı özelliklere sahip iki yavru hücre oluşur.

Dolayısıyla mitozun biyolojik anlamı, genetik değişmezliği ve hücre özelliklerinin sabitliğini korumaktır.

Mitotik bölünme geçiren hücreler, tüm organizmanın yapısı hakkında genetik bilgi içerir, dolayısıyla tek bir hücreden gelişmesi oldukça mümkündür. Bitkilerin vejetatif çoğalmasının temeli budur: Bir patates yumrusunu veya menekşeden koparılmış bir yaprağı alıp uygun koşullara yerleştirirseniz, bütün bir bitkiyi yetiştirebileceksiniz.

İÇİNDE tarım Verimin, doğurganlığın, zararlılara karşı direncin ve çevre koşullarının sabit tutulması önemlidir, bu nedenle mümkün olduğunca bitki çoğaltmasında bitkisel yöntemin neden kullanıldığı açıktır.

Ayrıca mitozun yardımıyla yenilenme süreci meydana gelir - hücrelerin ve dokuların değiştirilmesi. Vücudun bir kısmı hasar gördüğünde veya kaybolduğunda hücreler aktif olarak bölünmeye başlar ve kaybedilenlerin yerini alır.

Tatlı suda yaşayan küçük bir selenterat hayvanı olan hidranın yenilenmesi özellikle etkileyicidir.

Hidranın uzunluğu birkaç santimetredir, vücudun bir ucunda alt tabakaya bağlandığı bir taban, diğer ucunda ise yiyecekleri yakalamaya yarayan dokunaçlar vardır.

Vücudu birkaç parçaya bölerseniz, orantıları ve şekli korurken her biri eksik parçayı geri yükleyebilecektir.

Ne yazık ki organizma ne kadar karmaşıksa, yenilenmesi de o kadar zayıf oluyor, dolayısıyla insanlar da dahil olmak üzere daha gelişmiş hayvanlar böyle bir şeyi hayal bile edemeyebilir.

Mitozun aşamaları ve şeması

Bir hücrenin tüm yaşamı aşağıdaki sırayla altı aşamaya ayrılabilir:

Büyütmek için tıklayın

Üstelik bölme işleminin kendisi de son beşten oluşuyor.

Mitoz kısaca şu şekilde anlatılabilir: Hücre madde oluşturup biriktirir, DNA çekirdekte iki katına çıkar, kromozomlar sitoplazmaya girerek spiralleşmeden önce hücrenin ekvatoruna yerleşir ve şu şekilde ayrılırlar. Yavru kromozomların iğ iplikleri yardımıyla kutuplara taşınması.

Ana hücrenin tüm organelleri yaklaşık olarak ikiye bölündükten sonra iki yavru hücre oluşur. Genetik yapıları aynı kalır:

• 2n, eğer orijinal olan diploit ise;
• n orijinal olanın haploid olması durumunda.

Şunu belirtmekte yarar var: V insan vücudu Cinsiyet hücreleri hariç tüm hücreler çift kromozom seti içerir (bunlara somatik denir), bu nedenle mitoz yalnızca diploid formda meydana gelir.

Haploid mitoz, bitki hücrelerinde, özellikle gametofitlerde, örneğin kalp şeklinde bir plaka şeklinde bir eğrelti otu filizinde ve yosunlardaki yapraklı bitkilerde doğaldır.

Mitozun genel şeması şu şekilde gösterilebilir:

Fazlar arası

Mitozdan önce uzun bir hazırlık (interfaz) gelir ve bu nedenle böyle bir bölünmeye dolaylı denir.

Bu aşamada hücrenin gerçek yaşamı gerçekleşir. Proteinleri, yağları ve ATP'yi sentezler, depolar, büyütür ve sonraki bölünme için organel sayısını artırır.

Şunu belirtmekte yarar var: Hücreler yaşamlarının yaklaşık %90'ını interfaz halinde geçirir.

Aşağıdaki sırayla üç aşamadan oluşur: presentetik (veya G1), sentetik (S) ve postsentetik (G2).

Presentetik dönemde, hücrenin ana büyümesi ve gelecekteki bölünme için ATP'de enerji birikmesi meydana gelir; kromozom seti 2n2c'dir (burada n, kromozom sayısı ve c, DNA moleküllerinin sayısıdır). Sentetik dönemin en önemli olayı DNA'nın iki katına çıkması (ya da kopyalanması ya da çoğaltılması) idi.

Bu durum şu şekilde gerçekleşir: Karşılık gelen azotlu bazlar (adenin - timin ve guanin - sitozin) arasındaki bağlar özel bir enzim yardımıyla kırılır ve ardından tek zincirlerin her biri, tamamlayıcılık kuralına göre çift zincire tamamlanır. Bu süreç aşağıdaki diyagramda gösterilmektedir:

Böylece kromozom seti 2n4c olur, yani iki kromatidli kromozom çiftleri ortaya çıkar.

Sentetik sonrası faz arası dönemde, mitotik bölünme için son hazırlık gerçekleşir: organellerin sayısı artar ve merkezciller de iki katına çıkar.

Profaz

Profazın başladığı ana süreç, kromozomların spiralleşmesi (veya bükülmesidir). Daha kompakt, daha yoğun hale gelirler ve sonunda en sıradan mikroskopla bile görülebilirler.

Daha sonra hücrenin farklı kutuplarında bulunan mikrotübüllere sahip iki merkezden oluşan bir bölünme mili oluşur. Genetik set, malzemenin şeklindeki değişikliğe rağmen aynı kalır - 2n4c.

Prometafaz

Prometafaz, profazın devamıdır. Ana olayı, kromozomların sitoplazmaya girmesi ve eski çekirdeğin bölgesinde yer alması sonucu nükleer zarın tahrip edilmesidir. Daha sonra iş milinin ekvator düzlemindeki bir çizgiye yerleştirilirler ve bu noktada prometafaz tamamlanır. Kromozom seti değişmez.

Metafaz

Metafaz sırasında kromozomlar tamamen spiralleşir, bu nedenle genellikle bu aşamada incelenir ve sayılırlar.

Daha sonra mikrotübüller, hücrenin ekvatorunda bulunan kromozomların kutuplarından "uzar" ve farklı yönlere çekilmeye hazır şekilde onlara katılır.

Anafaz

Mikrotübüllerin uçları kromozoma farklı taraflardan bağlandıktan sonra eş zamanlı ıraksama meydana gelir. Her kromozom iki kromatide "ayrılır" ve o andan itibaren bunlara yavru kromozomlar denir.

Mil iplikleri kısalır ve yavru kromozomları hücrenin kutuplarına çeker; kromozom seti toplamı 4n4c ve her kutupta - 2n2c olur.

Telofaz

Telofaz mitotik hücre bölünmesini tamamlar. Despiralizasyon meydana gelir - kromozomların çözülmesi, onları kendilerinden bilgi okunabilecek bir forma getirme. Nükleer zarlar yeniden oluşturulur ve gereksiz olduğu için fisyon mili yok edilir.

Telofaz, sitoplazma ve organellerin ayrılması, yavru hücrelerin birbirinden ayrılması ve her birinde hücre zarının oluşmasıyla sona erer. Artık bu hücreler tamamen bağımsızdır ve her biri yaşamın ilk aşaması olan ara aşamaya yeniden girer.

Çözüm

Biyolojide bu konuya çok dikkat edilir, okul derslerinde öğrenciler mitoz yardımıyla tüm ökaryotik organizmaların çoğaldığını, büyüdüğünü, hasardan kurtulduğunu ve onsuz tek bir hücre yenilenmesi veya yenilenmesinin gerçekleşemeyeceğini anlamalıdır.

Önemli olan mitozun, genlerin nesiller boyunca sabit kalmasını ve dolayısıyla kalıtımın altında yatan özelliklerin sabit kalmasını sağlamasıdır.

Bir memeli hücresine özgü mitoz ve sitokinezin zaman süreci. için kesin sayılar farklı hücreler farklıdır. Sitokinez anafazda başlar ve kural olarak sona erer:
telofazın sonuna kadar

Hücre bölünmesine karşılık gelen hücre döngüsünün fazına M fazı denir. M-fazı geleneksel olarak altı aşamaya bölünmüş olup, yavaş yavaş ve sürekli olarak birbirine dönüşmektedir. İlk beşi - profaz, prometafaz, metafaz, anafaz ve telofaz - mitozu oluşturur ve anafazda başlayan hücre sitoplazmasının veya sitokinezin ayrılma süreci mitotik döngünün tamamlanmasına kadar devam eder ve kural olarak telofazın bir parçası olarak kabul edilir.

Bireysel aşamaların süresi farklıdır ve doku tipine bağlı olarak değişir. fizyolojik durum vücut, dış faktörler. En uzun aşamalar hücre içi sentez süreçleriyle ilişkilidir: profaz ve telofaz. Kromozomların hareketinin meydana geldiği mitozun en hızlı aşamaları: metafaz ve anafaz. Kromozomların kutuplara ayrılmasının gerçek süreci genellikle 10 dakikayı geçmez.

Profaz

Profazın ana olayları, çekirdek içindeki kromozomların yoğunlaşmasını ve hücrenin sitoplazmasında bir bölünme milinin oluşumunu içerir. Nükleolusun profazda parçalanması tüm hücreler için karakteristiktir ancak zorunlu değildir.

Geleneksel olarak, fazın başlangıcı, intranükleer kromatinin yoğunlaşmasına bağlı olarak mikroskobik olarak görülebilen kromozomların ortaya çıktığı an olarak kabul edilir. Çok seviyeli DNA sarmalı nedeniyle kromozom sıkışması meydana gelir. Bu değişikliklere, DNA bileşiminde doğrudan yer alan histonları değiştiren fosforilazların aktivitesinde bir artış eşlik eder. Sonuç olarak, kromatinin transkripsiyonel aktivitesi keskin bir şekilde azalır, nükleolar genler etkisiz hale gelir ve nükleolar proteinlerin çoğu ayrışır. Erken profazda yoğunlaşan kardeş kromatidler, kohezin proteinlerinin yardımıyla tüm uzunlukları boyunca eşleştirilmiş halde kalırlar, ancak prometafazın başlangıcında kromatitler arasındaki bağlantı yalnızca sentromer bölgesinde korunur. Profazın sonlarında, kromozomların prometafazda iğ mikrotübüllerine bağlanması için gerekli olan kardeş kromatidlerin her sentromerinde olgun kinetokorlar oluşur.

Kromozomların intranükleer yoğunlaşma süreçleriyle birlikte, kromozomların yavru hücreler arasında dağılımından sorumlu olan hücre bölünme aparatının ana yapılarından biri olan sitoplazmada mitotik iğ oluşmaya başlar. Tüm ökaryotik hücrelerde bölme milinin oluşumunda kutup cisimleri, mikrotübüller ve kromozom kinetokorları rol alır.

Profazda mitotik iğ oluşumunun başlangıcı, mikrotübüllerin dinamik özelliklerindeki dramatik değişikliklerle ilişkilidir. Ortalama mikrotübülün yarı ömrü yaklaşık 20 kat azalarak 5 dakikadan 15 saniyeye iner. Ancak büyüme hızları aynı fazlar arası mikrotübüllere göre yaklaşık 2 kat artar. Polimerleşen artı uçlar "dinamik olarak kararsızdır" ve tekdüze büyümeden hızlı kısalmaya doğru aniden değişir, burada tüm mikrotübül sıklıkla depolimerize olur. Mitotik milin düzgün çalışması için, mikrotübüllerin toplanma ve depolimerizasyon işlemleri arasında belirli bir dengenin gerekli olması dikkat çekicidir, çünkü ne stabilize edilmiş ne de depolimerize edilmiş iğ mikrotübülleri kromozomları hareket ettiremez.

İğ filamentlerini oluşturan mikrotübüllerin dinamik özelliklerinde gözlenen değişikliklerle birlikte, profazda bölünme kutupları oluşur. S fazında kopyalanan sentrozomlar, birbirlerine doğru büyüyen kutup mikrotübüllerinin etkileşimi nedeniyle zıt yönlerde ayrılır. Eksi uçları ile mikrotübüller, sentrozomların amorf maddesine daldırılır ve hücrenin ekvator düzlemine bakan artı uçlardan polimerizasyon işlemleri meydana gelir. Bu durumda olası kutup ayrılma mekanizması şu şekilde açıklanmaktadır: dynein benzeri proteinler, polar mikrotübüllerin polimerizasyon artı uçlarını paralel yönde yönlendirir ve kinesin benzeri proteinler de onları bölme kutuplarına doğru iter.

Kromozomların yoğunlaşmasına ve mitotik iğ oluşumuna paralel olarak, profaz sırasında, küçük vakuollere ayrılan ve daha sonra hücrenin çevresine ayrılan endoplazmik retikulumun parçalanması meydana gelir. Aynı zamanda ribozomlar ER membranlarıyla olan bağlantılarını kaybeder. Golgi aygıtının sarnıçları da perinükleer lokalizasyonlarını değiştirerek sitoplazmada belirli bir sıraya göre dağılmayan bireysel diktiyomlara bölünür.

Prometafaz

Prometafaz

Profazın sonu ve prometafazın başlangıcı genellikle nükleer membranın parçalanmasıyla işaretlenir. Bir dizi lamina proteini fosforile edilir, bunun sonucunda nükleer zarf küçük vakuollere bölünür ve gözenek kompleksleri kaybolur. Nükleer membranın tahrip edilmesinden sonra kromozomlar nükleer bölgeye belirli bir sıra olmaksızın yerleşir. Ancak çok geçmeden hepsi hareket etmeye başlar.

Prometafazda kromozomların yoğun ama rastgele hareketi gözlenir. Başlangıçta, tek tek kromozomlar hızla mitotik milin en yakın kutbuna 25 μm/dakikaya ulaşan bir hızla sürüklenir. Bölünme kutuplarının yakınında, yeni sentezlenen iğ mikrotübül artı uçlarının kromozom kinetokorları ile etkileşim olasılığı artar. Bu etkileşimin bir sonucu olarak, kinetochore mikrotübülleri kendiliğinden depolimerizasyondan stabilize edilir ve bunların büyümesi, kendilerine bağlı olan kromozomun kutuptan iş milinin ekvator düzlemine doğru kısmen çıkarılmasını sağlar. Diğer tarafta kromozom, mitotik milin karşı kutbundan gelen mikrotübül şeritleri tarafından ele geçirilir. Kinetokorlarla etkileşime girerek kromozom hareketine de katılırlar. Sonuç olarak, kardeş kromatitler iş milinin zıt kutuplarıyla ilişkilendirilir. Mikrotübüllerin farklı kutuplardan geliştirdiği kuvvet, yalnızca bu mikrotübüllerin kinetokorlarla etkileşimini stabilize etmekle kalmaz, aynı zamanda sonuçta her bir kromozomu metafaz plakasının düzlemine getirir.

Memeli hücrelerinde prometafaz genellikle 10-20 dakika içinde gerçekleşir. Çekirge nöroblastlarında bu aşama yalnızca 4 dakika sürer ve Haemanthus'un endosperminde ve semender fibroblastlarında yaklaşık 30 dakika sürer.

Metafaz

Metafaz

Prometafazın sonunda, kromozomlar, iş milinin ekvator düzleminde, her iki bölünme kutbundan yaklaşık olarak eşit uzaklıkta bulunur ve bir metafaz plakası oluşturur. Hayvan hücrelerindeki metafaz plakasının morfolojisi, kural olarak, kromozomların düzenli bir düzeniyle ayırt edilir: sentromerik bölgeler iş milinin merkezine bakar ve kollar hücrenin çevresine bakar. Bitki hücrelerinde kromozomlar genellikle milin ekvator düzleminde kesin bir düzen olmaksızın bulunur.

Metafaz, mitoz döneminin önemli bir bölümünü kaplar ve nispeten stabil bir durumla karakterize edilir. Tüm bu süre boyunca, kinetochore mikrotübüllerinin dengeli gerilim kuvvetleri nedeniyle kromozomlar, iş milinin ekvator düzleminde tutulur ve metafaz plakası düzleminde önemsiz genlikli salınım hareketleri gerçekleştirir.

Metafazda ve mitozun diğer aşamalarında, iğ mikrotübüllerinin aktif yenilenmesi, tübülin moleküllerinin yoğun birleşmesi ve depolimerizasyonu yoluyla devam eder. Kinetokor mikrotübül demetlerinin bir miktar stabilizasyonuna rağmen, interpolar mikrotübüllerin sürekli bir yeniden birleşmesi vardır ve bunların sayısı metafazda maksimuma ulaşır.

Metafazın sonunda, kardeş kromatidlerin net bir şekilde ayrılması gözlenir ve aralarındaki bağlantı yalnızca sentromerik bölgelerde korunur. Kromatid kolları birbirine paraleldir ve onları ayıran boşluk açıkça görünür hale gelir.

Anafaz

Anafaz en çok kısa sahne mitoz, kardeş kromatidlerin ani ayrılması ve ardından hücrenin zıt kutuplarına doğru ayrılmasıyla başlar. Kromatidler 0,5-2 µm/dakikaya ulaşan tekdüze bir hızla ayrışırlar ve sıklıkla V şeklini alırlar. Hareketleri, kromozom başına 10 din olarak tahmin edilen önemli kuvvetler tarafından yönlendirilir; bu, bir kromozomu sitoplazma boyunca gözlemlenen hızda hareket ettirmek için gereken kuvvetin 10.000 katıdır.

Tipik olarak, anafazdaki kromozom ayrımı, anafaz A ve anafaz B olarak adlandırılan nispeten bağımsız iki süreçten oluşur.

Anafaz A, kardeş kromatitlerin hücre bölünmesinin zıt kutuplarına ayrılmasıyla karakterize edilir. Daha önce kromozomları metafaz plakası düzleminde tutan aynı kuvvetler, onların hareketinden sorumludur. Kromatid ayırma işlemine, depolimerize edici kinetokore mikrotübüllerin uzunluğunda bir azalma eşlik eder. Dahası, bunların çürümesi esas olarak kinetokor bölgesinde, artı uçlardan itibaren gözlenir. Muhtemelen kinetokorlarda veya bölünme kutupları bölgesinde mikrotübüllerin depolimerizasyonu gerekli bir durum Kardeş kromatidlerin hareketi için, mikrotübüller üzerinde stabilize edici bir etkiye sahip olan taksol veya ağır su eklendiğinde hareketleri durduğundan. Anafaz A'da kromozom ayrılmasının altında yatan mekanizma bilinmemektedir.

Anafaz B sırasında, hücre bölünmesinin kutupları birbirinden ayrılır ve anafaz A'dan farklı olarak bu işlem, artı uçlardan polar mikrotübüllerin birleşmesi nedeniyle meydana gelir. Milin polimerleşen antiparalel filamentleri etkileşime girdiğinde kısmen kutupları birbirinden ayıran bir kuvvet yaratır. Bu durumda kutupların göreceli hareketinin büyüklüğü ve hücrenin ekvator bölgesindeki polar mikrotübüllerin örtüşme derecesi, farklı türlerin bireyleri arasında büyük farklılıklar gösterir. Bölme kutupları, itme kuvvetlerinin yanı sıra, hücrenin plazma zarı üzerinde bulunan dynein benzeri proteinlerle etkileşim sonucu oluşan astral mikrotübüllerden gelen çekme kuvvetlerinden de etkilenir.

Anafazı oluşturan iki sürecin her birinin sırası, süresi ve göreceli katkısı son derece farklı olabilir. Böylece, memeli hücrelerinde anafaz B, kromatidlerin zıt kutuplara ayrılmasının başlamasından hemen sonra başlar ve mitotik iğ, metafaza kıyasla 1.5-2 kat uzayıncaya kadar devam eder. Diğer bazı hücrelerde, anafaz B ancak kromatidler bölünme kutuplarına ulaştıktan sonra başlar. Bazı protozoalarda anafaz B sırasında iş mili, metafaza kıyasla 15 kat uzar. Bitki hücrelerinde anafaz B yoktur.

Telofaz

Telofaz

Telofaz, mitozun son aşaması olarak kabul edilir; başlangıcı, ayrılmış kardeş kromatidlerin hücre bölünmesinin zıt kutuplarında durduğu an olarak kabul edilir. Erken telofazda kromozomların yoğunlaşması ve buna bağlı olarak hacimlerinde bir artış gözlenir. Gruplandırılmış bireysel kromozomların yakınında, nükleer zarfın yeniden inşasını başlatan membran keseciklerinin füzyonu başlar. Yeni oluşan yavru çekirdeklerin zarlarını oluşturmak için kullanılan malzeme, ana hücrenin başlangıçta parçalanmış nükleer zarının parçaları ve ayrıca endoplazmik retikulumun elemanlarıdır. Bu durumda, tek tek kesecikler kromozomların yüzeyine bağlanır ve birbirine kaynaşır. Dış ve iç nükleer membranlar yavaş yavaş yenilenir, nükleer lamina ve nükleer gözenekler onarılır. Nükleer membran restorasyonu süreci sırasında, ayrı membran kesecikleri muhtemelen belirli nükleotid dizilerini tanımadan kromozomların yüzeyine bağlanır, çünkü deneyler nükleer membran restorasyonunun herhangi bir organizmadan, hatta bakteriyel bir virüsten alınan DNA molekülleri çevresinde meydana geldiğini göstermiştir. Yeni oluşan hücre çekirdeğinin içinde kromatin dağılır, RNA sentezi yeniden başlar ve nükleoller görünür hale gelir.

Telofazda yavru hücrelerin çekirdeklerinin oluşum süreçlerine paralel olarak, iğ mikrotübüllerinin sökülmesi başlar ve biter. Depolimerizasyon hücrenin bölme kutuplarından ekvator düzlemine, eksi uçlardan artı uçlara doğru ilerler. Bu durumda mikrotübüller, artık Fleming gövdesini oluşturan iş milinin orta kısmında en uzun süre kalır.

Telofazın sonu ağırlıklı olarak ana hücre gövdesinin sitokinez yoluyla ayrılmasıyla çakışır. Bu durumda iki veya daha fazla yavru hücre oluşur. Sitoplazmanın ayrılmasına yol açan süreçler anafazın ortasında başlar ve telofazın tamamlanmasından sonra da devam edebilir. Mitoza her zaman sitoplazmanın bölünmesi eşlik etmez, bu nedenle sitokinez, mitotik bölünmenin ayrı bir aşaması olarak sınıflandırılmaz ve genellikle telofazın bir parçası olarak kabul edilir.

İki ana sitokinez türü vardır: enine hücre daralmasıyla bölünme ve hücre plakası oluşumuyla bölünme. Hücre bölünmesinin düzlemi, mitotik iş milinin konumu tarafından belirlenir ve iş milinin uzun eksenine dik açılarda uzanır.

Bir hücre enine bir daralma ile bölündüğünde, sitoplazmik bölünme bölgesi, hücre zarının altındaki metafaz plakası düzleminde aktin ve miyozin filamentlerinden oluşan kasılabilir bir halkanın göründüğü anafaz sırasında ilk olarak belirlenir. Daha sonra, kasılma halkasının aktivitesi nedeniyle, hücre tamamen bölünene kadar yavaş yavaş derinleşen bir yarılma karık oluşur. Sitokinezin sonunda, kasılma halkası tamamen parçalanır ve plazma zarı, yoğun matris malzemesi ile birbirine yakın bir şekilde paketlenmiş iki grup polar mikrotübülün kalıntılarının birikmesinden oluşan artık bir Fleming gövdesi etrafında büzülür.

Hücre plakasının oluşumuyla bölünme, küçük zarla çevrili keseciklerin hücrenin ekvator düzlemine doğru hareketi ile başlar. Burada, erken hücre plakası adı verilen, disk şeklinde, zarla çevrili bir yapı oluşturmak üzere birleşirler. Küçük kesecikler öncelikle Golgi aygıtından kaynaklanır ve iş milinin kalan kutup mikrotübülleri boyunca ekvatoral düzleme doğru hareket ederek fragmoplast adı verilen silindirik bir yapı oluşturur. Hücre plakası genişledikçe, erken fragmoplastın mikrotübülleri aynı anda hücrenin çevresine doğru hareket eder; burada yeni membran kesecikleri nedeniyle hücre plakasının büyümesi, ana hücrenin zarı ile nihai füzyonuna kadar devam eder. Yavru hücrelerin son ayrılmasından sonra, selüloz mikrofibrilleri hücre plakasında birikerek sert bir hücre duvarı oluşumunu tamamlar.

Hücre bölünerek çoğalır. Bölünmenin iki yöntemi vardır: mitoz ve mayoz.

Mitoz(Yunan mitosundan - iplik) veya dolaylı hücre bölünmesi, sürekli bir süreçtir, bunun sonucunda önce ikiye katlama meydana gelir ve sonra üniforma dağıtımı kalıtsal materyal iki oluşan hücre arasında kromozomlarda bulunur. Bu onun biyolojik önem. Nükleer bölünme, hücrenin tamamının bölünmesini gerektirir. Bu sürece sitokinez denir (Yunanca sitos - hücreden).

Hücrenin iki mitoz arasındaki durumuna interfaz veya interkinez denir ve mitoza hazırlık sırasında ve bölünme döneminde hücrede meydana gelen tüm değişikliklere mitotik veya hücre döngüsü denir.

Farklı hücrelerin mitotik döngüleri vardır farklı süreler. En Hücre interkinez halindeyken mitoz nispeten kısa sürer. Genel mitotik döngüde mitozun kendisi zamanın 1/25-1/20'sini alır ve çoğu hücrede 0,5 ila 2 saat sürer.

Kromozomların kalınlığı o kadar küçüktür ki, fazlar arası çekirdeği ışık mikroskobu ile incelerken görünmezler, kromatin granüllerini yalnızca bükülme düğümlerinde ayırt etmek mümkündür. Elektron mikroskobu bölünmeyen bir çekirdekteki kromozomların tespit edilmesini mümkün kıldı, ancak şu anda çok uzunlar ve her birinin çapı yalnızca 0,01 mikron olan iki kromatid şeridinden oluşuyorlar. Sonuç olarak çekirdekteki kromozomlar kaybolmaz, neredeyse görünmez olan uzun ve ince iplikler şeklini alır.

Mitoz sırasında çekirdek birbirini takip eden dört aşamadan geçer: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz.

Profaz(Yunancadan yaklaşık - önce, aşama - tezahür). Bu, nükleer bölünmenin ilk aşamasıdır; bu aşamada çekirdeğin içinde ince çift iplikçiklere benzeyen yapısal elementler ortaya çıkar ve bu tür bölünmenin ismine yol açar - mitoz. Kromonemaların spiralleşmesi sonucu profazdaki kromozomlar yoğunlaşır, kısalır ve net bir şekilde görünür hale gelir. Profazın sonunda her kromozomun birbirine yakın iki kromatitten oluştuğu açıkça görülmektedir. Daha sonra, her iki kromatid de ortak bir alanla (sentromer) bağlanır ve yavaş yavaş hücre ekvatoruna doğru hareket etmeye başlar.

Profazın ortasında veya sonunda nükleer zarf ve nükleoller kaybolur, sentrioller ikiye katlanır ve kutuplara doğru hareket eder. Sitoplazma ve çekirdek malzemesinden bir fisyon mili oluşmaya başlar. İki tip iplikten oluşur: destekleme ve çekme (kromozomal). Destek iplikleri milin temelini oluşturur; hücrenin bir kutbundan diğerine uzanırlar. Çekiş iplikleri, kromatidlerin sentromerlerini hücrenin kutuplarına bağlar ve daha sonra kromozomların onlara doğru hareketini sağlar. Hücrenin mitotik aparatı çeşitli dış etkenlere karşı çok hassastır. Radyasyona maruz kaldığında, kimyasal maddeler ve yüksek sıcaklıklar hücre iğlerini tahrip edebilir ve hücre bölünmesinde her türlü düzensizlik meydana gelebilir.

Metafaz(Yunanca meta - sonrası, aşama - tezahüründen). Metafazda, kromozomlar oldukça sıkıştırılır ve belirli bir türün spesifik bir şekil özelliğini kazanır. Her çiftteki yavru kromatitler, açıkça görülebilen uzunlamasına bir yarık ile ayrılır. Çoğu kromozom çift kollu hale gelir. Bükülme noktasında - sentromer - iş mili dişine bağlanırlar. Tüm kromozomlar hücrenin ekvator düzleminde bulunur, serbest uçları hücrenin merkezine doğru yönlendirilir. Kromozomlar en iyi bu zamanda gözlemlenir ve sayılır. Hücre mili de çok net bir şekilde görülebilmektedir.

Anafaz(Yunanca ana - yukarı, aşama - tezahürden). Anafazda sentromerlerin bölünmesinin ardından artık ayrı kromozomlar haline gelen kromatitler zıt kutuplara ayrılmaya başlar. Bu durumda kromozomlar, uçları hücrenin merkezine bakacak şekilde çeşitli kancalar şeklindedir. Her kromozomdan tamamen özdeş iki kromatid ortaya çıktığı için, sonuçta ortaya çıkan her iki yavru hücredeki kromozom sayısı, orijinal ana hücrenin diploid sayısına eşit olacaktır.

Yeni oluşan tüm eşleştirilmiş kromozomların sentromer bölünmesi ve farklı kutuplara hareketi süreci, olağanüstü bir senkronizasyonla karakterize edilir.

Anafazın sonunda kromonemal iplikler gevşemeye başlar ve kutuplara taşınan kromozomlar artık o kadar net görülemez.

Telofaz(Yunanca telos'tan - son, aşama - tezahür). Telofazda, kromozom ipliklerinin despiralizasyonu devam eder ve kromozomlar giderek incelir ve uzar, profazda oldukları duruma yaklaşır. Her kromozom grubunun etrafında bir nükleer zarf oluşur ve bir nükleolus oluşur. Aynı zamanda sitoplazmik bölünme tamamlanır ve hücre septumu ortaya çıkar. Her iki yeni yavru hücre de interfaza girer.

Mitozun tüm süreci, daha önce de belirtildiği gibi, 2 saatten fazla sürmez.Süresi, hücrelerin türüne ve yaşına ve ayrıca dış koşullar bulundukları koşullar (sıcaklık, ışık, hava nemi vb.). Hücre bölünmesinin normal seyrini olumsuz etkiler yüksek sıcaklıklar radyasyon, çeşitli ilaçlar ve bitki zehirleri(kolşisin, asenaften vb.).

Mitotik hücre bölünmesi farklıdır yüksek derece kesinlik ve mükemmellik. Mitoz mekanizması milyonlarca yıl boyunca yaratılmış ve geliştirilmiştir. Evrimsel gelişme organizmalar. Kendi kendini yöneten ve kendi kendini üreten canlı bir biyolojik sistem olan hücrenin en önemli özelliklerinden biri mitoz bölünmede tezahür eder.

Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.