Mitosis. Intipati, fasa, kepentingan biologi. Amitosis.

Mitosis(dari bahasa Yunani mitos - benang), atau karyokinesis (Karyon Yunani - teras, kinesis - pergerakan), atau pembahagian tidak langsung. Ini adalah proses di mana pemeluwapan kromosom berlaku dan kromosom anak diagihkan sama rata antara sel anak. Mitosis merangkumi lima fasa: profase, prometaphase, metaphase, anaphase dan telofase. DALAM prophase kromosom terkondensasi (berpusing), menjadi kelihatan dan tersusun dalam bentuk bola. Sentriol terbahagi kepada dua dan mula bergerak ke arah kutub sel. Di antara sentriol, filamen yang terdiri daripada tubulin protein muncul. Pembentukan gelendong mitosis berlaku. DALAM prometaphase membran nuklear hancur menjadi serpihan kecil, dan kromosom yang direndam dalam sitoplasma mula bergerak ke arah khatulistiwa sel. Dalam metafasa kromosom dipasang di khatulistiwa gelendong dan menjadi padat secara maksimum. Setiap kromosom terdiri daripada dua kromatid yang disambungkan antara satu sama lain oleh sentromer, dan hujung kromatid mencapah, dan kromosom mengambil bentuk X. Dalam anafasa kromosom anak perempuan (bekas kromatid kakak) bergerak ke kutub bertentangan. Andaian bahawa ini dicapai melalui pengecutan filamen gelendong belum disahkan.

Ramai penyelidik menyokong hipotesis filamen gelongsor, mengikut mana mikrotubul gelendong jiran, berinteraksi antara satu sama lain dan protein kontraktil, menarik kromosom ke arah kutub. Dalam telofasa kromosom anak perempuan mencapai kutub, despiral, sampul nuklear terbentuk, dan struktur interfasa nukleus dipulihkan. Kemudian berlaku pembahagian sitoplasma - sitokinesis. Dalam sel haiwan, proses ini memanifestasikan dirinya dalam penyempitan sitoplasma akibat penarikan balik plasmalemma antara dua nukleus anak perempuan, dan dalam sel tumbuhan vesikel kecil EPS, bergabung, terbentuk dari dalam sitoplasma membran sel. Dinding sel selulosa terbentuk kerana rembesan yang terkumpul dalam dictyosomes.

Tempoh setiap fasa mitosis adalah berbeza - dari beberapa minit hingga ratusan jam, yang bergantung kepada kedua-dua luaran dan faktor dalaman dan jenis fabrik.

Pelanggaran sitotomi membawa kepada pembentukan sel multinukleus. Jika pembiakan sentriol terganggu, mitosis multipolar boleh berlaku.

Amitosis

Ini adalah pembahagian langsung nukleus sel, yang mengekalkan struktur antara fasa. Dalam kes ini, kromosom tidak dikesan, pembentukan gelendong dan pengedaran seragamnya tidak berlaku. Teras dibahagikan dengan penyempitan kepada bahagian yang agak sama. Sitoplasma boleh membahagi dengan penyempitan, dan kemudian dua sel anak terbentuk, tetapi ia mungkin tidak membahagi, dan kemudian sel binukleat atau multinukleat terbentuk.

Amitosis sebagai cara pembahagian sel boleh berlaku dalam tisu yang dibezakan, cth. otot rangka, sel kulit, serta dalam perubahan patologi dalam tisu. Walau bagaimanapun, ia tidak pernah ditemui dalam sel yang perlu mengekalkan maklumat genetik yang lengkap.

11. Meiosis. Peringkat, kepentingan biologi.

Meiosis(Meiosis Yunani - pengurangan) - kaedah membahagikan sel diploid dengan pembentukan empat sel haploid anak perempuan daripada satu sel diploid ibu. Meiosis terdiri daripada dua bahagian nuklear berturut-turut dan satu interfasa pendek di antara Bahagian pertama terdiri daripada profasa I, metafasa I, anafasa I dan telofasa I.

Dalam profasa I kromosom berpasangan, setiap satunya terdiri daripada dua kromatid, mendekati satu sama lain (proses ini dipanggil konjugasi kromosom homolog), menyeberang (menyilang), membentuk jambatan (chiasmata), dan kemudian bertukar bahagian. Persilangan melibatkan penggabungan semula gen. Selepas menyeberang, kromosom dipisahkan.

Dalam metafasa I kromosom berpasangan terletak di sepanjang khatulistiwa sel; helai gelendong dilekatkan pada setiap kromosom.

Dalam anafase I kromosom bichromatid mencapah ke kutub sel; dalam kes ini, bilangan kromosom pada setiap kutub menjadi separuh daripada bilangan kromosom dalam sel ibu.

Kemudian datang telofase I– dua sel dengan bilangan haploid kromosom bichromatid terbentuk; Oleh itu, bahagian pertama meiosis dipanggil pengurangan.

Telofasa I diikuti oleh interfasa pendek(dalam beberapa kes, telofase I dan interfasa tidak hadir). Dalam interphase antara dua bahagian meiosis, pertindihan kromosom tidak berlaku, kerana setiap kromosom sudah terdiri daripada dua kromatid.

Bahagian kedua meiosis berbeza daripada mitosis hanya kerana ia dijalankan oleh sel dengan set kromosom haploid; dalam bahagian kedua, profase II kadangkala tiada.

Dalam metafasa II kromosom bichromatid terletak di sepanjang khatulistiwa; proses itu berlaku dalam dua sel anak sekaligus.

Dalam anafasa II Kromosom kromatid tunggal bergerak ke kutub.

Dalam telofasa II dalam empat sel anak, nukleus dan sekatan (dalam sel tumbuhan) atau penyempitan (dalam sel haiwan) terbentuk. Hasil daripada pembahagian kedua meiosis, empat sel dengan set kromosom haploid (1n1c) terbentuk; bahagian kedua dipanggil persamaan (penyamaan) (Rajah 18). Ini adalah gamet dalam haiwan dan manusia atau spora dalam tumbuhan.

Kepentingan meiosis ialah ia mencipta set kromosom haploid dan keadaan untuk kebolehubahan keturunan akibat persilangan dan perbezaan kemungkinan kromosom.

12.Gametogenesis: ovo - dan spermatogenesis.

Gametogenesis- proses pembentukan telur dan sperma.

Spermatogenesis- dari bahasa Yunani sperma, gen. n. spermatos - biji dan...genesis), pembentukan sel kuman lelaki yang dibezakan - sperma; pada manusia dan haiwan - dalam testis, pada tumbuhan bawah - dalam antheridia.

Kebanyakan tumbuhan yang lebih tinggi Spermatozoa terbentuk dalam tiub debunga, lebih kerap dipanggil sperma Spermatogenesis bermula serentak dengan aktiviti testis di bawah pengaruh hormon seks semasa akil baligh pada masa remaja dan kemudian berterusan (pada kebanyakan lelaki hampir sehingga akhir hayat), mempunyai irama yang jelas dan keamatan seragam. Spermatogonia, yang mengandungi set kromosom berganda, dibahagikan dengan mitosis, yang membawa kepada kemunculan sel berikutnya - spermatosit urutan pertama. Selanjutnya, hasil daripada dua pembahagian berturut-turut (pembahagian meiotik), spermatosit tertib ke-2 terbentuk, dan kemudian spermatid (sel spermatogenesis serta-merta mendahului sperma). Semasa pembahagian ini, bilangan kromosom dibelah dua. Spermatid tidak membahagi, memasuki tempoh akhir spermatogenesis (tempoh pembentukan sperma) dan, selepas fasa pembezaan yang panjang, bertukar menjadi sperma. Ini berlaku melalui pemanjangan sel secara beransur-ansur, perubahan, dan pemanjangan bentuknya, akibatnya nukleus sel spermatid membentuk kepala sperma, dan membran dan sitoplasma membentuk leher dan ekor. Pada fasa terakhir perkembangan, kepala sperma berdekatan dengan sel Sertoli, menerima nutrisi daripadanya sehingga kematangan penuh. Selepas ini, sperma, yang sudah matang, memasuki lumen tubulus testis dan kemudian ke dalam epididimis, di mana mereka terkumpul dan dikeluarkan dari badan semasa ejakulasi.

Oogenesis- proses perkembangan gamet betina, berakhir dengan pembentukan telur. Semasa wanita itu kitaran haid Hanya sebiji telur matang. Proses oogenesis pada asasnya serupa dengan spermatogenesis dan juga melalui beberapa peringkat: pembiakan, pertumbuhan dan kematangan. Telur terbentuk dalam ovari, berkembang daripada sel kuman yang tidak matang - oogonia, mengandungi bilangan kromosom diploid. Oogonia, seperti spermatogonia, mengalami mitosis berturut-turut

bahagian yang selesai pada masa janin dilahirkan Kemudian datang tempoh pertumbuhan oogonia, apabila ia dipanggil oosit peringkat pertama. Mereka dikelilingi oleh satu lapisan sel - membran granulosa - dan membentuk folikel primordial yang dipanggil. Janin wanita pada malam sebelum kelahiran mengandungi kira-kira 2 juta folikel ini, tetapi hanya kira-kira 450 daripadanya mencapai peringkat oosit peringkat kedua dan meninggalkan ovari semasa ovulasi. Kematangan oosit disertai oleh dua bahagian berturut-turut yang membawa kepada

mengurangkan bilangan kromosom dalam sel sebanyak separuh. Hasil daripada pembahagian pertama meiosis, oosit besar dari urutan kedua dan badan kutub pertama terbentuk, dan selepas bahagian kedua - yang matang, mampu persenyawaan dan seterusnya.

perkembangan telur dengan set kromosom haploid dan jasad kutub kedua. Badan kutub adalah sel kecil yang tidak memainkan peranan dalam oogenesis dan akhirnya musnah.

13.Kromosom. mereka komposisi kimia, organisasi supramolekul (tahap pembungkusan DNA).

Mitosis–mitos (Greek - benang) – pembahagian sel tidak langsung, kaedah universal bahagian sel eukariotik.

Peristiwa utama kitaran mitosis terdiri dalam penggandaan (penduaan diri) bahan keturunan sel ibu dan dalam pengedaran seragam bahan ini antara sel anak. Peristiwa ini disertai dengan perubahan semula jadi dalam organisasi kimia dan morfologi kromosom- struktur nuklear di mana lebih daripada 90% bahan genetik sel eukariotik tertumpu (bahagian utama DNA ekstranuklear sel haiwan terletak di mitokondria).

Kromosom, dalam interaksi dengan mekanisme extrachromosomal, menyediakan: a) penyimpanan maklumat genetik; b) menggunakan maklumat ini untuk mencipta dan mengekalkan organisasi selular; c) peraturan membaca maklumat keturunan; d) penggandaan bahan genetik; d) memindahkannya daripada sel ibu kepada sel anak.

Mitosis - proses berterusan, yang dibahagikan kepada fasa.

Dalam mitosis kita boleh membezakan empat fasa. Acara utama untuk fasa individu dibentangkan di bawah.

Fasa mitosis	Kandungan perubahan
Profase (0.60 kali daripada jumlah mitosis, 2n4c)	Isipadu teras bertambah. Kromosom berputar, menjadi kelihatan, memendekkan, menebal, dan mengambil rupa benang. Dalam sitoplasma, bilangan struktur rangkaian kasar berkurangan. Bilangan dasar berkurangan dengan ketara. Sentriol pusat sel mencapah ke kutub sel, di antara mereka mikrotubul membentuk gelendong pembelahan. Nukleolus dimusnahkan.
Membran nuklear larut, kromosom muncul dalam sitoplasma	Metafasa (0.05 kali)
Spiralization mencapai maksimum. Kromosom berbaris dalam satah khatulistiwa sel (plat metafasa). Mikrotubul gelendong dikaitkan dengan kinetokor kromosom. Spindle mitosis terbentuk sepenuhnya dan terdiri daripada jaring yang menghubungkan kutub ke sentromer kromosom. Setiap kromosom dibahagikan secara longitudin kepada dua kromatid (kromosom anak perempuan), disambungkan di rantau kinetochore.	Anafasa (0.05 kali)
Centromeres dipisahkan, sambungan antara kromatid terputus, dan mereka, sebagai kromosom bebas, bergerak ke kutub sel pada kelajuan 0.2-5 μm / min. Pergerakan kromosom dipastikan oleh interaksi kawasan centromeric kromosom dengan mikrotubul gelendong. Setelah selesai pergerakan, dua set lengkap kromosom yang sama dipasang di kutub.	Telofasa (0.3 kali)

Nukleus interfasa sel anak dibina semula. Kromosom, yang terdiri daripada satu kromatid, terletak di kutub sel. Mereka putus asa dan menjadi tidak kelihatan. Sampul nuklear terbentuk, filamen gelendong achromatin hancur. Nukleolus terbentuk dalam nukleus. Sitoplasma membahagi (sitotomi dan sitokinesis) dan pembentukan dua sel anak. Dalam sel haiwan, sitoplasma dibahagikan dengan penyempitan, invaginasi membran sitoplasma dari tepi ke pusat. Dalam sel tumbuhan, septum membran terbentuk di tengah, yang tumbuh ke arah dinding sel. Selepas pembentukan membran sitoplasma melintang dalam tumbuhan, dinding selular terbentuk. Kepentingan biologi mitosis: pembentukan sel dengan maklumat keturunan yang sama secara kualitatif dan kuantitatif dengan maklumat sel induk. Memastikan ketekalan karyotype sepanjang beberapa generasi sel. Mitosis berfungsi mekanisme selular

proses pertumbuhan dan perkembangan badan, penjanaan semula dan pembiakan aseksual. Oleh itu, mitosis adalah mekanisme sejagat untuk menghasilkan semula organisasi selular jenis eukariotik dalam pembangunan individu.

Patologi mitosis Gangguan dalam satu atau satu fasa mitosis membawa kepada sel. Penyimpangan daripada proses biasa proses spiralisasi boleh menyebabkan pembengkakan dan melekat bersama kromosom. Kadang-kadang serpihan bahagian kromosom diperhatikan, yang, jika ia dilucutkan daripada sentromer, tidak mengambil bahagian dalam pergerakan anafasa ke kutub dan hilang. Kromatid individu mungkin ketinggalan semasa pergerakan, yang membawa kepada pembentukan nukleus anak perempuan dengan set kromosom yang tidak seimbang. Kerosakan pada gelendong membawa kepada kelewatan mitosis dalam metafasa dan penyerakan kromosom. Apabila bilangan sentriol berubah, mitosis berbilang kutub atau asimetri berlaku. Pelanggaran sitotomi membawa kepada kemunculan sel bi- dan multinucleated.

Berdasarkan kitaran mitosis, beberapa mekanisme telah muncul di mana dalam organ tertentu jumlah bahan genetik dan, akibatnya, keamatan metabolisme dapat ditingkatkan sambil mengekalkan bilangan sel yang tetap.

Endomitosis. Penggandaan DNA sel tidak selalu disertai dengan pembahagiannya kepada dua. Oleh kerana mekanisme penggandaan sedemikian bertepatan dengan penggandaan DNA premitotik dan ia disertai dengan peningkatan berganda dalam bilangan kromosom, fenomena ini dipanggil endomitosis. Apabila sel terdedah kepada bahan yang memusnahkan mikrotubul gelendong, pembahagian terhenti, dan kromosom akan meneruskan kitaran transformasi mereka: mereplikasi, yang akan membawa kepada pembentukan sel poliploid secara beransur-ansur - 4n, 8n, dsb. Proses transformasi ini dipanggil endoreproduksi. Dari sudut genetik, endomitosis adalah mutasi somatik genom. Keupayaan sel untuk menjalani endomitosis digunakan dalam pembiakan tumbuhan untuk mendapatkan sel dengan beberapa set kromosom. Untuk tujuan ini, colchicine dan vinblastine digunakan, yang memusnahkan filamen gelendong achromatin. Sel poliploid (dan tumbuhan dewasa kemudian) berbeza saiz besar, organ vegetatif daripada sel tersebut adalah besar, dengan rizab yang besar nutrien. Pada manusia, endoreproduksi berlaku dalam beberapa hepatosit dan kardiomiosit.

Politenia. Semasa polyteny dalam tempoh S, akibat daripada replikasi dan bukan perpecahan helai kromosom, struktur politena berbilang untaian terbentuk. Mereka berbeza daripada kromosom mitosis dalam saiz yang lebih besar (200 kali lebih lama). Sel-sel tersebut terdapat dalam kelenjar air liur serangga dipteran, dalam makronukleus ciliates. Pada kromosom politena, bengkak dan sedutan (tapak transkripsi) kelihatan - ekspresi aktiviti gen. Kromosom ini adalah objek yang paling penting penyelidikan genetik. Endomitosis dan polyteny membawa kepada pembentukan sel poliploid, dicirikan oleh peningkatan berganda dalam jumlah bahan keturunan. Dalam sel sedemikian, tidak seperti sel diploid, gen diulang lebih daripada dua kali. Selaras dengan peningkatan bilangan gen, jisim sel meningkat, yang meningkatkannya kefungsian. Dalam badan mamalia, poliploidisasi dengan usia adalah ciri sel hati.

Keabnormalan kitaran mitosis. Irama mitosis, biasanya mencukupi untuk keperluan pemulihan penuaan, sel mati, di bawah keadaan patologi boleh diubah. Kelembapan irama diperhatikan dalam penuaan atau tisu yang kurang vaskularisasi, peningkatan dalam irama diperhatikan dalam tisu di bawah pelbagai jenis keradangan, pengaruh hormon, dalam tumor, dll.

Anomali dalam perkembangan mitosis. Sesetengah agen agresif, bertindak pada fasa S, melambatkan sintesis dan duplikasi DNA. Ini termasuk sinaran pengionan, pelbagai antimetabolit(metatrexate, mercapto-6-purine, fluoro-5-uracil, procarbozine, dll.). Mereka digunakan untuk kemoterapi antitumor. Ejen agresif lain bertindak pada fasa mitosis dan mengganggu pembentukan gelendong akromatik. Mereka mengubah kelikatan plasma tanpa membelah helai kromosom. Perubahan sitofisiologi sedemikian mungkin melibatkan sekatan mitosis dalam metafasa, dan kemudian - kematian akut sel, atau mitonecrosis. Mitonecrosis sering diperhatikan, khususnya dalam tisu tumor, dalam fokus beberapa keradangan dengan nekrosis. Mereka boleh disebabkan dengan bantuan podophyllin, yang digunakan dalam rawatan neoplasma malignan.

Keabnormalan dalam morfologi mitosis. Dengan keradangan, pendedahan kepada sinaran mengion, agen kimia, dan terutamanya dalam tumor malignan ditemui keabnormalan morfologi mitosis. Mereka dikaitkan dengan perubahan metabolik yang teruk dalam sel dan boleh dirujuk sebagai "mitos abortif." Contoh keabnormalan tersebut ialah mitosis dengan bilangan dan bentuk kromosom yang tidak normal; mitosis tiga, empat dan berbilang kutub.

Sel multinukleat. Sel yang mengandungi banyak nukleus juga terdapat dalam dalam keadaan baik cth: osteoklas, megakaryocytes, syncytiotrophoblasts. Tetapi mereka sering ditetapkan dalam keadaan patologi - contohnya: sel Langhans dalam tuberkulosis, sel gergasi badan asing, set sel tumor. Sitoplasma sel tersebut mengandungi butiran atau vakuol, bilangan nukleus boleh berbeza-beza dari beberapa hingga beberapa ratus, dan jumlahnya ditunjukkan dalam nama - sel gergasi. Asal mereka berubah-ubah: epitelium, mesenchymal, histiocytic. Mekanisme pembentukan sel multinukleus gergasi adalah berbeza. Dalam sesetengah kes, pembentukannya adalah disebabkan oleh gabungan sel mononuklear, dalam kes lain ia dilakukan kerana pembahagian nukleus tanpa pembahagian sitoplasma. Ia juga dipercayai bahawa pembentukan mereka mungkin akibat daripada keabnormalan mitosis tertentu selepas penyinaran atau pentadbiran sitostatik, serta semasa pertumbuhan malignan.

Amitosis

Pembahagian langsung atau amitosis- Ini ialah pembahagian sel di mana nukleus berada dalam keadaan antara fasa. Dalam kes ini, pemeluwapan kromosom dan pembentukan gelendong tidak berlaku. Secara formal, amitosis harus membawa kepada kemunculan dua sel, tetapi selalunya ia membawa kepada pembahagian nukleus dan kemunculan sel bi- atau multinukleus.

Pembahagian amitotik bermula dengan pemecahan nukleolus, diikuti dengan pembahagian nukleus dengan penyempitan (atau invaginasi). Mungkin terdapat beberapa pembelahan nuklear, biasanya dengan magnitud yang tidak sama (dengan proses patologi). Banyak pemerhatian telah menunjukkan bahawa amitosis hampir selalu berlaku dalam sel-sel yang usang, merosot dan tidak dapat menghasilkan unsur-unsur sepenuhnya pada masa hadapan. Biasanya, pembahagian amitotik berlaku dalam membran embrio haiwan, dalam sel folikel ovari, dan dalam sel trofoblas gergasi. Nilai positif amitosis berlaku dalam proses penjanaan semula tisu atau organ (amitosis regeneratif). Amitosis dalam sel penuaan disertai dengan gangguan dalam proses biosintetik, termasuk replikasi, pembaikan DNA, serta transkripsi dan terjemahan. Sedang berubah sifat fizikal dan kimia protein kromatin nukleus sel, komposisi sitoplasma, struktur dan fungsi organel, yang melibatkan gangguan fungsi pada semua peringkat seterusnya - selular, tisu, organ dan organisma. Apabila kemusnahan bertambah dan reda, pemulihan berlaku. kematian semulajadi sel. Amitosis sering berlaku apabila proses keradangan Dan neoplasma malignan(amitosis teraruh).

Terdapat banyak topik yang menarik dan misteri dalam biologi, dan salah satunya ialah struktur sel dan proses pentingnya. Dalam pengetahuan tentang sel, pembahagian dianggap sebagai peristiwa yang paling menarik. Apakah mitosis (pembahagian), apakah intipati dan kepentingannya? Inilah yang dimaksudkan dengan artikel ini.

Jenis pembiakan sel

Pembiakan adalah sebahagian daripada semua kehidupan di planet kita. Ciri ini wujud dalam semua organisma hidup dan sel sebagai yang terkecil unit struktur badan. Serlahkan jenis berikut pembahagian sel:

Kitaran sel

Untuk pembiakan sel, replikasi DNA (penggandaan) diperlukan, kerana ini adalah satu-satunya cara untuk membahagikan sel kepada dua sel anak yang sama. Itulah mitosis (mitosis, dari mitos Yunani - benang) - ia adalah kaedah pembahagian sel dengan pembahagian tepat bahan genetik antara sel anak. Dalam kes ini, proses replikasi bahan genetik dan pengedarannya antara sel anak diasingkan mengikut masa.

Tempoh sebelum mitosis sel dipanggil interfasa. Dalam tempoh inilah replikasi DNA berlaku.

Tempoh antara pembahagian sel (mitosis) atau kematian sel dipanggil kitaran sel.

Tempoh antara fasa adalah yang paling lama dalam kitaran sel. Ia menyediakan pengumpulan tenaga dan komponen struktur, yang diperlukan untuk pembahagian, dan sintesis nukleotida yang diperlukan untuk replikasi asid deoksiribonukleik.

Sitologi proses

Pembentukan dua sel ibu yang sama adalah mitosis. Pembahagian jenis ini adalah ciri semua sel somatik organisma multiselular dan telah menjadi salah satu kaedah pembiakan bukan seksual organisma unisel. Proses mitosis dibahagikan kepada empat fasa, yang mengikuti satu demi satu. Fasa dipisahkan mengikut keadaan fizikokimia sitoplasma dan lokasi dan penampilan kromosom. Tempoh dan ciri fasa ini berbeza-beza untuk jenis sel yang berbeza, tetapi urutan dan ciri utama kekal sama untuk sebarang mitosis. Apakah peringkat pembahagian jenis ini dan apakah perbezaannya, kami akan mempertimbangkan lebih lanjut.

Fasa pertama ialah profase

Pada peringkat ini, spiralisasi kromosom (kondensasi dan pemadatan) berlaku, yang digandakan dalam interfasa. Pada peringkat inilah kromosom boleh dilihat di bawah mikroskop cahaya. Sitoplasma sel menjadi likat, membran nuklear dimusnahkan, dan sentriol membentuk gelendong - ini adalah sistem mikrotubulus yang diperbuat daripada tubulin protein, meregangkan dari kutub sel ke khatulistiwa. Ia adalah gelendong yang akan bertanggungjawab untuk perbezaan jelas kromosom.

Metafasa dan anafasa adalah peringkat mitosis seterusnya

Apa yang berlaku seterusnya? Kedua-dua fasa ini dianggap paling penting semasa pembahagian sel. Dalam metafasa, kromosom berbaris di sepanjang khatulistiwa sel dan membentuk plat khatulistiwa, yang dipanggil bintang ibu. Setiap kromosom dilekatkan pada mikrotubulus gelendong oleh sentromernya. Dalam anafasa, benang myofibril yang membetulkan gelendong mula menguncup dan meregangkan kromatid ke arah kutub sel. Anaphase dipanggil peringkat bintang anak perempuan. Sebelum akhir anafasa, set kromosom diploid dipasang pada setiap kutub.

Peringkat akhir mitosis

Ia dipanggil telofase. Pada peringkat ini, proses sitokinesis - pembahagian sel fizikal - bermula. Kromosom di kutub despiral (berehat dan mengikat protein), membran nuklear dan penyempitan terbentuk, yang akan membahagikan sel kepada dua. Dalam sel tumbuhan, penyempitan ini terbentuk daripada plat intrasel, dan dalam sel haiwan, pembahagian berlaku kerana pembentukan alur belahan.

Tempoh fasa dan peraturan proses

Tempoh pembahagian tersebut berbeza-beza bergantung kepada jenis yang berbeza sel. Dalam sel haiwan ia berlangsung 30-60 minit, dalam sel tumbuhan - 2-3 jam. Tempoh peringkat mitosis juga berbeza dan bergantung kepada banyak faktor (saiz sel, ploidi, keadaan persekitaran luaran). Walau bagaimanapun, fasa pembahagian yang berkaitan dengan sintesis bahan lebih panjang - pro dan telofase. Sebagai contoh, dalam sel mamalia, profase mitosis berlangsung selama 25-30 minit, metafasa dan anafasa berlangsung kira-kira 15 minit setiap satu, dan telofasa boleh bertahan sehingga 40 minit. Dalam organisma multiselular, aktiviti mitosis sel dikawal secara neurohumoral. Mereka mengambil bahagian di dalamnya sistem saraf dan hormon organ rembesan dalaman(contohnya, hormon adrenal, pituitari, tiroid dan seks). Apabila peraturan neurohumoral terganggu, perubahan dalam aktiviti mitosis berlaku, yang kita perhatikan dalam sel pelbagai tumor.

Mata kritikal

Kitaran sel ialah proses yang kompleks, yang memerlukan kawalan ketat oleh sel. Peringkat mesti diselesaikan dengan ketat satu demi satu, dan penyiapan lengkap yang sebelumnya adalah penting. Titik kawalan ialah titik yang menjamin peralihan kepada fasa seterusnya dan memastikan ketepatan pemindahan maklumat. Terdapat tiga titik sedemikian dalam kitaran sel.

Yang pertama ialah permulaan proses replikasi DNA dan persediaan untuk pembahagian. Jika gangguan berlaku pada ketika ini, ini akan membawa kepada pecahan DNA dan gangguan integriti kromosom.

Yang kedua ialah menyemak kualiti dan kesempurnaan replikasi bahan turun temurun. Sekiranya berlaku gangguan pada ketika ini, karyotype sel terganggu.

Yang ketiga ialah permulaan anafasa mitosis, apabila perbezaan kromosom ke kutub sepatutnya berlaku.

Mengkaji proses yang berlaku pada titik ini akan membantu memperbaiki kaedah penjanaan semula tisu dan organ, mencari cara untuk mencegah gangguan kitaran sel dan mencegah pembahagian sel yang tidak terkawal. Gangguan kitaran sel dan mitosis patologi juga boleh disebabkan oleh pendedahan kepada racun atau toksin, faktor ekstrem (terlalu panas, kebuluran oksigen, sinaran mengion). Mitosis patologi juga boleh disebabkan oleh jangkitan virus.

Kepentingan biologi mitosis

Pembahagian sel jenis ini memastikan penghantaran maklumat keturunan yang tepat melalui satu siri kitaran sel berturut-turut. Penghantaran ini mengekalkan karyotype (set kromosom) organisma setiap spesies dan kestabilan spesies dalam proses evolusi (perkembangan sejarah).

Semua sel somatik organisma multiselular membahagi secara mitosis, yang memastikan pertumbuhan organisma. Selain itu, kepentingan mitosis adalah untuk memastikan penjanaan semula tisu dan organ serta penggantian sel. Sebagai contoh, sumsum tulang sentiasa mengemas kini komposisinya unsur berbentuk darah.

Banyak haiwan dan tumbuhan telah memilih kaedah pembiakan bukan seksual ini sahaja (uniselular, coelenterate, dan bukan sahaja). Bukti semulajadi identiti lengkap sel yang dibentuk oleh mitosis ialah kembar seiras, yang berasal dari satu zigot, dibahagikan dengan mitosis kepada peringkat awal perkembangan embrio.

Kepentingan biologi mitosis adalah sangat tinggi. Adalah sukar bagi mereka yang belum tahu untuk membayangkan apa peranan proses pembahagian sel mudah dalam badan dalam kehidupan. Keupayaan sel untuk membahagikan adalah fungsi terpenting dan asasnya. Tanpa ini, adalah mustahil untuk meneruskan kehidupan di Bumi, untuk meningkatkan populasi organisma uniselular, mustahil untuk membangun dan meneruskan kewujudan organisma multiselular yang besar, dan juga mustahil untuk membangunkan kehidupan baru dari telur yang disenyawakan.

Kepentingan biologi mitosis akan menjadi lebih kurang jika ia bukan intipati kebanyakan proses biologi yang berlaku di planet kita. Proses ini berlaku dalam beberapa peringkat. Setiap daripada mereka melibatkan beberapa tindakan dalam sel. Hasil daripada ini adalah pendaraban wajib asas genetik satu sel dalam dua dengan menduplikasi DNA, supaya seterusnya sel ibu memberi kehidupan kepada dua sel anak.

Seluruh hayat sel boleh disimpulkan dalam tempoh dari pembentukan sel anak kepada pembahagian seterusnya kepada dua. Tempoh ini dipanggil "kitaran sel" dalam biologi.

Fasa pertama mitosis ialah persediaan sebenar untuk Tempoh di mana sel yang dikurniakan nukleus membuat persediaan langsung untuk pembahagian dipanggil interfasa. Semua perkara yang paling penting berlaku di dalamnya, iaitu penggandaan rantai DNA dan struktur lain, serta sintesis kuantiti yang banyak tupai. Oleh itu, kromosom sel menjadi dua kali ganda, dan setiap separuh daripada kromosom berganda tersebut dipanggil "kromatid".

Selepas interphase, proses pembahagian itu sendiri bermula - mitosis. Ia juga berlaku dalam beberapa peringkat. Akibatnya, semua bahagian berganda diregangkan secara simetri merentasi sel, supaya selepas pembentukan partition pusat dalam setiap sangkar baru bilangan komponen terbentuk yang sama kekal.

Dan meiosis adalah serupa, tetapi pada yang terakhir (semasa pembahagian terdapat dua bahagian, dan akibatnya, bukan dua, tetapi empat sel "anak perempuan" diperoleh. Juga, sebelum pembahagian kedua, tidak ada penggandaan kromosom, jadi mereka ditetapkan dalam sel anak kekal separuh.

1. Profase. Dalam fasa ini, sentriol sel kelihatan sangat jelas. Mereka hanya terdapat dalam sel haiwan dan manusia. Tumbuhan tidak mempunyai sentriol.
2. Prometaphase. Pada masa ini, profase berakhir dan metafasa bermula.
3. Metafasa. Pada masa ini, kromosom terletak di "khatulistiwa" sel.
4. Anafasa. Kromosom bergerak ke kutub yang berbeza.
5. Telofasa. Satu sel "ibu" membahagi dengan membentuk partition pusat kepada dua sel "anak perempuan". Ini adalah bagaimana pembahagian sel atau mitosis berakhir.

Kepentingan biologi mitosis yang paling penting ialah pembahagian kromosom berganda yang sama sekali menjadi 2 bahagian yang sama dan penempatannya dalam dua sel "anak perempuan". Jenis yang berbeza sel dan sel organisma yang berbeza mempunyai tempoh pembahagian yang berbeza-beza - mitosis, tetapi secara purata ia berlangsung kira-kira satu setengah jam. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi proses yang sangat rapuh ini. Sebarang keadaan persekitaran yang berubah-ubah, contohnya, suhu ambien, fasa cahaya, tekanan dalam persekitaran dan di dalam badan dan sel, serta banyak faktor lain, boleh menjejaskan dengan ketara kedua-dua tempoh dan kualiti proses pembahagian sel. Juga, tempoh keseluruhan mitosis dan peringkat individunya secara langsung boleh bergantung pada jenis tisu di mana sel ia berlaku.

Kepentingan biologi mitosis menjadi lebih berharga dengan setiap penemuan baru dalam bidang sitologi, kerana tanpa proses ini kehidupan di planet ini adalah mustahil.

Mitosis- Ini adalah cara yang paling biasa untuk membahagikan sel eukariotik. Semasa mitosis, genom setiap dua sel yang terhasil adalah sama antara satu sama lain dan bertepatan dengan genom sel asal.

Mitosis adalah peringkat terakhir dan biasanya terpendek dalam kitaran sel. Dengan pengakhirannya kitaran hidup sel berakhir dan kitaran dua yang baru terbentuk bermula.

Rajah menggambarkan tempoh peringkat kitaran sel. Huruf M menandakan mitosis. Kelajuan tertinggi mitosis diperhatikan dalam sel kuman, yang terkecil - dalam tisu dengan darjat tinggi pembezaan, jika sel mereka membahagi sama sekali.

Walaupun mitosis dianggap secara bebas daripada interfasa, yang terdiri daripada tempoh G 1, S dan G 2, persediaan untuk itu berlaku tepat di dalamnya. yang paling banyak perkara penting ialah replikasi DNA yang berlaku dalam tempoh sintetik (S). Selepas replikasi, setiap kromosom sudah terdiri daripada dua kromatid yang sama. Mereka rapat bersama sepanjang keseluruhannya dan bersambung pada sentromer kromosom.

Semasa interfasa, kromosom terletak di dalam nukleus dan merupakan kusut benang kromatin nipis yang sangat panjang yang hanya boleh dilihat di bawah mikroskop elektron.

Mitosis mempunyai beberapa fasa berturut-turut, yang juga boleh dipanggil peringkat atau tempoh. Dalam versi ringkas klasik pertimbangan, empat fasa dibezakan. ini profase, metafasa, anafasa dan telofase. Selalunya lebih banyak fasa dibezakan: prometaphase(antara profase dan metafase), praprofasa(ciri sel tumbuhan, mendahului profase).

Satu lagi proses yang berkaitan dengan mitosis ialah sitokinesis, yang berlaku terutamanya semasa tempoh telofasa. Kita boleh mengatakan bahawa sitokinesis adalah, seolah-olah, bahagian integral telofasa, atau kedua-dua proses berlaku secara selari. Sitokinesis merujuk kepada pemisahan sitoplasma (tetapi bukan nukleus!) sel induk. Pembelahan nuklear dipanggil kariokinesis, dan ia mendahului sitokinesis. Walau bagaimanapun, semasa mitosis seperti itu, pembahagian nuklear tidak berlaku, kerana pertama, induknya, hancur, kemudian dua yang baru terbentuk, anak perempuan.

Terdapat kes apabila karyokinesis berlaku, tetapi sitokinesis tidak. Dalam kes sedemikian, sel multinukleus terbentuk.

Tempoh mitosis itu sendiri dan fasanya adalah individu dan bergantung kepada jenis sel. Biasanya profasa dan metafasa adalah tempoh yang paling lama.

Tempoh purata mitosis adalah kira-kira dua jam. Sel haiwan biasanya membahagi lebih cepat daripada sel tumbuhan.

Apabila sel eukariotik membahagi, gelendong pembelahan bipolar semestinya terbentuk, yang terdiri daripada mikrotubul dan protein yang berkaitan. Terima kasih kepadanya, pengagihan bahan keturunan yang sama antara sel anak berlaku.

Di bawah ini kami akan memberikan penerangan tentang proses yang berlaku dalam sel semasa pelbagai fasa mitosis. Peralihan kepada setiap fasa berikutnya dikawal dalam sel oleh titik kawalan biokimia khas, yang "menyemak" sama ada semua proses yang diperlukan telah diselesaikan dengan betul. Jika terdapat kesilapan, perpecahan boleh berhenti atau tidak. Dalam kes kedua, sel abnormal muncul.

Fasa-fasa mitosis

Dalam profasa, proses berikut berlaku (kebanyakannya selari):

Kromosom mengembun

Nukleolus hilang

Sampul nuklear hancur

Dua kutub gelendong terbentuk

Mitosis bermula dengan pemendekan kromosom. Pasangan konstituen mereka kromatid berpilin, akibatnya kromosom menjadi sangat dipendekkan dan menebal. Menjelang akhir profase mereka boleh dilihat di bawah mikroskop cahaya.

Nukleolus hilang kerana bahagian kromosom yang membentuknya (penyusun nukleolar) sudah dalam bentuk lingkaran, oleh itu, ia tidak aktif dan tidak berinteraksi antara satu sama lain. Di samping itu, protein nukleolar hancur.

Dalam sel haiwan dan tumbuhan bawah, sentriol pusat sel mencapah ke kutub sel dan menonjol. pusat penganjuran mikrotubulus. Walaupun tumbuhan yang lebih tinggi tidak mempunyai sentriol, mikrotubul juga terbentuk.

Mikrotubulus pendek (astral) mula menyimpang dari setiap pusat organisasi. Struktur seperti bintang terbentuk. Ia tidak dihasilkan dalam tumbuhan. Tiang pembahagian mereka lebih luas, mikrotubulus muncul bukan dari yang kecil, tetapi dari kawasan yang agak luas.

Pecahan membran nuklear kepada vakuol kecil menandakan berakhirnya profase.

Di sebelah kanan dalam mikrofoto hijau mikrotubul diserlahkan, kromosom diserlahkan dengan warna biru, kromosom sentromer diserlahkan dengan warna merah.

Ia juga harus diperhatikan bahawa semasa profase mitosis, pemecahan EPS berlaku; Radas Golgi terbahagi kepada dictyosomes individu.

Proses utama prometaphase berlaku kebanyakannya secara berurutan:

Susunan dan pergerakan kromosom yang huru-hara dalam sitoplasma.

Menghubungkannya dengan mikrotubulus.

Pergerakan kromosom ke satah khatulistiwa sel.

Kromosom berakhir di sitoplasma dan bergerak secara rawak. Sebaik sahaja di tiang, mereka lebih banyak peluang melekat pada hujung tambah mikrotubul. Akhirnya filamen melekat pada kinetochore.

Mikrotubule kinetochore seperti itu mula berkembang, yang memindahkan kromosom dari kutub. Pada satu ketika, mikrotubule lain dilekatkan pada kinetochore kromatid kakak, tumbuh dari kutub pembahagian yang lain. Dia juga mula menolak kromosom, tetapi dalam arah yang bertentangan. Akibatnya, kromosom menjadi di khatulistiwa.

Kinetochores ialah pembentukan protein pada sentromer kromosom. Setiap kromatid kakak mempunyai kinetochore sendiri, yang "matang" dalam prophase.

Sebagai tambahan kepada mikrotubulus astral dan kinetochore, ada yang pergi dari satu kutub ke kutub yang lain, seolah-olah mengembangkan sel dalam arah yang berserenjang dengan khatulistiwa.

Tanda permulaan metafasa ialah susunan kromosom di sepanjang khatulistiwa, yang dipanggil metafasa atau plat khatulistiwa. Semasa metafasa, bilangan kromosom, perbezaannya, dan fakta bahawa ia terdiri daripada dua kromatid bersaudara yang disambungkan pada sentromer dapat dilihat dengan jelas.

Kromosom dipegang bersama oleh daya ketegangan yang seimbang pada mikrotubul pada kutub yang berbeza.

Kromatid kakak berpisah, masing-masing bergerak ke arah kutubnya sendiri.

Tiang-tiang itu bergerak menjauhi satu sama lain.

Anaphase adalah yang paling banyak fasa pendek mitosis Ia bermula apabila sentromer kromosom berpecah kepada dua bahagian. Akibatnya, setiap kromatid menjadi kromosom bebas dan dilekatkan pada mikrotubulus satu kutub. Benang "menarik" kromatid ke kutub bertentangan. Sebenarnya, microtubules dibongkar (depolimerized), iaitu, ia dipendekkan.

Dalam anaphase sel haiwan, bukan sahaja kromosom anak perempuan bergerak, tetapi juga kutub itu sendiri. Oleh kerana mikrotubulus lain mereka menolak, mikrotubulus astral melekat pada membran dan juga "menarik".

Pergerakan kromosom berhenti

Kromosom mendekondensasikan

Nukleolus muncul

Membran nuklear dipulihkan

Kebanyakan mikrotubul hilang

Telofase bermula apabila kromosom berhenti bergerak, berhenti di kutub. Mereka putus asa, menjadi panjang dan seperti benang.

Mikrotubul gelendong dimusnahkan dari kutub ke khatulistiwa, iaitu, dari hujung tolaknya.

Sampul nuklear terbentuk di sekeliling kromosom melalui percantuman vesikel membran di mana nukleus ibu dan EPS terpecah dalam profase. Pada setiap kutub, nukleus anak perempuannya sendiri terbentuk.

Apabila kromosom merosot, pengatur nukleolar menjadi aktif dan nukleolus muncul.

Sintesis RNA disambung semula.

Jika sentriol di kutub belum berpasangan, maka sepasang dibina berhampiran setiap satu. Oleh itu, di setiap kutub, pusat selnya sendiri dicipta semula, yang akan pergi ke sel anak perempuan.

Biasanya, telofase berakhir dengan pemisahan sitoplasma, iaitu, sitokinesis.

Sitokinesis boleh bermula seawal anafase. Menjelang permulaan sitokinesis, organel sel diedarkan secara relatif merata di seluruh kutub.

Pemisahan sitoplasma sel tumbuhan dan haiwan berlaku dengan cara yang berbeza.

Dalam sel haiwan, disebabkan keanjalan, membran sitoplasma di bahagian khatulistiwa sel mula membonjol ke dalam. Terbentuk alur yang akhirnya tertutup. Dalam erti kata lain, sel ibu membahagi dengan pengikatan.

Dalam sel tumbuhan semasa telofasa, filamen gelendong tidak hilang di khatulistiwa. Mereka bergerak lebih dekat ke membran sitoplasma, bilangan mereka meningkat, dan mereka terbentuk phragmoplast. Ia terdiri daripada mikrotubul pendek, mikrofilamen, dan bahagian ER. Ribosom, mitokondria, dan kompleks Golgi bergerak ke sini. Vesikel golgi dan kandungannya di khatulistiwa membentuk plat sel median, dinding sel dan membran sel anak.

Pengertian dan fungsi mitosis

Mitosis memastikan kestabilan genetik: pembiakan bahan genetik yang tepat sepanjang beberapa generasi. Nukleus sel baharu mengandungi bilangan kromosom yang sama seperti sel induk yang terkandung, dan kromosom ini adalah salinan tepat daripada kromosom induk (kecuali, sudah tentu, mutasi telah berlaku). Dalam erti kata lain, sel anak secara genetik adalah sama dengan sel ibu.

Walau bagaimanapun, mitosis juga melakukan beberapa fungsi penting lain:

pertumbuhan organisma multiselular,

pembiakan aseks,

penggantian sel pelbagai tisu dalam organisma multisel,

Dalam sesetengah spesies, penjanaan semula bahagian badan boleh berlaku.