Spomedzi všetkých zaujímavých a pomerne zložitých tém v biológii stojí za to zdôrazniť dva procesy bunkového delenia v tele - meióza a mitóza. Spočiatku sa môže zdať, že tieto procesy sú rovnaké, keďže v oboch prípadoch dochádza k deleniu buniek, no v skutočnosti je medzi nimi veľký rozdiel. Najprv musíte pochopiť mitózu. Čo je to za proces, čo je medzifáza mitózy a akú úlohu zohrávajú v ľudskom tele? Toto bude podrobnejšie diskutované v tomto článku.

Komplexný biologický proces, ktorý je sprevádzaný delením buniek a distribúciou chromozómov medzi týmito bunkami – to všetko možno povedať o mitóze. Vďaka nej sú chromozómy obsahujúce DNA rovnomerne rozdelené medzi dcérske bunky tela.

V procese mitózy existujú 4 hlavné fázy. Všetky sú navzájom prepojené, pretože fázy plynule prechádzajú z jednej do druhej. Prevalencia mitózy v prírode je spôsobená skutočnosťou, že sa podieľa na procese delenia všetkých buniek vrátane svalov, nervov atď.

Stručne o medzifáze

Pred vstupom do stavu mitózy prechádza deliaca bunka do interfázy, to znamená, že rastie. Trvanie interfázy môže v normálnom režime zaberať viac ako 90 % celkového času bunkovej aktivity.

Interfáza je rozdelená do 3 hlavných období:

• fáza G1;
• S-fáza;
• fáza G2.

Všetky prebiehajú v určitom poradí. Zvážme každú z týchto fáz samostatne.

Medzifáza - hlavné zložky (vzorec)

Fáza G1

Toto obdobie je charakterizované prípravou bunky na delenie. Zvyšuje svoj objem pre ďalšiu fázu syntézy DNA.

S-fáza

Toto je ďalšia fáza medzifázového procesu, počas ktorého sa delia bunky tela. K syntéze väčšiny buniek spravidla dochádza v krátkom časovom období. Po rozdelení buniek sa bunky nezväčšujú, ale začína posledná fáza.

Fáza G2

Konečná fáza interfázy, počas ktorej bunky pokračujú v syntéze proteínov, pričom sa zväčšujú. Počas tohto obdobia sú v bunke ešte jadierka. V poslednej časti interfázy tiež dochádza k duplikácii chromozómov a povrch jadra je v tomto čase pokrytý špeciálnou škrupinou, ktorá má ochrannú funkciu.

Poznámka! Na konci tretej fázy nastáva mitóza. Zahŕňa tiež niekoľko štádií, po ktorých dochádza k deleniu buniek (tento proces sa v medicíne nazýva cytokinéza).

Etapy mitózy

Ako už bolo uvedené, mitóza je rozdelená do 4 štádií, ale niekedy ich môže byť viac. Nižšie sú uvedené hlavné.

Tabuľka. Popis hlavných fáz mitózy.

Názov fázy, fotografia	Popis
	Počas profázy dochádza k špirálovitosti chromozómov, v dôsledku čoho nadobúdajú skrútený tvar (je kompaktnejší). Všetky syntetické procesy v bunke tela sa zastavia, takže ribozómy sa už nevytvárajú.
	Mnohí odborníci nerozlišujú prometafázu ako samostatnú fázu mitózy. Často sa všetky procesy, ktoré sa v ňom vyskytujú, označujú ako profáza. Počas tohto obdobia cytoplazma obaľuje chromozómy, ktoré sa voľne pohybujú po celej bunke až do určitého bodu.
	Ďalšia fáza mitózy, ktorá je sprevádzaná distribúciou kondenzovaných chromozómov v rovníkovej rovine. V tomto období sa mikrotubuly priebežne obnovujú. Počas metafázy sú chromozómy usporiadané tak, že ich kinetochory sú v inom smere, teda smerujú k opačným pólom.
	Táto fáza mitózy je sprevádzaná oddelením chromatidov každého chromozómu od seba. Rast mikrotubulov sa zastaví, teraz sa začnú rozoberať. Anafáza netrvá dlho, ale počas tejto doby sa bunky dokážu rozptýliť bližšie k rôznym pólom v približne rovnakom počte.
	Toto je posledná fáza, počas ktorej začína dekondenzácia chromozómov. Eukaryotické bunky dokončia svoje delenie a okolo každej sady ľudských chromozómov sa vytvorí špeciálna škrupina. Keď sa kontraktilný krúžok stiahne, cytoplazma sa oddelí (v medicíne sa tento proces nazýva cytotómia).

Dôležité! Trvanie úplného procesu mitózy spravidla nie je dlhšie ako 1,5 až 2 hodiny. Trvanie sa môže líšiť v závislosti od typu delenej bunky. Trvanie procesu je tiež ovplyvnené vonkajšími faktormi, ako sú svetelné podmienky, teplota atď.

Akú biologickú úlohu hrá mitóza?

Teraz sa pokúsme pochopiť vlastnosti mitózy a jej význam v biologickom cykle. v prvom rade zabezpečuje mnohé životne dôležité procesy organizmu, vrátane embryonálneho vývoja.

Mitóza je tiež zodpovedná za obnovu tkanív a vnútorných orgánov tela po rôznych typoch poškodení, čo má za následok regeneráciu. V procese fungovania bunky postupne odumierajú, ale pomocou mitózy sa štrukturálna integrita tkanív neustále udržiava.

Mitóza zabezpečuje zachovanie určitého počtu chromozómov (zodpovedá počtu chromozómov v materskej bunke).

Video - Vlastnosti a typy mitózy

Čas od jedného k druhému. Prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich etapách – medzifáza a samotné delenie. Trvanie tohto procesu sa líši a závisí od typu bunky.

Interfáza je obdobie medzi dvoma bunkovými deleniami, čas od posledného delenia do odumretia bunky alebo straty schopnosti deliť sa.

Počas tohto obdobia bunka rastie a zdvojnásobuje svoju DNA, ako aj mitochondrie a plastidy. Medzifázou prechádzajú aj iné organické zlúčeniny. Proces syntézy prebieha najintenzívnejšie v syntetickom období medzifázy. V tomto čase sa jadrové chromatidy zdvojnásobia, akumuluje sa energia, ktorá sa využije pri delení. Zvyšuje sa aj počet bunkových organel a centriolov.

Interfáza zaberá takmer 90 % bunkového cyklu. Nasleduje mitóza, ktorá je hlavnou metódou bunkového delenia u eukaryotov (organizmov, ktorých bunky obsahujú vytvorené jadro).

Počas mitózy sa chromozómy zhutňujú a vytvára sa špeciálny aparát, ktorý je zodpovedný za rovnomernú distribúciu dedičných informácií medzi bunkami, ktoré sa tvoria v dôsledku tohto procesu.

Prebieha v niekoľkých etapách. Štádiá mitózy sa vyznačujú individuálnymi charakteristikami a určitým trvaním.

Fázy mitózy

Počas delenia mitotických buniek prechádzajú príslušné fázy mitózy: profáza, nasleduje metafáza, anafáza a konečnou fázou je telofáza.

Fázy mitózy sú charakterizované nasledujúcimi znakmi:

Aký je biologický význam procesu mitózy?

Fázy mitózy prispievajú k presnému prenosu dedičnej informácie do dcérskych buniek bez ohľadu na počet delení. V tomto prípade každý z nich dostane 1 chromatídu, ktorá pomáha udržiavať konštantný počet chromozómov vo všetkých bunkách, ktoré sa tvoria v dôsledku delenia. Práve mitóza zabezpečuje prenos stabilného súboru genetického materiálu.

Učebnica pre ročníky 10-11

Oddiel II. Rozmnožovanie a vývoj organizmov
Kapitola V. Rozmnožovanie organizmov

Každú sekundu na Zemi zomiera na starobu, choroby a predátorov astronomický počet živých bytostí a len vďaka rozmnožovaniu, tejto univerzálnej vlastnosti organizmov, sa život na Zemi nezastavuje.

Môže sa zdať, že procesy rozmnožovania u živých bytostí sú veľmi rôznorodé, ale všetky sa dajú zredukovať na dve formy: asexuálnu a sexuálnu. Niektoré organizmy majú rôzne formy reprodukcie. Napríklad mnohé rastliny sa môžu rozmnožovať odrezkami, vrstvením, hľuzami (nepohlavné rozmnožovanie) a semenami (pohlavné rozmnožovanie).

Počas sexuálneho rozmnožovania sa každý organizmus vyvíja z jednej bunky, ktorá vzniká splynutím dvoch pohlavných buniek – mužskej a ženskej.

Základom reprodukcie a individuálneho vývoja organizmu je proces bunkového delenia.

§ 20. Delenie buniek. Mitóza

Schopnosť deliť sa je najdôležitejšou vlastnosťou buniek. Bez delenia si nemožno predstaviť nárast počtu jednobunkových tvorov, vývoj zložitého mnohobunkového organizmu z jedného oplodneného vajíčka, obnovu buniek, tkanív a dokonca aj orgánov stratených počas života organizmu.

Bunkové delenie prebieha postupne. V každej fáze delenia prebiehajú určité procesy. Vedú k zdvojnásobeniu genetického materiálu (syntéza DNA) a jeho distribúcii medzi dcérske bunky. Obdobie života bunky od jedného delenia k ďalšiemu sa nazýva bunkový cyklus.

Príprava na rozdelenie. Eukaryotické organizmy, pozostávajúce z buniek s jadrami, sa začínajú pripravovať na delenie v určitom štádiu bunkového cyklu, v interfáze.

Počas interfázy dochádza v bunke k procesu biosyntézy proteínov a chromozómy sa zdvojnásobujú. Pozdĺž pôvodného chromozómu sa z chemických zlúčenín prítomných v bunke syntetizuje jeho presná kópia a molekula DNA sa zdvojnásobí. Zdvojený chromozóm sa skladá z dvoch polovíc - chromatidov. Každá chromatida obsahuje jednu molekulu DNA.

Interfáza v rastlinných a živočíšnych bunkách trvá v priemere 10-20 hodín Potom začína proces bunkového delenia - mitóza.

Počas mitózy bunka prechádza sériou po sebe nasledujúcich fáz, v dôsledku ktorých každá dcérska bunka dostane rovnakú sadu chromozómov ako materská bunka.

Fázy mitózy. Existujú štyri fázy mitózy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Obrázok 29 schematicky znázorňuje postup mitózy. V profáze sú jasne viditeľné centrioly - útvary umiestnené v bunkovom centre a hrajúce úlohu v divergencii dcérskych chromozómov zvierat. (Pripomeňme si, že len niektoré rastliny majú centrioly v bunkovom centre, ktoré organizuje segregáciu chromozómov.) Budeme uvažovať o mitóze na príklade živočíšnej bunky, pretože prítomnosť centriolu robí proces segregácie chromozómov viditeľnejším. Centrioly sa zdvojnásobia a presunú na rôzne póly bunky. Z centriolov sa rozprestierajú mikrotubuly, ktoré tvoria vlákna vretienka, ktoré reguluje divergenciu chromozómov k pólom deliacej sa bunky.

Ryža. 29. Schéma mitózy

Na konci profázy sa jadrová membrána rozpadne, jadierko postupne zanikne, chromozómy sa špirálovito rozkrútia a v dôsledku toho sa skracujú a hrubnú a dajú sa už pozorovať pod svetelným mikroskopom. Ešte lepšie sú viditeľné v ďalšom štádiu mitózy – metafáze.

V metafáze sú chromozómy umiestnené v ekvatoriálnej rovine bunky. Je jasne viditeľné, že každý chromozóm pozostávajúci z dvoch chromatidov má zúženie - centroméru. Chromozómy sú pripojené k vláknam vretienka pomocou ich centromér. Po delení centroméry sa každá chromatida stáva nezávislým dcérskym chromozómom.

Potom prichádza ďalšia fáza mitózy – anafáza, počas ktorej sa dcérske chromozómy (chromatidy jedného chromozómu) rozchádzajú na rôzne póly bunky.

Ďalším štádiom bunkového delenia je telofáza. Začína po tom, čo dcérske chromozómy pozostávajúce z jednej chromatidy dosiahli póly bunky. V tomto štádiu chromozómy opäť despirujú a nadobúdajú rovnaký vzhľad, aký mali pred začiatkom bunkového delenia v interfáze (dlhé tenké vlákna). Okolo nich sa objaví jadrový obal a v jadre sa vytvorí jadierko, v ktorom sa syntetizujú ribozómy. Počas procesu delenia cytoplazmy sú všetky organely (mitochondrie, Golgiho komplex, ribozómy atď.) rozdelené medzi dcérske bunky viac-menej rovnomerne.

V dôsledku mitózy sa teda jedna bunka zmení na dve, z ktorých každá má pre daný typ organizmu charakteristický počet a tvar chromozómov, a teda konštantné množstvo DNA.

Celý proces mitózy trvá v priemere 1-2 hodiny. Jeho trvanie je pre rôzne typy buniek trochu odlišné. Závisí to aj od podmienok prostredia (teplota, svetelné podmienky a iné ukazovatele).

Biologický význam mitózy spočíva v tom, že zabezpečuje stálosť počtu chromozómov vo všetkých bunkách tela. Počas procesu mitózy je DNA chromozómov materskej bunky distribuovaná striktne rovnomerne medzi dve dcérske bunky, ktoré z nej pochádzajú. V dôsledku mitózy dostávajú všetky dcérske bunky rovnakú genetickú informáciu.

1. Aké zmeny v bunke predchádzajú deleniu bunky?
2. Kedy sa tvorí vreteno? Aká je jeho úloha?
3. Popíšte fázy mitózy a stručne opíšte, ako k tomuto procesu dochádza.
4. Čo je chromatid? Kedy sa stane chromozómom?
5. Čo je centroméra? Akú úlohu hrá pri mitóze?
6. Aký je biologický význam mitózy?

Spomeňte si na kurze botaniky, zoológie, anatómie, fyziológie a ľudskej hygieny, ako prebieha rozmnožovanie v organickom svete.

Reprodukcia buniek je jedným z najdôležitejších biologických procesov a je nevyhnutnou podmienkou existencie všetkého živého. K reprodukcii dochádza delením pôvodnej bunky.

Cell je najmenšia morfologická štruktúrna jednotka každého živého organizmu, schopná vlastnej produkcie a sebaregulácie. Čas jeho existencie od rozdelenia po smrť alebo následné rozmnoženie sa nazýva bunkový cyklus.

Tkanivá a orgány pozostávajú z rôznych buniek, ktoré majú svoje vlastné obdobie existencie. Každý z nich rastie a vyvíja sa, aby zabezpečil životné funkcie tela. Trvanie mitotického obdobia je odlišné: krvné a kožné bunky vstupujú do procesu delenia každých 24 hodín a neuróny sú schopné reprodukcie iba u novorodencov a potom úplne strácajú svoju schopnosť reprodukovať.

Existujú 2 typy delenia – priame a nepriame. Somatické bunky sa množia nepriamo; gaméty alebo zárodočné bunky podliehajú meióze (priamemu deleniu).

Mitóza - nepriame delenie

Mitotický cyklus

Mitotický cyklus zahŕňa 2 po sebe nasledujúce štádiá: interfázu a mitotické delenie.

Medzifáza(kľudové štádium) - príprava bunky na ďalšie delenie, kde dochádza k duplikácii pôvodného materiálu s následnou jeho rovnomernou distribúciou medzi novovzniknuté bunky. Zahŕňa 3 obdobia:

• • Presyntetické(G-1) G – z anglického gar, teda medzera, prebieha príprava na následnú syntézu DNA, produkciu enzýmov. Experimentálne sa uskutočnila inhibícia prvej periódy, v dôsledku čoho bunka nevstúpila do ďalšej fázy.
  • Syntetické(S) je základom bunkového cyklu. Dochádza k replikácii chromozómov a centriolov bunkového centra. Až potom môže bunka prejsť do mitózy.
  • Postsyntetické(G-2) alebo premitotické obdobie - dochádza k akumulácii mRNA, ktorá je nevyhnutná pre nástup samotného mitotického štádia. V období G-2 sa syntetizujú proteíny (tubulíny) - hlavná zložka mitotického vretienka.

Po skončení predmitotického obdobia začína mitotické delenie. Proces zahŕňa 4 fázy:

1. Profáza– v tomto období dochádza k deštrukcii jadierka, rozpúšťaniu jadrovej membrány (nukleolému), centrioly sú umiestnené na opačných póloch tvoriacich deliaci aparát. Má dve podfázy:
   • skoro- vidno nitkovité telieska (chromozómy), ešte nie sú od seba zreteľne oddelené;
   • neskoro- dajú sa vysledovať jednotlivé časti chromozómov.
2. Metafáza– začína od okamihu deštrukcie nukleolému, keď chromozómy ležia chaoticky v cytoplazme a práve sa začínajú pohybovať smerom k rovníkovej rovine. Všetky páry chromatidov sú navzájom spojené v centromére.
3. Anaphase- v jednom momente sa všetky chromozómy oddelia a presunú do opačných bodov bunky. Toto je krátka a veľmi dôležitá fáza, pretože práve počas nej dochádza k presnému deleniu genetického materiálu.
4. Telofáza- chromozómy sa zastavia, opäť sa vytvorí jadrová membrána a jadierko. V strede sa vytvorí zúženie, ktoré rozdelí telo materskej bunky na dve dcérske bunky, čím sa dokončí mitotický proces. V novovytvorených bunkách opäť začína obdobie G-2.

Meióza - priame delenie

Meióza - priame delenie

Existuje špeciálny proces reprodukcie, ktorý sa vyskytuje iba v pohlavných bunkách (gamétach) - to je meióza (priame delenie). Charakteristickým znakom je absencia medzifázy. Meióza z jednej pôvodnej bunky produkuje štyri, s haploidnou sadou chromozómov. Celý proces priameho delenia zahŕňa dve po sebe nasledujúce etapy, ktoré pozostávajú z profázy, metafázy, anafázy a telofázy.

Pred začiatkom profázy zárodočné bunky zdvojnásobia svoj pôvodný materiál, čím sa stanú tetraploidnými.

Profáza 1:

1. leptotén- chromozómy sú viditeľné vo forme tenkých nití, skracujú sa.
2. zygotén- štádium konjugácie homológnych chromozómov, v dôsledku čoho sa vytvárajú bivalenty. Konjugácia je dôležitým momentom meiózy;
3. Pachytena- chromozómy sa zahusťujú, čoraz viac sa skracujú, dochádza k prekríženiu (výmena genetickej informácie medzi homológnymi chromozómami, to je základ evolúcie a dedičnej variability).
4. Diplotena– štádium zdvojených reťazcov, chromozómy každého bivalentu sa rozchádzajú, pričom sa zachováva spojenie len v oblasti kríža (chiazma).
5. Diakinéza— DNA sa začne kondenzovať, chromozómy sa veľmi skrátia a oddelia.

Profáza končí deštrukciou nukleolému a vytvorením vretienka.

Metafáza 1: bivalenty sa nachádzajú v strede bunky.

Anafáza 1: zdvojené chromozómy sa presúvajú na opačné póly.

Telofáza 1: proces delenia je ukončený, bunky dostanú 23 bivalentov.

Bez následného zdvojenia materiálu vstupuje bunka druhá etapa divízie.

Profáza 2: opäť sa opakujú všetky procesy, ktoré boli v profáze 1, a to kondenzácia chromozómov, ktoré sú chaoticky umiestnené medzi organelami.

Metafáza 2: dve chromatidy spojené v krížení (univalenty) sú umiestnené v rovníkovej rovine a vytvárajú dosku nazývanú metafáza.

Anafáza 2:- univalent sa delí na samostatné chromatidy alebo monády a tie smerujú k rôznym pólom bunky.

Telofáza 2: Proces delenia je dokončený, vytvorí sa jadrový obal a každá bunka dostane 23 chromatidov.

Meióza je dôležitým mechanizmom v živote všetkých organizmov. V dôsledku tohto delenia získame 4 haploidné bunky, ktoré majú polovicu požadovanej sady chromatidov. Počas oplodnenia tvoria dve gaméty plnohodnotnú diploidnú bunku, ktorá si zachováva svoj vlastný karyotyp.

Je ťažké si predstaviť našu existenciu bez meiotického delenia, inak by všetky organizmy dostali dvojité sady chromozómov s každou ďalšou generáciou.

1. Uveďte definície pojmov.
Medzifáza– fáza prípravy na mitotické delenie, kedy dochádza k duplikácii DNA.
Mitóza- ide o delenie, ktorého výsledkom je striktne identická distribúcia presne skopírovaných chromozómov medzi dcérske bunky, čím je zabezpečená tvorba geneticky identických buniek.
Životný cyklus - obdobie života bunky od okamihu jej vzniku v procese delenia až po smrť alebo koniec následného delenia.

2. Ako sa líši rast jednobunkových organizmov od rastu mnohobunkových organizmov?
Rast jednobunkového organizmu je zväčšenie veľkosti a komplikácia štruktúry jednotlivej bunky a rast mnohobunkového organizmu je tiež aktívnym delením buniek - nárastom ich počtu.

3. Prečo medzifáza nevyhnutne existuje v životnom cykle bunky?
V interfáze nastáva príprava na delenie a duplikáciu DNA. Ak by sa tak nestalo, s každým delením bunky by sa počet chromozómov znížil na polovicu a čoskoro by v bunke nezostali žiadne chromozómy.

4. Dokončite skupinu „Fázy mitózy“.

5. Pomocou obrázku 52 v § 3.4 vyplňte tabuľku.

6. Vytvorte syncwine pre výraz „mitóza“.
Mitóza
Štvorfázové, jednotné
Rozdeľuje, rozdeľuje, drví
Dodáva genetický materiál dcérskym bunkám
Delenie buniek.

7. Vytvorte súlad medzi fázami mitotického cyklu a udalosťami, ktoré sa v nich vyskytujú.
Fázy
1. Anafáza
2. Metafáza
3. Medzifáza
4. Telofáza
5. Profázujte
Udalosti
A. Bunka rastie, tvoria sa organely, DNA sa zdvojnásobuje.
B. Chromatidy sa rozchádzajú a stávajú sa nezávislými chromozómami.
B. Začne sa spiralizácia chromozómov a jadrová membrána sa zničí.
D. Chromozómy sa nachádzajú v ekvatoriálnej rovine bunky. Vretenové vlákna sú pripojené k centromérom.
D. Vreteno zaniká, vytvárajú sa jadrové membrány, odvíjajú sa chromozómy.

8. Prečo prebieha dokončenie mitózy – delenie cytoplazmy – odlišne v živočíšnych a rastlinných bunkách?
Živočíšne bunky nemajú bunkovú stenu; ich bunková membrána je vtlačená dovnútra a bunka sa delí zovretím.
V rastlinných bunkách sa membrána vytvára v rovníkovej rovine vo vnútri bunky a šíri sa na perifériu a delí bunku na polovicu.

9. Prečo v mitotickom cykle trvá medzifáza oveľa dlhšie ako samotné delenie?
Počas interfázy sa bunka intenzívne pripravuje na mitózu, prebiehajú v nej procesy syntézy a duplikácie DNA, bunka rastie, prechádza životným cyklom, do ktorého nepočítame samotné delenie.

10. Vyberte správnu odpoveď.
Test 1.
V dôsledku mitózy jedna diploidná bunka produkuje:
4) 2 diploidné bunky.

Test 2.
K deleniu centromér a divergencii chromatidov k pólom bunky dochádza v:
3) anafáza;

Test 3.
Životný cyklus je:
2) život bunky od delenia až po koniec ďalšieho delenia alebo smrti;

Test 4.
Ktorý výraz je napísaný nesprávne?
4) telofáza.

11. Vysvetlite pôvod a všeobecný význam slova (pojemu), na základe významu koreňov, ktoré ho tvoria.

12. Vyberte termín a vysvetlite, ako sa jeho moderný význam zhoduje s pôvodným významom jeho koreňov.
Zvolený termín je medzifázový.
Korešpondencia. Termín zodpovedá a označuje obdobie medzi fázami mitózy, kedy nastáva príprava na delenie.

13. Formulujte a zapíšte hlavné myšlienky § 3.4.
Životný cyklus je život bunky od delenia až po koniec ďalšieho delenia alebo smrti. Medzi deleniami sa na to bunka pripravuje počas medzifázy. V tomto čase dochádza k syntéze látok, zdvojnásobeniu DNA.
Bunka sa delí mitózou. Pozostáva zo 4 etáp:
Profáza.
Metafáza.
Anaphase.
Telofáza.
Účel mitózy: v dôsledku toho sa z 1 materskej bunky vytvoria 2 dcérske bunky s identickým súborom génov. Množstvo genetického materiálu a chromozómov zostáva rovnaké, čo zabezpečuje genetickú stabilitu buniek.