Pitanje 1. Što je životni ciklus Stanice?
Životni ciklus stanice je razdoblje njezina života od trenutka nastanka tijekom procesa diobe do smrti ili završetka sljedeće diobe. Trajanje životnog ciklusa uvelike varira i ovisi o vrsti stanica i uvjetima okoline: temperaturi, dostupnosti kisika i hranjivim tvarima. Životni ciklus amebe je 36 sati, a kod nekih bakterija 20 minuta. Za živčane stanice ili npr. stanice leće njegovo trajanje je godinama i desetljećima.
Pitanje 2. Kako dolazi do duplikacije DNA u mitotskom ciklusu? Koja je svrha ovog procesa?
Umnožavanje DNA događa se tijekom interfaze. Najprije se dva lanca molekule DNA raziđu, a zatim se na svakom od njih sintetizira novi polinukleotidni niz prema principu komplementarnosti. Taj proces kontroliraju posebni enzimi uz trošenje energije ATP-a. Nove DNK molekule su apsolutno identične kopije originalne (majčinske). Ne dolazi do promjena gena, što osigurava stabilnost nasljednih informacija, sprječavajući poremećaje u funkcioniranju stanica kćeri i cijelog organizma u cjelini. Dupliciranje DNK također osigurava da broj kromosoma ostane konstantan iz generacije u generaciju.
Pitanje 3. Što je priprema stanice za mitozu?
Priprema stanice za mitozu odvija se u interfazi. U interfazi su aktivni procesi biosinteze, stanica raste, formira organele, akumulira energiju i što je najvažnije, dolazi do udvostručenja (reduplikacije) DNA. Kao rezultat reduplikacije nastaju dvije identične molekule DNA povezane na centromeri. Takve se molekule nazivaju kromatide. Dvije uparene kromatide tvore kromosom.
Pitanje 4. Opišite redoslijedom faze mitoze.
Mitoza se konvencionalno dijeli u četiri faze.
Profaza. Kromosomi u jezgri počinju se aktivno spiralizirati, dobivajući kompaktan oblik. Kao rezultat toga, čitanje informacija iz DNK postaje nemoguće, a sinteza RNK se zaustavlja. Pred kraj profaze, nuklearna ovojnica se raspada; Centriole, smještene na polovima stanice, tvore niti vretena.
Metafaza. U ovoj fazi opaža se maksimalna spiralizacija (zbijanje) kromosoma. Nalaze se u ekvatorijalnom području ćelije. Vretenasti filamenti su pričvršćeni za centromere.
Anafaza. U kromosomima se otvaraju centromeri i kao rezultat toga dolazi do odvajanja kromatida. Vretenaste niti povlače kromatide (od kojih svaka sada postaje zasebni kromosom) prema polovima stanice.
Telofaza. Kromosomi, kad se jednom nađu na polovima stanice, odmotaju se; Oko njih se na oba pola stanice stvaraju jezgrene membrane. Formiraju se jezgre koje sadrže identične diploidne setove kromosoma. Dolazi do konačne diobe stanice na dva dijela.
Kao rezultat mitoze nastaju dvije stanice kćeri koje su identične izvornoj stanici majci.
Pitanje 5. Koji je biološki značaj myuse?
Mitoza je najvažniji biološki proces jer:
kao rezultat mitoze, dvije stanice kćeri nastaju iz jedne matične stanice,
identičan, što osigurava održavanje genetske stabilnosti stanica;
mitoza osigurava rast organizama;
zahvaljujući mitozi, provodi se regeneracija i zamjena umirućih stanica;
Mitoza osigurava vegetativno razmnožavanje u biljaka i nespolno razmnožavanje u jednostaničnih eukariota.
Udžbenik je usklađen sa Saveznom drž obrazovni standard sekundarni (puni) opće obrazovanje, preporučeno od strane Ministarstva obrazovanja i znanosti Ruske Federacije i uključeno u Savezni popis udžbenika.
Udžbenik je namijenjen učenicima 10. razreda i namijenjen je za nastavu predmeta 1 ili 2 sata tjedno.
Moderan dizajn, višerazinska pitanja i zadaci, dodatne informacije i mogućnost paralelnog rada s elektroničkom aplikacijom doprinose učinkovitoj asimilaciji obrazovnog materijala.
Zapamtiti!
Kako, prema stanična teorija, ima li povećanja broja stanica?
Mislite li da je životni vijek različitih vrsta stanica u višestaničnom organizmu isti? Obrazložite svoje mišljenje.
U trenutku rođenja dijete u prosjeku teži 3-3,5 kg i ima visinu od oko 50 cm, mladunče smeđeg medvjeda, čiji roditelji dosegnu težinu od 200 kg ili više, teži ne više od 500 g, a maleni medvjed klokan teži manje od 1 g. Iz sivog neuglednog pileta izraste prekrasan labud, okretni punoglavac pretvori se u staloženu žabu krastaču, a iz žira posađenog u blizini kuće izraste golemi hrast koji stotinjak godina kasnije oduševljava nove generacije ljudi svojom ljepotom. Sve te promjene moguće su zahvaljujući sposobnosti organizama da rastu i razvijaju se. Stablo se neće pretvoriti u sjeme, riba se neće vratiti u jaje - procesi rasta i razvoja su nepovratni. Ova dva svojstva žive tvari neraskidivo su povezana jedno s drugim, a temelje se na sposobnosti stanice da se dijeli i specijalizira.
Rast trepljavice ili amebe je povećanje veličine i kompliciranje strukture pojedine stanice uslijed procesa biosinteze. Ali rast višestaničnog organizma nije samo povećanje veličine stanica, već i njihova aktivna dioba - povećanje broja. Brzina rasta, značajke razvoja, veličina do koje određena jedinka može narasti - sve to ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući utjecaj okoline. Ali glavni, odlučujući faktor u svim tim procesima je nasljedna informacija, koja je pohranjena u obliku kromosoma u jezgri svake stanice. Sve stanice višestaničnog organizma potječu od jednog oplođenog jajašca. U procesu rasta svaka novonastala stanica mora dobiti točnu kopiju genetskog materijala kako bi se, imajući opći nasljedni program organizma, specijalizirala i, obavljajući svoju specifičnu funkciju, bila sastavni dio cjeline.
U vezi s diferencijacijom, tj. podjelom na različiti tipovi, stanice višestaničnog organizma imaju nejednak životni vijek. Na primjer, nervne ćelije prestati dijeliti čak i tijekom intrauterini razvoj, a tijekom života organizma njihov se broj može samo smanjivati. Nakon što nastanu, više se ne dijele i žive onoliko dugo koliko tkivo ili organ u kojem su uključene, stanice formiraju prugaste mišićno tkivo kod životinja i skladišnih tkiva kod biljaka. Stanice crvene koštane srži neprestano se dijele kako bi formirale krvne stanice, koje imaju ograničen životni vijek. U procesu obavljanja svojih funkcija, epitelne stanice kože brzo umiru, dakle germinalnu zonu epidermalne stanice se vrlo intenzivno dijele. Stanice kambija i stanice konusa rasta u biljkama se aktivno dijele. Što je veća specijalizacija stanica, to je manja njihova sposobnost reprodukcije.
U ljudskom tijelu postoji oko 10 14 stanica. Svaki dan umire oko 70 milijardi crijevnih epitelnih stanica i 2 milijarde crvenih krvnih stanica. Najkraće žive stanice su epitelne stanice crijeva, čiji je životni vijek samo 1-2 dana.
Životni ciklus stanice.
Razdoblje života stanice od trenutka njezina nastanka u procesu diobe do smrti ili završetka sljedeće diobe nazvao životni ciklus . Stanica nastaje tijekom diobe matične stanice i nestaje tijekom vlastite diobe ili smrti. Trajanje životnog ciklusa uvelike varira među različitim stanicama i ovisi o vrsti stanice i uvjetima okoline (temperatura, dostupnost kisika i hranjivih tvari). Na primjer, životni ciklus amebe je 36 sati, a bakterije se mogu dijeliti svakih 20 minuta.
Životni ciklus bilo koje stanice skup je događaja koji se događaju u stanici od trenutka njezina nastanka kao rezultat diobe do smrti ili mitoze koja slijedi. Životni ciklus može uključivati mitotski ciklus koji se sastoji od pripreme za mitozu - međufaza i sama dioba, kao i stadij specijalizacije – diferencijacije, tijekom kojeg stanica obavlja svoje specifične funkcije. Trajanje interfaze uvijek je duže od same diobe. U epitelnim stanicama crijeva glodavaca interfaza traje prosječno 15 sati, a dioba se događa za 0,5-1 sat. Tijekom interfaze u stanici se aktivno odvijaju procesi biosinteze, stanica raste, formira organele i priprema se za sljedeću diobu. Ali, bez sumnje, najvažniji proces koji se događa tijekom interfaze u pripremi za diobu je dupliciranje DNK ().
Dvije spirale molekule DNA se razilaze i na svakoj od njih se sintetizira novi polinukleotidni lanac. Reduplikacija DNA događa se s najvećom preciznošću, što je osigurano načelom komplementarnosti. Nove molekule DNA potpuno su identične kopije originalne, a nakon završenog procesa umnožavanja ostaju spojene na centromeri. Molekule DNA koje čine dio kromosoma nakon reduplikacije nazivaju se kromatide.
Točnost procesa reduplikacije sadrži duboko biološko značenje: kršenje kopiranja dovelo bi do iskrivljavanja nasljednih informacija i, kao posljedica toga, do poremećaja u funkcioniranju stanica kćeri i cijelog organizma u cjelini.
Kad ne bi došlo do umnožavanja DNA, tada bi se sa svakom diobom stanice broj kromosoma prepolovio i vrlo brzo u svakoj stanici ne bi više bilo kromosoma. Međutim, znamo da je u svim stanicama tijela višestaničnog organizma broj kromosoma isti i da se ne mijenja iz generacije u generaciju. Ova postojanost postiže se mitotičkom diobom stanica.
Mitoza. Dioba, tijekom koje postoji strogo identična raspodjela točno kopiranih kromosoma između stanica kćeri, čime se osigurava stvaranje genetski identičnih - identičnih - stanica naziva se mitoza.
Dijeljenje stanica. Mitoza" class="img-responsive img-thumbnail">
Riža. 57. Faze mitoze
Cijeli proces mitotičke diobe konvencionalno se dijeli u četiri faze različitog trajanja: profaza, metafaza, anafaza i telofaza (slika 57).
U profaza kromosomi se počinju aktivno spiralizirati – uvijati i poprimaju kompaktan oblik. Kao rezultat takvog pakiranja, čitanje informacija iz DNK postaje nemoguće i sinteza RNK se zaustavlja. Spiralizacija kromosoma je preduvjet uspješna dioba genetskog materijala između stanica kćeri. Zamislite malu sobu, čiji je cijeli volumen ispunjen s 46 niti, čija je ukupna duljina stotinama tisuća puta veća od veličine ove sobe. Ovo je jezgra ljudske stanice. Tijekom procesa reduplikacije svaki se kromosom udvostruči, a već imamo 92 zapletene niti u istom volumenu. Gotovo ih je nemoguće jednako razdvojiti, a da se ne zapetljaju ili potrgaju. Ali ove niti namotajte u klupke, pa ih lako rasporedite u dvije jednake grupe - po 46 klupka u svakoj. Nešto slično događa se tijekom mitotske diobe.
Pred kraj profaze, nuklearna membrana se raspada, a filamenti vretena, aparata koji osigurava jednoliku raspodjelu kromosoma, rastežu se između polova stanice.
U metafaza spiralizacija kromosoma postaje maksimalna, a kompaktni kromosomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini stanice. U ovoj fazi jasno je vidljivo da se svaki kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide povezane u centromeri. Vretenasti filamenti su pričvršćeni za centromeru.
Anafaza odvija se vrlo brzo. Centromeri se dijele na dva dijela i od tog trenutka sestrinske kromatide postaju neovisni kromosomi. Vretenaste niti pričvršćene na centromere povlače kromosome prema polovima stanice.
Na pozornici telofaze kromosomi kćeri, skupljeni na polovima stanice, odmotavaju se i rastežu. Ponovno se pretvaraju u kromatin i postaju teško vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom. Nove nuklearne membrane stvaraju se oko kromosoma na oba pola stanice. Formiraju se dvije jezgre koje sadrže identične diploidne setove kromosoma.
Riža. 58. Dioba citoplazme u životinjskim (A) i biljnim (B) stanicama
Mitoza završava diobom citoplazme. Istodobno s divergencijom kromosoma, stanične organele su približno ravnomjerno raspoređene na dva pola. U životinjskim stanicama stanična membrana počinje se izbočiti prema unutra, a stanica se stezanjem dijeli (slika 58). U biljnim stanicama membrana se formira unutar stanice u ekvatorijalnoj ravnini i, šireći se prema periferiji, dijeli stanicu na dva jednaka dijela.
Značenje mitoze. Kao rezultat mitoze nastaju dvije stanice kćeri koje sadrže isti broj kromosoma kao što je bilo u jezgri stanice majke, tj. nastaju stanice identične matičnoj. U normalnim uvjetima tijekom mitoze ne dolazi do promjena u genetskim informacijama, pa se mitotička dioba održava genetska stabilnost Stanice. Mitoza je temelj rasta, razvoja i vegetativnog razmnožavanja višestaničnih organizama. Zahvaljujući mitozi provode se procesi regeneracije i zamjene odumrlih stanica (slika 59). Kod jednostaničnih eukariota mitoza osigurava nespolno razmnožavanje.
Riža. 59. Značenje mitoze: A – rast (vrh korijena); B – vegetativno razmnožavanje (pupanje kvasca); B – regeneracija (rep guštera)
Pregledajte pitanja i zadatke
1. Što je životni ciklus stanice?
2. Kako dolazi do duplikacije DNA u mitotskom ciklusu? Objasnite biološko značenje ovog procesa.
3. Kako se stanica priprema za mitozu?
4. Opišite redoslijedom faze mitoze.
5. Nacrtajte dijagram koji prikazuje biološki značaj mitoze.
Razmišljati! Učini to!
1. Objasnite zašto se završetak mitoze – dioba citoplazme različito odvija u životinjskim i biljnim stanicama.
2. Koje se stanice biljnog tkiva aktivno dijele i stvaraju sva druga biljna tkiva?
Rad s računalom
Pričati elektronička prijava. Proučite gradivo i riješite zadatke.
Interfaza. Stadij pripreme stanice za diobu naziva se međufaza Podijeljen je na nekoliko razdoblja.
Presintetsko razdoblje(G1) je najduže razdoblje staničnog ciklusa nastaju nakon diobe stanica (mitoza). Broj kromosoma i sadržaj DNK – 2 n 2S. U različiti tipovi stanice, razdoblje G1 može trajati od nekoliko sati do nekoliko dana. Tijekom tog razdoblja u stanici se aktivno sintetiziraju proteini, nukleotidi i sve vrste RNA, dijele se mitohondriji i proplastidi (kod biljaka), formiraju se ribosomi i sve jednomembranske organele, povećava se volumen stanice, akumulira se energija a pripreme za replikaciju DNA su u tijeku.
Sintetičko razdoblje(S) je najvažnije razdoblje u životu stanice, tijekom kojeg dolazi do udvostručenja (reduplikacije) DNA. Trajanje perioda S je od 6 do 10 sati. Istodobno se odvija aktivna sinteza histonskih proteina koji čine kromosome i njihova migracija u jezgru. Do kraja razdoblja svaki se kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide povezane jedna s drugom na centromeri. Dakle, broj kromosoma se ne mijenja (2 n), a količina DNK se udvostručuje (4 S).
Postsintetsko razdoblje(G2) javlja se nakon dovršetka duplikacije kromosoma. To je razdoblje pripreme stanice za diobu. Traje 2-6 sati. U ovom trenutku aktivno se akumulira energija za nadolazeću diobu, sintetiziraju se proteini mikrotubula (tubulini) i regulatorni proteini koji pokreću mitozu.
Oblici mitoze. U prirodi se javlja nekoliko varijanti diobe mitotske stanice.
Simetrična mitoza. Najčešći oblik mitoze u prirodi, koji rezultira dvjema identičnim stanicama.
Asimetrična mitoza. Mitoza, u kojoj postoji neravnomjerna raspodjela citoplazme između stanica kćeri ili neravnomjerna raspodjela posebnih proteina - čimbenika diferencijacije koji određuju daljnju sudbinu stanice nakon diobe.
Zatvorena mitoza . Kod nekih cilijata, algi i gljiva mitoza se odvija bez razaranja jezgrene membrane. U ovom slučaju, vreteno se može nalaziti unutar posebnog kanala koji se formira u jezgri. Molekularni mehanizmi Zatvorena mitoza još nije dovoljno dobro proučena.
Amitoza. Amitoza, ili izravna dioba, je dioba stanica bez stvaranja diobenog vretena. Interfazna jezgra podijeljena je suženjem na dva dijela. U tom slučaju genetski materijal nije ravnomjerno raspoređen između dviju stanica kćeri. Najčešće se amitoza javlja u stanicama visokospecijaliziranih tkiva koje se više ne trebaju dalje dijeliti, tijekom starenja, degeneracije tkiva te u stanicama malignih tumora.
Treba napomenuti da trenutno većina znanstvenika vjeruje da su svi fenomeni koji se pripisuju amitozi opisi određenih patoloških procesa ili rezultat netočne interpretacije nedovoljno dobro pripremljenih mikroslijedova. Međutim, neke varijante nuklearne diobe u eukariotskim stanicama ne mogu se pripisati niti mitozi niti mejozi. To je npr. dioba makronukleusa mnogih trepetljikaša, koja se odvija bez stvaranja diobenog vretena.
Ponovite i zapamtite!
Bilje
Edukativne tkanine. Stanice specijaliziranih biljnih tkiva (pokrovnih, mehaničkih, provodnih) nisu sposobne za diobu. Dakle, biljka mora imati tkiva čija je jedina funkcija stvaranje novih stanica. Mogućnost rasta biljaka ovisi samo o njima. To su obrazovna tkiva ili meristemi (od grčkog. meristos– djeljiv).
Obrazovna tkiva, ili meristemi, sastoje se od malih stanica s velikom jezgrom tankih stijenki koje sadrže proplastide, mitohondrije i male vakuole, koje se praktički ne razlikuju pod svjetlosnim mikroskopom. Meristemi osiguravaju rast biljaka i stvaranje svih drugih vrsta tkiva. Stanice im se dijele mitozom. Nakon svake diobe, jedna od sestrinskih stanica zadržava svojstva majke, dok se druga uskoro prestaje dijeliti i počinje početne faze diferencijacija, daljnje formiranje stanica određenog tkiva.
Obrazovna tkiva u tijelu biljke nalaze se na različitim mjestima, pa su podijeljena u nekoliko skupina.
Apikalni (apikalni) meristemi. Nalaze se na vrhovima aksijalnih organa - stabljike i korijena, osiguravajući rast ovih organa u duljinu. Kako dolazi do grananja, svaki novi bočni izdanak ili korijen razvija vlastite apikalne meristeme.
Bočno (bočno) meristemi. Osigurajte zadebljanje aksijalnih organa. To je kambij, karakterističan za golosjemenjače i dikotiledone biljke, i felogen, koji tvori pokrovno tkivo - pluto ili felem.
Umetnuti (interkalarni) meristemi. Nalaze se u donjem dijelu internodija stabljike žitarica i na dnu mladog lišća, osiguravajući rast ovih organa. Kako područje lista ili stabljike prestaje rasti, interkalarni meristem pretvara se u trajno tkivo.
| <<< Назад
|
Naprijed >>> |
Sve stanice nastaju diobom već postojećih stanica. Postoji nekoliko načina diobe stanica.
Amitoza je izravna dioba stanice u kojoj se održava interfazno stanje jezgre. Jezgra je podijeljena stezanjem na dva približno jednaka dijela bez spiralizacije kromosoma. Amitoza se javlja u epitelnim stanicama, skeletnim mišićima, a također iu drugim stanicama u određenim bolestima (npr. u stanicama malignih tumora).
Mitoza je neizravna stanična dioba u kojoj dolazi do precizne raspodjele kromosoma koji sadrže DNA između stanica kćeri.
Mejoza je vrsta mitoze - posebna metoda stanične diobe, uslijed koje se broj kromosoma prepolovi, a stanice iz diploidnog stanja prelaze u haploidno stanje.
Stanični (životni) ciklus - razdoblje postojanja stanice od trenutka njezina nastanka kao rezultat diobe matične stanice do vlastite diobe ili smrti.
Mitotski ciklus - ovo je skup procesa koji se odvijaju u stanici tijekom pripreme stanice za diobu i tijekom diobe. U stanicama koje se kontinuirano razmnožavaju, stanični ciklus podudara se s mitotskim ciklusom.
Mitotski ciklus uključuje:
1. interfaza, koja se sastoji od predsintetskog, sintetskog i postsintetskog razdoblja.
2. sama dioba (mitoza).
Presintetski(G 1) točka neposredno slijedi nakon podjele. Tijekom tog razdoblja sintetiziraju se RNA, različiti proteini i ATP, a povećava se i broj organela. Stanica raste i obavlja svoje funkcije. Sadrži diploidni set despiraliziranih kromosoma, a svaki se kromosom sastoji od jedne kromatide. Sadržaj genetskog materijala bit će 2n2c (n je broj kromosoma u haploidnom setu, c je sadržaj DNA u haploidnom setu kromosoma).
U sintetički period (S) replikacija (udvostručenje) molekula DNA događa se pod djelovanjem enzima DNA polimeraze, kao i sinteza RNA i proteina. Do kraja razdoblja kromosomi se mijenjaju iz jednokromatidnih u bikromatide i sadržaj genetskog materijala bit će 2n4c. U postsintetski period (G 2) stanica skladišti energiju, nastavlja se sinteza RNK i proteina (sintetiziraju se proteini vretena), sadržaj genetskog materijala ostaje isti -2n4s.
Mitotski ciklus: A – interfaza; B-C – profaza; G-D – metafaza;
E – anafaza; Zh-Z – telofaza.
Mitoza - neizravna stanična dioba. Somatske stanice se dijele mitozom, zbog čega stanice kćeri dobivaju isti skup kromosoma kao što je imala matična stanica. U mitozi postoji nekoliko faza: profaza, metafaza, anafaza, telofaza.
U profaza dolazi do spiralizacije kromosoma, do kraja profaze postaju vidljivi; jezgrica nestaje; nuklearna membrana se otapa, a kromosomi završavaju u citoplazmi; Centrioli divergiraju do polova stanice i nastaje vreteno (2n4c).
U metafaza kromosomi su maksimalno spiralizirani i smješteni u ekvatorijalnoj ravnini; Svaki kromosom se sastoji od dvije kromatide, koje su spojene na centromeri. Vretenasti filamenti su pričvršćeni za centromere. U ovoj fazi kromosomi se ispituju i broje (2n4c).
U anafaza Svaki kromosom je na centromeri podijeljen na dvije kromatide (kromosomi kćeri). Kontrahirajuće niti vretena istežu kromatide prema polovima stanice. Genetski materijal u stanici je 4n4c (2n2c na svakom polu).
U telofaza događaji suprotni profazi: kromosomi despiriraju i postaju nevidljivi pod svjetlosnim mikroskopom; formiraju se jezgrina ovojnica i jezgrica; Vreteno nestaje. Istodobno dolazi do diobe citoplazme (citokineza): stezanjem u životinjskim stanicama ili izgradnjom pregrade od membrane u biljnim stanicama. Organele su relativno ravnomjerno raspoređene između stanica. Sadržaj genetskog materijala u svakoj nastaloj stanici je 2n2c, (prije citokineze - 4n4c).
Profaza 2n4c. Metafaza 2n4c. Anafaza 4n4c. Telofaza 2n2c.
Biološki značaj mitoza
1. Kao rezultat mitoze, stanice kćeri dobivaju isti set kromosoma kao matična stanica, što osigurava održavanje stalni broj kromosoma i očuvanje
isti skup genetskog materijala u svim generacijama stanica.
2. Mitoza osigurava embrionalni razvoj, rast tijela i procese regeneracije tkiva i organa.
3. Kod jednostaničnih organizama mitoza dovodi do povećanja broja jedinki.
Sposobnost stanice da se razmnožava jedno je od temeljnih svojstava živih bića. Dioba stanica je temelj embriogeneze i regeneracije.
Redovite promjene u strukturnim i funkcionalnim karakteristikama stanice tijekom vremena čine sadržaj životni ciklus stanice (stanični ciklus). Stanični ciklus je razdoblje postojanja stanice od trenutka njenog nastanka diobom matične stanice do vlastite diobe ili smrti.
Važna komponenta staničnog ciklusa je mitotski (proliferativni) ciklus- kompleks međusobno povezanih i vremenski usklađenih događaja koji se događaju u procesu pripreme stanice za diobu i tijekom same diobe. Osim toga, životni ciklus uključuje period izvođenja ćelije višestanični organizam specifične funkcije, kao i razdoblja odmora. Tijekom razdoblja mirovanja, neposredna sudbina stanice nije određena: ona može započeti pripremu za mitozu ili započeti specijalizaciju u određenom funkcionalnom smjeru.
Trajanje mitotskog ciklusa za većinu stanica je od 10 do 50 sati.Njegova duljina značajno varira: za bakterije je 20-30 minuta, za papuču 1-2 puta dnevno, za amebu oko 1,5 dana. Trajanje ciklusa regulira se promjenom trajanja svih njegovih razdoblja. Višestanične stanice također imaju različite sposobnosti do podjele. U ranoj embriogenezi često se dijele, a u odraslom organizmu najvećim dijelom gube ovu sposobnost kako se specijaliziraju. Ali čak iu organizmu koji je dostigao puni razvoj, mnoge se stanice moraju podijeliti kako bi zamijenile istrošene stanice koje se neprestano gule i, konačno, nove su stanice potrebne za zacjeljivanje rana.
Stoga se u nekim populacijama stanica diobe moraju događati tijekom života. Uzimajući to u obzir, sve se ćelije mogu podijeliti na tri kategorije:
1. U tijelu viših kralješnjaka ne dijele se stalno sve stanice. Postoje specijalizirane stanice koje su izgubile sposobnost diobe (neutrofili, bazofili, eozinofili, živčane stanice). Do rođenja djeteta živčane stanice postižu visoko specijalizirano stanje, gube sposobnost diobe, a tijekom ontogeneze njihov se broj kontinuirano smanjuje. Ova okolnost također ima jedan dobra strana; ako su živčane stanice podijeljene, onda više funkcije živaca(pamćenje, razmišljanje) bi bili oslabljeni.
2. Druga kategorija stanica također je visoko specijalizirana, ali zbog stalnog ljuštenja one se zamjenjuju novima i tu funkciju obavljaju stanice iste linije, ali još nisu specijalizirane i nisu izgubile sposobnost diobe. Te se stanice nazivaju obnavljajuće stanice. Primjer su stalno obnavljane stanice crijevnog epitela, hematopoetske stanice. Čak i stanice koštano tkivo sposobni formirati od nespecijaliziranih (to se može uočiti tijekom reparativne regeneracije prijeloma kostiju). Populacije nespecijaliziranih stanica koje zadržavaju sposobnost diobe obično se nazivaju matičnim stanicama.
3. Treća kategorija stanica je iznimka, kada visoko specijalizirane stanice pod određenim uvjetima mogu ući u mitotski ciklus. Riječ je o stanicama koje imaju dug životni vijek i kod kojih nakon potpunog rasta rijetko dolazi do diobe stanica. Primjer su hepatociti. Ali ako se pokusnoj životinji ukloni 2/3 jetre, tada se za manje od dva tjedna ona vraća na prijašnju veličinu. Stanice žlijezda koje proizvode hormone su iste: u normalnim uvjetima samo ih se nekoliko može razmnožavati, a u izmijenjenim uvjetima većina ih se može početi dijeliti.
Na temelju dva glavna događaja mitotskog ciklusa razlikuje se reproduktivni I dijeljenje odgovarajuće faze međufaza I mitoza klasična citologija.
Tijekom početnog razdoblja interfaze (u eukariota 8-10 sati) (postmitotsko, presintetsko ili G 1 razdoblje) obnavljaju se organizacijske značajke interfazne stanice i dovršava se formiranje nukleola koje je počelo u telofazi. Značajna (do 90%) količina proteina ulazi u jezgru iz citoplazme. U citoplazmi, paralelno s reorganizacijom ultrastrukture, intenzivira se sinteza proteina. To potiče rast stanične mase. Ako stanica kćer treba ući u sljedeći mitotski ciklus, sinteze postaju usmjerene: stvaraju se kemijski prekursori DNA, enzimi koji kataliziraju reakciju reduplikacije DNA i sintetizira se protein koji započinje tu reakciju. Tako se provode procesi pripreme za sljedeće razdoblje međufaze - sintetsko. Stanice imaju diploidni set kromosoma 2n i 2c genetski materijal DNA (genetska formula stanice).
U sintetički ili S-period (6-10 h) količina nasljednog materijala u stanici se udvostručuje. Uz nekoliko izuzetaka reduplikacija(DNK udvostručenje se ponekad naziva replikacija, napuštajući termin reduplikacija za označavanje duplikacije kromosoma.) DNA se provodi na polukonzervativan način. Sastoji se od divergencije zavojnice DNA u dva lanca, nakon čega slijedi sinteza komplementarnog lanca u blizini svakog od njih. Kao rezultat toga pojavljuju se dvije identične zavojnice. Molekule DNA, komplementarne s majčinskim, nastaju u zasebnim fragmentima po duljini kromosoma, a ne istovremeno (asinkrono) u različitim dijelovima istog kromosoma, kao iu različitim kromosomima. Zatim odjeljci (replikacijske jedinice - replikoni) novostvorena DNA je "sašivena" u jednu makromolekulu. Ljudska stanica sadrži više od 50 000 replikona. Duljina svakog od njih je oko 30 mikrona. Njihov se broj mijenja tijekom ontogeneze. Značenje reduplikacije DNA pomoću replikona postaje jasno iz sljedećih usporedbi. Brzina sinteze DNA je 0,5 µm/min. U tom bi slučaju reduplikacija DNA lanca jednog ljudskog kromosoma duljine oko 7 cm trajala oko tri mjeseca. Područja kromosoma u kojima počinje sinteza nazivaju se točke inicijacije. Možda su to mjesta pričvršćivanja interfaznih kromosoma na unutarnju membranu nuklearne membrane. Moglo bi se pomisliti da se DNK pojedinih frakcija, o kojima će biti riječi u nastavku, reduplicira u strogo definiranoj fazi S-periode. Dakle, većina rRNA gena duplicira DNA na početku razdoblja. Reduplikaciju pokreće signal koji iz citoplazme ulazi u jezgru, a čija priroda nije jasna. Sintezi DNA u replikonu prethodi sinteza RNA. U stanici koja je prošla kroz S-period interfaze, kromosomi sadrže dvostruko veću količinu genetskog materijala. Uz DNA, u sintetskom razdoblju intenzivno se stvaraju RNA i proteini, a broj histona se striktno udvostručuje.
Otprilike 1% DNK životinjska stanica nalazi se u mitohondrijima. Mali dio mitohondrijske DNA se reduplicira u sintetskom razdoblju, dok se glavni dio reduplicira u postsintetskom razdoblju interfaze. Istodobno, poznato je da je životni vijek mitohondrija u stanicama jetre, primjerice, 10 dana. S obzirom na to da je u normalnim uvjetima Budući da se hepatociti rijetko dijele, treba pretpostaviti da se reduplikacija mitohondrijske DNA može dogoditi bez obzira na faze mitotskog ciklusa. Svaki kromosom se sastoji od dvije sestrinske kromatide ( 2n), sadrži DNK 4c.
Duljina vremena od kraja sintetskog razdoblja do početka mitoze je postsintetski (premitotski), ili G 2 -perioda međufaza ( 2n i 4c) (3-6 sati). Karakterizira ga intenzivna sinteza RNK, a posebno proteina. Udvostručenje mase citoplazme u odnosu na početak interfaze je završeno. To je neophodno kako bi stanica ušla u mitozu. Neki od proizvedenih proteina (tubulini) kasnije se koriste za izgradnju vretenastih mikrotubula. Sintetičko i postsintetsko razdoblje izravno su povezani s mitozom. To nam omogućuje da ih izoliramo tijekom posebnog razdoblja međufaze - predprofaza.
postojati tri načina diobe stanica: mitoza, amitoza, mejoza.
1. Dati definicije pojmova.
Interfaza– faza pripreme za mitotičku diobu, kada dolazi do duplikacije DNA.
Mitoza- ovo je dioba koja rezultira strogo identičnom raspodjelom točno kopiranih kromosoma između stanica kćeri, što osigurava stvaranje genetski identičnih stanica.
Životni ciklus
- razdoblje života stanice od trenutka njezina nastanka u procesu diobe do smrti ili završetka sljedeće diobe.
2. Po čemu se rast jednostaničnih organizama razlikuje od rasta višestaničnih organizama?
Visina jednostanični organizam je povećanje veličine i usložnjavanje građe pojedine stanice, a rast višestaničnih stanica je i aktivna dioba stanica – povećanje njihova broja.
3. Zašto interfaza nužno postoji u životnom ciklusu stanice?
U interfazi se događa priprema za diobu i udvostručenje DNA. Da se to ne dogodi, onda bi se sa svakom diobom stanice broj kromosoma prepolovio i vrlo brzo u stanici uopće ne bi ostalo kromosoma.
4. Ispunite klaster "Faze mitoze".
5. Koristeći sliku 52 u § 3.4, ispunite tablicu.
6. Napravi sinkvin za pojam “mitoza”.
Mitoza
Četverofazni, jednolični
Dijeli, raspodjeljuje, drobi
Opskrbljuje genetski materijal stanicama kćerima
Dijeljenje stanica.
7. Uspostavite korespondenciju između faza mitotskog ciklusa i događaja koji se u njima događaju.
Faze
1. Anafaza
2. Metafaza
3. Međufaza
4. Telofaza
5. Profaza
Događaji
A. Stanica raste, formiraju se organele, udvostručuje se DNK.
B. Kromatide se razilaze i postaju neovisni kromosomi.
B. Započinje spiralizacija kromosoma i uništava se nuklearna membrana.
D. Kromosomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini stanice. Vretenasti filamenti su pričvršćeni za centromere.
D. Vreteno nestaje, formiraju se nuklearne membrane, odmotaju se kromosomi.
8. Zašto se završetak mitoze – dioba citoplazme – različito odvija u životinjskim i biljnim stanicama?
Ne u životinjskim stanicama stanične stijenke, kod njih je stanična membrana potisnuta prema unutra, a stanica se stezanjem dijeli.
U biljnim stanicama membrana se formira u ekvatorijalnoj ravnini unutar stanice i, šireći se prema periferiji, dijeli stanicu na pola.
9. Zašto u mitotskom ciklusu interfaza traje puno duže od same diobe?
Tijekom interfaze stanica se intenzivno priprema za mitozu, u njoj se odvijaju procesi sinteze i duplikacije DNA, stanica raste, prolazi kroz svoj životni ciklus, ne uključujući samu diobu.
10. Odaberite točan odgovor.
Test 1.
Kao rezultat mitoze, jedna diploidna stanica proizvodi:
4) 2 diploidne stanice.
Test 2.
Dioba centromera i divergencija kromatida prema polovima stanice događa se u:
3) anafaza;
Test 3.
Životni ciklus je:
2) život stanice od diobe do kraja sljedeće diobe ili smrti;
Test 4.
Koji je pojam pogrešno napisan?
4) telofaza.
11. Objasnite nastanak i opće značenje riječi (termina), na temelju značenja korijena koji ih čine.
12. Odaberite pojam i objasnite kakav je moderno značenje odgovara izvorna vrijednost svoje korijene.
Odabrani termin je interfaza.
Dopisivanje. Pojam odgovara i odnosi se na razdoblje između faza mitoze, kada se događa priprema za diobu.
13. Formulirajte i zapišite glavne ideje § 3.4.
Životni ciklus je život stanice od diobe do kraja sljedeće diobe ili smrti. Između dioba stanica se za to priprema tijekom interfaze. U to vrijeme dolazi do sinteze tvari, udvostručavanja DNK.
Stanica se dijeli mitozom. Sastoji se od 4 faze:
Profaza.
Metafaza.
Anafaza.
Telofaza.
Svrha mitoze: kao rezultat, 2 stanice kćeri s identičnim skupom gena nastaju iz 1 matične stanice. Količina genetskog materijala i kromosoma ostaje ista, čime se osigurava genetska stabilnost stanica.
