Interfaas on periood eluring rakk, mis on sõlmitud eelmise jaotuse lõpu ja järgmise alguse vahel. Reproduktiivsuse seisukohalt võib sellist aega nimetada ettevalmistav etapp, ja biofunktsionaalsega - vegetatiivne. Faasidevahelisel perioodil rakk kasvab, täiendab jagunemise käigus kaotatud struktuure ja seejärel reorganiseerub metaboolselt ümber, et minna mitoosile või meioosile, kui mõni põhjus (näiteks kudede diferentseerumine) teda elutsüklist välja ei vii.

Kuna interfaas on vaheseisund kahe meiootilise või mitootilise jagunemise vahel, nimetatakse seda muidu interkineesiks. Mõiste teist versiooni saab aga kasutada ainult nende rakkude puhul, mis pole oma jagunemisvõimet kaotanud.

üldised omadused

Interfaas on rakutsükli pikim osa. Erandiks on oluliselt lühenenud interkinees meioosi esimese ja teise jagunemise vahel. tähelepanuväärne omadus see etapp on ka tõsiasi, et siin ei toimu kromosoomide dubleerimist, nagu mitoosi interfaasis. See omadus on seotud vajadusega redutseerida kromosoomide diploidne komplekt haploidseks. Mõnel juhul võib intermeiootiline interkinees täielikult puududa.

Interfaasi etapid

Interfaas on kolme järjestikuse perioodi üldistatud nimi:

• eelsünteetiline (G1);
• sünteetiline (S);
• postsünteetiline (G2).

Rakkudes, mis tsüklist välja ei lange, läheb G2 staadium otse mitoosi ja seetõttu nimetatakse seda ka premitootiliseks.

G1 on interfaasi etapp, mis toimub vahetult pärast jagunemist. Seetõttu on raku suurus poole väiksem, samuti umbes 2 korda väiksem RNA ja valkude sisaldus. Kogu presünteesiperioodi jooksul taastatakse kõik komponendid normaalseks.

Valkude kogunemise tõttu kasvab rakk järk-järgult. Valmivad vajalikud organellid ja tsütoplasma maht suureneb. Samal ajal suureneb erinevate RNA-de protsent ja sünteesitakse DNA prekursorid (nukleotiidtrifosfaatkinaasid jne). Sel põhjusel välistab G1-le iseloomulike messenger-RNA-de ja valkude tootmise blokeerimine raku ülemineku S-perioodi.

G1 etapis suureneb järsult energia metabolismis osalevate ensüümide hulk. Perioodi iseloomustab ka raku kõrge biokeemiline aktiivsus ning struktuursete ja funktsionaalsete komponentide kogunemist täiendab suure hulga ATP molekulide säilitamine, mis toimib energiavaruna kromosoomiaparaadi järgnevaks ümberkorraldamiseks.

Sünteetiline etapp

Interfaasi S-perioodil võtmehetk jagunemiseks vajalik – DNA replikatsioon. Sel juhul ei kahekordistu mitte ainult geneetilised molekulid, vaid ka kromosoomide arv. Sõltuvalt rakuuuringu ajast (sünteesiperioodi alguses, keskel või lõpus) ​​saab DNA kogust tuvastada 2-4 sekundiga.

S-etapp kujutab endast olulist üleminekumomenti, mis "otsustab", kas jagunemine toimub või mitte. Ainus erand sellest reeglist on meioosi I ja II vaheline interfaas.

Pidevalt interfaasis olevates rakkudes S-perioodi ei esine. Seega peatuvad rakud, mis uuesti ei jagune, erinimega etapis - G0.

Postsünteetiline etapp

G2 periood on jagunemiseks ettevalmistamise viimane etapp. Selles etapis toimub mitoosi läbimiseks vajalike messenger-RNA molekulide süntees. Üks peamisi valke, mida sel ajal toodetakse, on tubuliinid, mis toimivad lõhustumisspindli moodustamise ehitusplokkidena.

Postsünteesi staadiumi ja mitoosi (või meioosi) piiril väheneb RNA süntees järsult.

Mis on G0 rakud

Mõne raku jaoks on interfaas püsiv olek. See on iseloomulik spetsialiseeritud kudede mõnele komponendile.

Jagunemisvõimetuse olek on tinglikult määratud G0 staadiumiks, kuna G1 perioodi peetakse ka mitoosiks valmistumise faasiks, kuigi see ei hõlma sellega seotud morfoloogilisi ümberkorraldusi. Seega arvatakse, et G0 rakud on tsütoloogilisest tsüklist välja langenud. Sel juhul võib puhkeseisund olla nii püsiv kui ka ajutine.

Rakud, mis on läbinud diferentseerumise ja spetsialiseerunud spetsiifilistele funktsioonidele, sisenevad kõige sagedamini G0 faasi. Kuid mõnel juhul on see seisund pöörduv. Nii võivad näiteks maksarakud elundi kahjustuse korral taastada võime jaguneda ja liikuda G0 olekust G1 perioodi. See mehhanism on organismide taastumise aluseks. Normaalses seisundis on suurem osa maksarakkudest G0 faasis.

Mõnel juhul on G0 seisund pöördumatu ja püsib kuni tsütoloogilise surmani. See on tüüpiline näiteks epidermise või kardiomüotsüütide rakkude keratiniseerumisel.

Mõnikord, vastupidi, üleminek G0-perioodile ei tähenda sugugi jagunemisvõime kaotust, vaid näeb ette vaid süstemaatilise peatamise. Sellesse rühma kuuluvad kambaalsed rakud (näiteks tüvirakud).

raku pooldumine– kõigi elusorganismide paljunemise ja individuaalse arengu aluseks olev bioloogiline protsess.

Kõige levinum rakkude paljunemise vorm elusorganismides on kaudne jagunemine ehk mitoos(kreeka keelest "mitos" - niit). Mitoos koosneb neljast järjestikusest faasist. Mitoos tagab emaraku geneetilise teabe ühtlase jaotumise tütarrakkude vahel.

Mitoos - raku jagunemine, mille käigus kopeeritakse kõik raku elemendid ja kahe tütarraku moodustumine toimub täpselt samamoodi nagu emal.

Raku eluperioodi kahe mitoosi vahel nimetatakse interfaasiks. See on kümme korda pikem kui mitoos. Selles toimuvad mitmed väga olulised protsessid, mis eelnevad rakkude jagunemisele: sünteesitakse ATP ja valgu molekulid, iga kromosoom kahekordistub, moodustades kaks sõsarkromatiidi, mida hoiab koos ühine tsentromeer, ning raku peamiste organellide arv suureneb.

Mitoos

Mitoosil on neli faasi: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas.

I. Profaas on mitoosi pikim faas. Kromosoomid, mis koosnevad kahest sõsarkromatiidist, mida hoiab koos tsentromeer, spiraalistuvad selles ja selle tulemusena paksenevad. Profaasi lõpuks kaovad tuumamembraan ja tuumad ning kromosoomid hajuvad kogu rakus. Tsütoplasmas liiguvad profaasi lõpu poole tsentrioolid ribadesse ja moodustavad jagunemisspindli.

II. Metafaas – kromosoomid jätkavad spiraalimist, nende tsentromeerid paiknevad piki ekvaatorit (selles faasis on need kõige nähtavamad). Spindli kiud on nende külge kinnitatud.

III. Anafaas - tsentromeerid jagunevad, sõsarkromatiidid eralduvad üksteisest ja liiguvad spindli filamentide kokkutõmbumise tõttu raku vastaspoolustele.

IV. Telofaas – tsütoplasma jaguneb, kromosoomid rulluvad lahti, moodustuvad uuesti nukleoolid ja tuumamembraanid. Pärast seda moodustub raku ekvatoriaalvööndis kitsendus, mis eraldab kaks sõsarrakku.

Nii moodustub ühest algrakust (emarakus) kaks uut - tütarrakud, millel on kromosoomikomplekt, mis kvantiteedi ja kvaliteedi, päriliku teabe sisu poolest morfoloogilised, anatoomilised ja füsioloogilised omadused täiesti identne vanemaga.

Mitmerakuliste organismide kasv, individuaalne areng, kudede pidev uuenemine on määratud mitootilise rakkude jagunemise protsessidega.

Kõiki mitoosi käigus toimuvaid muutusi kontrollib neuroregulatoorne süsteem, st närvisüsteem, neerupealiste, hüpofüüsi, kilpnäärme jne hormoonid.

Meioos

Meioos(kreeka keelest "meioos." - redutseerimine) on sugurakkude küpsemise tsooni jagunemine, millega kaasneb kromosoomide arvu vähenemine poole võrra. See koosneb ka kahest järjestikusest jaotusest, millel on mitoosiga samad faasid. Üksikute faaside kestus ja neis toimuvad protsessid erinevad aga oluliselt mitoosis toimuvatest protsessidest.

Need erinevused on peamiselt järgmised. Meioosi korral on profaas I pikem. Selles toimub kromosoomide konjugeerimine (ühendamine) ja geneetilise informatsiooni vahetus. (Ülaloleval joonisel on profaas tähistatud numbritega 1, 2, 3, konjugatsioon on näidatud numbri 3 all). Metafaasis toimuvad samad muutused, mis mitoosi metafaasis, kuid haploidse kromosoomikomplektiga (4). Anafaasis I kromatiide koos hoidvad tsentromeerid ei jagune ja üks homoloogsetest kromosoomidest liigub poolustele (5). Telofaasis II moodustub neli haploidse kromosoomikomplektiga rakku (6).

Interfaas enne teist jagunemist meioosis on väga lühike, DNA-d selles ei sünteesita. Kahe meiootilise jagunemise tulemusena moodustunud rakud (sugurakud) sisaldavad haploidset (ühtset) kromosoomide komplekti.

Täielik kromosoomide komplekt - diploidne 2n - taastatakse kehas munaraku viljastumisel, sugulisel paljunemisel.

Sugulist paljunemist iseloomustab geneetilise teabe vahetus emaste ja isaste vahel. Seda seostatakse spetsiaalsete haploidsete sugurakkude - sugurakkude - moodustumise ja sulandumisega, mis moodustuvad meioosi tagajärjel. Viljastamine on munaraku ja seemnerakkude (nais- ja isassugurakud) ühinemise protsess, mille käigus taastatakse diploidne kromosoomide komplekt. Viljastatud munarakku nimetatakse sügoodiks.

Viljastamise käigus võib täheldada erinevaid sugurakkude ühendamise variante. Näiteks kui mõlemad sugurakud, millel on ühe või mitme geeni sama alleel, ühinevad, moodustub homosügoot, mille järglastel säilivad kõik tunnused. puhtal kujul. Kui sugurakkudes olevad geenid on esindatud erinevate alleelidega, moodustub heterosügoot. Tema järglastel leitakse erinevatele geenidele vastavaid pärilikke algeid. Inimestel on homosügootsus üksikute geenide puhul vaid osaline.

Põhilised pärilike omaduste vanematelt järglastele edasikandumise mustrid kehtestas G. Mendel 19. sajandi teisel poolel. Sellest ajast on geneetikas (teadus organismide pärilikkuse ja varieeruvuse seaduste kohta) kindlalt kinnistunud sellised mõisted nagu domineerivad ja retsessiivsed tunnused, genotüüp ja fenotüüp jne Domineerivad tunnused on domineerivad, retsessiivsed - halvemad või kaovad. järgnevates põlvkondades. Geneetikas tähistatakse neid tunnuseid ladina tähestiku tähtedega: domineerivaid tähistatakse suurtähtedega, retsessiivseid väiketähtedega. Homosügootsuse korral peegeldab iga geenipaar (alleel) kas domineerivaid või retsessiivseid tunnuseid, mis mõlemal juhul näitavad nende mõju.

Heterosügootsetes organismides paikneb domineeriv alleel ühel kromosoomil ja retsessiivne, domineeriva poolt alla surutud, teise homoloogse kromosoomi vastavas piirkonnas. Viljastumise käigus moodustub diploidse komplekti uus kombinatsioon. Seetõttu algab uue organismi teke kahe meioosi tagajärjel tekkiva suguraku (suguraku) ühinemisest. Meioosi käigus toimub järglastes geneetilise materjali ümberjaotumine (geenide rekombinatsioon) või alleelide vahetus ja nende kombinatsioon uuteks variatsioonideks, mis määrab uue isendi välimuse.

Vahetult pärast viljastamist toimub DNA süntees, kromosoomid kahekordistuvad ja toimub sügoodi tuuma esimene jagunemine, mis toimub mitoosi teel ja tähistab uue organismi arengu algust.

(Slaid 31)

Kuded, nende struktuur ja funktsioonid

Kude kui rakkude ja rakkudevahelise aine kogum. Kangaste liigid ja liigid, nende omadused. Rakkudevahelised interaktsioonid.

Täiskasvanud inimese kehas on umbes 200 tüüpi rakke. Moodustuvad rakkude rühmad, millel on sama või sarnane struktuur, mis on ühendatud päritolu ühtsusega ja kohandatud teatud funktsioonide täitmiseks. kangad . See on inimkeha hierarhilise struktuuri järgmine tase – üleminek alates raku tase kangale.

Igasugune kude on rakkude kogum ja rakkudevaheline aine , mida võib olla palju (veri, lümf, lahtine sidekude) või vähe (katteepiteel).

Kude = rakud + rakkudevaheline aine

Iga koe (ja mõne elundi) rakkudel on oma nimi: närvikoe rakke nimetatakse neuronid , rakud luukoe –osteotsüüdid , maks - hepatotsüüdid jne.

rakkudevaheline aine keemiliselt on süsteem, mis koosneb biopolümeerid kõrge kontsentratsiooniga ja vee molekulides. See sisaldab konstruktsioonielemente: kollageen, elastiinikiud, vere- ja lümfikapillaarid, närvikiud ja sensoorsed otsad (valu-, temperatuuri- ja muud retseptorid). See loob vajalikud tingimused kudede normaalseks toimimiseks ja nende funktsioonide täitmiseks.

Kangaid on nelja tüüpi: epiteel ,ühendamine (kaasa arvatud veri ja lümf), lihaseline ja närviline .

(Slaid 32)

epiteeli kude

või epiteel , katab keha, vooderdab elundite (magu, sooled, põis jt) ja õõnsuste (kõhuõõne, pleura) sisepindu ning moodustab ka suurema osa näärmetest. Vastavalt sellele eristatakse terviklikku ja näärmeepiteeli.

Struktuurne epiteel moodustab üksteisega tihedalt – praktiliselt ilma rakkudevahelise aineta – rakkude kihte. Ta juhtub ühekihiline või mitmekihiline . Integumentaarne epiteel on piirdekude ja täidab põhifunktsioone: kaitse välismõjude eest ja osalemine keha ainevahetuses keskkonnaga - toidukomponentide imendumine ja ainevahetusproduktide eritumine ( eritumist ). Integumentaarne epiteel on paindlik, tagades siseorganite liikuvuse (näiteks südame kokkutõmbed, mao laienemine, soolestiku liikuvus, kopsude laienemine jne).

näärmete epiteel koosneb rakkudest, mille sees on graanulid, millel on saladus (ladina keelest secretio- haru). Need rakud teostavad paljude organismi jaoks oluliste ainete sünteesi ja vabastamist. Sekretsiooni teel moodustuvad sülg, mao- ja soolemahl, sapp, piim, hormoonid ja muud bioloogiliselt aktiivsed ühendid. Nääreepiteel võib moodustada iseseisvaid organeid – näärmeid (näiteks kõhunääre, kilpnääre, sisesekretsiooninäärmed või endokriinsed näärmed , mis eritavad hormoone otse verre, täidavad organismis regulatoorseid funktsioone jne) ja võivad olla osa teistest elunditest (näiteks mao näärmed).

(Slaid 33)

Sidekoe

Seda eristab suur hulk rakke ja rakkudevahelise substraadi rohkus, mis koosneb kiududest ja amorfsest ainest. Kiuline sidekude võib olla lahtine ja tihe.

Lahtine sidekude esineb kõigis elundites, ümbritseb see verd ja lümfisoont.

Tihe sidekude täidab mehaanilisi, toetavaid, vormivaid ja kaitsefunktsioone. Lisaks on endiselt väga tihe sidekude, see koosneb kõõlustest ja kiulistest membraanidest (dura mater, periosteum jt). Sidekude ei täida mitte ainult mehaanilisi funktsioone, vaid osaleb aktiivselt ka ainevahetuses, immuunkehade tootmises, regeneratsiooni- ja haavaparanemisprotsessides ning tagab kohanemise muutuvate elutingimustega.

Sidekude hõlmab rasvkude . Selles ladestuvad (ladestuvad) rasvad, mille lagunemisel vabaneb suur hulk energiat.

mängivad kehas olulist rolli skeleti (kõhre ja luu) sidekoed . Nad täidavad peamiselt toetavaid, mehaanilisi ja kaitsefunktsioone.

kõhrekoe koosneb rakkudest ja suurest kogusest elastsest rakkudevahelisest ainest, see moodustab lülidevahelised kettad, mõned liigeste komponendid, hingetoru, bronhid. Kõhrekoes ei ole veresooni ja see saab vajalikud ained kätte neid ümbritsevatest kudedest omastades.

Luu koosneb nende luuplaatidest, mille sees asuvad rakud. Rakud on üksteisega ühendatud arvukate protsesside kaudu. Luukoe on kõva ja sellest koest on üles ehitatud luustiku luud. Veresooned jooksevad läbi luukoe.

Sidekoe tüüp on veri . Meie arvates on veri keha jaoks midagi väga olulist ja samal ajal raskesti mõistetavat. Veri koosneb rakkudevahelisest ainest plasma ja kaalus selles vormitud elemendid –erütrotsüüdid, leukotsüüdid, trombotsüüdid . Kõik kujuga elemendid arenevad välja ühisest lähterakust.

(Slaid 34)

Rakud lihaskoe

on võimeline kokku leppima. Kuna kokkutõmbumiseks kulub palju energiat, iseloomustab lihaskoe rakke kõrge sisaldus mitokondrid .

On kahte peamist lihaskoe tüüpi - sile , mis esineb paljude ja reeglina õõnsate siseorganite (veresooned, sooled, näärmekanalid ja teised) seintes ja triibuline mis hõlmab südame- ja skeletilihaste kude. Lihaskoe kimbud moodustavad lihaseid. Neid ümbritsevad sidekoe kihid ning läbistavad närvid, veri ja lümfisooned.

(Slaid 35)

närvikude

koosneb närvirakud (neuronid ) ja erinevate rakuliste elementidega rakkudevaheline aine, mida ühiselt nimetatakse neurogliia (kreeka keelest glia- liim). Neuronite peamine omadus on võime tajuda ärritust, olla põnevil, genereerida impulssi ja edastada seda ahelas edasi. Nad sünteesivad ja sekreteerivad bioloogiliselt aktiivsed ained - vahendajad vahendajad ).

Närvisüsteem reguleerib kõigi kudede ja elundite talitlust, liidab need ühtseks organismiks, edastades infot läbi kõikide lülide ning suhtleb keskkonnaga. Mitme mikronise läbimõõduga võib aksoni pikkus suurtel loomadel ulatuda 1 meetrini või rohkemgi (näiteks seljaaju neuronitest jäsemetele tulevad aksonid).

Üldine teave kudede kohta on toodud tabelis.

Tabelikoed, nende struktuur ja funktsioonid

Kuju säilitamine ja spetsiifiliste funktsioonide täitmine koe poolt on geneetiliselt programmeeritud: spetsiifiliste funktsioonide täitmise ja diferentseerumise võime kandub tütarrakkudesse DNA kaudu.

Eristumine on biokeemiline protsess, mille käigus suhteliselt homogeensed rakud, mis on tekkinud ühisest eellasrakust, muundatakse järjest enam spetsialiseerunud spetsiifilisteks rakutüüpideks, mis moodustavad kudesid või elundeid. Enamik diferentseeritud rakke säilitavad tavaliselt oma spetsiifilised omadused isegi uues keskkonnas.

1952. aastal eraldasid Chicago ülikooli teadlased tibu embrüo rakud, kasvatades (inkubeerides) neid õrnalt segades ensüümilahuses. Kuid rakud ei jäänud eraldatuks, vaid hakkasid ühinema uuteks kolooniateks. Veelgi enam, kui maksarakud segati võrkkesta rakkudega, tekkis rakuagregaatide moodustumine nii, et võrkkesta rakud liikusid alati rakumassi sisemisse ossa.

Rakkude interaktsioonid . Mis võimaldab kangastel vähimagi välismõju korral mitte mureneda? Ja mis tagab rakkude koordineeritud töö ja nende poolt spetsiifiliste funktsioonide täitmise?

Paljud tähelepanekud tõestavad rakkude võimet üksteist ära tunda ja sellele vastavalt reageerida. Interaktsioon ei ole ainult võime edastada signaale ühest rakust teise, vaid ka võime tegutseda ühiselt, st sünkroonselt. Iga raku pinnal on retseptorid , tänu millele tunneb iga rakk ära teise endaga sarnase. Ja need "detektoriseadmed" toimivad vastavalt "klahviluku" reeglile.

Räägime natuke sellest, kuidas rakud omavahel suhtlevad. Rakkudevaheliseks suhtluseks on kaks peamist viisi: difusioon ja liim . Difusioon on interaktsioon, mis põhineb rakkudevahelistel kanalitel, naaberrakkude membraanide pooridel, mis asuvad rangelt üksteise vastas. Liim (ladina keelest adhaesio- kleepuv, kleepuv) - rakkude mehaaniline ühendamine, nende pikaajaline ja stabiilne hoidmine üksteisest lähedal. Raku ehitust käsitlevas peatükis kirjeldatakse erinevat tüüpi rakkudevahelisi ühendusi (desmosoomid, sünapsid jt). See on aluseks rakkude organiseerimisel mitmesugusteks paljurakulisteks struktuurideks (kudedeks, elunditeks).

Iga koerakk mitte ainult ei ühenda naaberrakkudega, vaid suhtleb ka nendega rakkudevaheline aine, saades selle abiga toitaineid, signaalmolekulid (hormoonid, vahendajad) ja nii edasi. Kõikidesse keha kudedesse ja organitesse tarnitud kemikaalide kaudu humoraalset tüüpi regulatsioon (ladina keelest huumor- vedelik).

Teine reguleerimisviis, nagu eespool mainitud, viiakse läbi närvisüsteemi abil. Närviimpulsid jõuavad sihtmärgini alati sadu või tuhandeid kordi kiiremini kui kemikaalide toimetamine elunditesse või kudedesse. Elundite ja süsteemide funktsioonide reguleerimise närvi- ja humoraalsed viisid on omavahel tihedalt seotud. Enamiku kemikaalide teke ja nende verre sattumine on aga närvisüsteemi pideva kontrolli all.

Rakk, kude – need on esimesed elusorganismide organiseerituse tasemed , kuid ka nendel etappidel on võimalik välja selgitada üldised regulatsioonimehhanismid, mis tagavad elundite, organsüsteemide ja organismi kui terviku elutegevuse.

Kõigist huvitavatest ja üsna keerukatest bioloogia teemadest tasub esile tõsta kaks kehas toimuva rakkude jagunemise protsessi - meioos ja mitoos. Alguses võib tunduda, et need protsessid on samad, kuna mõlemal juhul toimub rakkude jagunemine, kuid tegelikult on nende vahel suur erinevus. Kõigepealt peate tegelema mitoosiga. Mis on see protsess, milline on mitoosi interfaas ja millist rolli nad inimkehas mängivad? Lisateavet selle kohta ja seda arutatakse selles artiklis.

Keeruline bioloogiline protsess, millega kaasneb rakkude jagunemine ja kromosoomide jaotumine nende rakkude vahel – seda kõike võib öelda mitoosi kohta. Tänu temale on DNA-d sisaldavad kromosoomid keha tütarrakkude vahel ühtlaselt jaotunud.

Mitoosiprotsessil on 4 peamist faasi. Kõik need on omavahel ühendatud, kuna faasid liiguvad sujuvalt ühelt teisele. Mitoosi levimus looduses on tingitud asjaolust, et just tema osaleb kõigi rakkude, sealhulgas lihaste, närvide ja nii edasi jagunemise protsessis.

Lühidalt interfaasist

Enne mitoosi olekusse sisenemist läheb rakk, mis jaguneb, interfaasi perioodi, see tähendab, et see kasvab. Interfaasi kestus võib tavarežiimis võtta rohkem kui 90% raku aktiivsuse koguajast..

Interfaas jaguneb kolmeks põhiperioodiks:

• faas G1;
• S-faas;
• faas G2.

Kõik need läbivad teatud järjekorras. Vaatleme kõiki neid etappe eraldi.

Interfaas – põhikomponendid (valem)

Faas G1

Seda perioodi iseloomustab raku ettevalmistamine jagunemiseks. Selle maht suureneb DNA sünteesi järgmise faasi jaoks.

S-faas

See on interfaasi protsessi järgmine etapp, mille käigus keharakud jagunevad. Reeglina toimub enamiku rakkude süntees lühikest aega. Pärast rakkude jagunemist rakkude suurus ei suurene, vaid algab viimane faas.

Faas G2

Interfaasi viimane etapp, mille jooksul rakud jätkavad valkude sünteesimist, suurendades samal ajal nende suurust. Sel perioodil on rakus veel nukleoole. Ka interfaasi viimases osas toimub kromosoomide dubleerimine ja tuuma pind on sel ajal kaetud spetsiaalse kestaga, millel on kaitsefunktsioon.

Märkusena! Kolmanda faasi lõpus toimub mitoos. See hõlmab ka mitmeid etappe, mille järel toimub rakkude jagunemine (seda protsessi nimetatakse meditsiinis tsütokineesiks).

Mitoosi etapid

Nagu varem märgitud, jaguneb mitoos neljaks etapiks, kuid mõnikord võib neid olla rohkem. Allpool on toodud peamised.

Tabel. Mitoosi peamiste faaside kirjeldus.

Tähtis! Täieliku mitoosiprotsessi kestus ei ületa reeglina 1,5-2 tundi. Kestus võib erineda olenevalt jagatava lahtri tüübist. Samuti mõjutavad protsessi kestust välistegurid, nagu valgustingimused, temperatuur jne.

Millist bioloogilist rolli mängib mitoos?

Nüüd proovime mõista mitoosi tunnuseid ja selle tähtsust bioloogilises tsüklis. Eelkõige see tagab palju organismi elutähtsaid protsesse, sealhulgas embrüonaalset arengut.

Mitoos vastutab ka kudede ja keha siseorganite taastamise eest pärast seda mitmesugused kahjustused, mis põhjustavad taastumist. Toimimise käigus rakud järk-järgult surevad, kuid mitoosi abil säilib kudede struktuurne terviklikkus pidevalt.

Mitoos tagab teatud arvu kromosoomide säilimise (see vastab kromosoomide arvule emarakus).

Video – mitoosi omadused ja tüübid

Iga organismi individuaalne areng (ontogenees) algab ühest rakust. See rakk läbib jagunemisprotsessi, mis üherakuliste organismide puhul võrdub paljunemisega ja mitmerakuliste organismide puhul uue organismi moodustumisega. Seetõttu on rakkude jagunemisprotsessidel suur tähtsus kõigi organismide elus.

Rakkude pooldumise protsessi olemuse järgi eristatakse otsest jagunemist (amitoos) ja kaudset jagunemist (mitoos). Amitoosi ja mitoosi ajal saavad tütarrakud diploidse kromosoomikomplekti ja tuumaaine kogus on "2n". Ülaltoodud jagunemistüüpide tulemusena moodustuvad somaatilised rakud (keharakud). Eoste (taimedes) ja sugurakkude (loomadel) moodustumisel toimub kaudne jagunemine kromosoomide arvu poole võrra. Seda tüüpi rakkude jagunemist nimetatakse meioosiks. Selles alajaotuses käsitletakse amitoosi ja mitoosi.

Amitoosi lühikirjeldus

Jagunemist, mille käigus jaguneva raku struktuur praktiliselt olulisi muutusi ei toimu, nimetatakse amitoosiks ehk otseseks jagunemiseks.

Amitoosi käigus rakk ja tuum pikenevad, tekib ahenemine ning selle tulemusena tekib ühest vanemrakust kaks tütarrakku. Ka teiste ainuraksete organismide rakud jagunevad amitootiliselt.

Amitoosi puuduseks on tuumaaine ebaühtlane jaotumine tütarrakkude vahel, mis võib kaasa aidata selle liigi degeneratsioonile. Seda tüüpi jagunemine on üsna haruldane ja kõrgelt organiseeritud organismides seda üldse ei esine.

Mitoosi üldised omadused

Rakkude jagunemise protsessi, mille käigus selle struktuur läbib olulisi muutusi, uute struktuuride tekkimist ja rangelt määratletud etappide rakendamist, nimetatakse kaudseks jagunemiseks või mitoosiks.

Mitoosi käigus saavad tütarrakud diploidse kromosoomide komplekti ja sama koguse tuumaainet, mis on iseloomulik normaalselt toimivale somaatilisele vanemrakule.

Mitoos viiakse läbi somaatiliste (keharakkude) rakkude paljunemisel, näiteks taimede meristeemides (kasvukudedes) või loomade aktiivsetes jagunemistsoonides (vereloomeorganites, nahas jne). Loomorganismidele on jagunemise seisund iseloomulik noores eas, kuid seda saab läbi viia ka aastal täiskasvanueas vastavates organites (nahk, vereloomeorganid jne).

Mitoos on rangelt määratletud protsesside jada, mis kulgevad etapiviisiliselt. Mitoosil on neli faasi: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas. Mitoosi kogukestus on 2-8 tundi. Mõelge mitoosi faasidele üksikasjalikumalt.

1. Profaas (mitoosi esimene faas) on pikim. Profaasi ajal tekivad tuumas kromosoomid (DNA molekulide spiraliseerumise tõttu). Tuum lahustub. Kõik kromosoomid on selgelt nähtavad. Rakukeskuse tsentrioolid lahknevad raku erinevatele poolustele ja tsentrioolide vahele moodustub "jagunemisspindel". Tuumamembraan lahustub ja kromosoomid sisenevad tsütoplasmasse. Profaas lõppeb.

Järelikult moodustub profaasi tulemusena "jagunemisvõll", mis koosneb kahest tsentrioolist, mis paiknevad raku erinevatel poolustel ja on omavahel ühendatud kahte tüüpi filamentidega - toetavad ja tõmbavad. Tsütoplasmas on diploidne kromosoomide komplekt, millest igaüks sisaldab kahekordses koguses (normi suhtes) tuumaainet ja millel on piki suurt sümmeetriatelge ahenemine.

2. Metafaas (jagunemise teine ​​faas). Mõnikord nimetatakse seda "tähefaasiks", kuna ülalt vaadates moodustavad kromosoomid mingi tähe. Metafaasi ajal on kromosoomid kõige enam ekspresseeritud.

Metafaasis liiguvad kromosoomid raku keskmesse ja kinnituvad tsentromeeride abil spindli tõmbekeermetele, mis viib kromosoomide paigutuse rangelt järjestatud struktuuri tekkimiseni rakus. Pärast tõmbamisniidi külge kinnitumist jagatakse iga kromatiini filament kaheks osaks, mille tõttu iga kromosoom meenutab justkui tsentromeeri piirkonnas kokkukleepunud kromosoome. Metafaasi lõpus jaguneb tsentromeer mööda (paralleelselt kromatiini ahelatega) ja moodustub tetraploidne arv kromosoome. See lõpetab metafaasi.

Niisiis ilmub metafaasi lõpus tetraploidne arv kromosoome (4n), millest üks pool on kinnitatud niitide külge, mis tõmbavad neid kromosoome ühe pooluse külge, ja teine ​​pool teise pooluse külge.

3. Anafaas (kolmas faas, järgneb metafaasile). Anafaasi ajal (esialgne periood) tõmbuvad spindli tõmbeniidid kokku ja tänu sellele lahknevad kromosoomid jaguneva raku erinevatele poolustele. Iga kromosoomi iseloomustab normaalne kogus tuumaainet.

Anafaasi lõpuks koonduvad kromosoomid raku poolustele ja raku keskele ("ekvaatorile") tekivad paksenemised spindli tugikeermetele. See viib anafaasi lõpule.

4. Telofaas (mitoosi viimane etapp). Telofaasi ajal toimuvad järgmised muutused: anafaasi lõpus tekkinud paksenemised tuginiitidel suurenevad ja ühinevad, moodustades esmase membraani, mis eraldab ühe tütarraku teisest.

Selle tulemusena on kaks rakku, mis sisaldavad diploidset kromosoomide komplekti (2n). Primaarse membraani asemele tekib rakkude vahele ahenemine, mis süveneb ja telofaasi lõpuks eraldub üks rakk teisest.

Samaaegselt rakumembraanide moodustumisega ja algse (ema)raku jagunemisega kaheks tütarrakuks toimub noorte tütarrakkude lõplik moodustumine. Kromosoomid rändavad uute rakkude keskmesse, lähenevad tihedalt, DNA molekulid despiraliseeruvad ja kromosoomid kaovad eraldiseisvate moodustistena. Tuumaaine ümber tekib tuumaümbris, tekib tuum, s.t tekib tuum.

Samal ajal moodustub ka uus rakukese ehk ühest tsentrioolist (jagunemise tõttu) tekib kaks tsentriooli, tekkinud tsentrioolide vahele tekivad tõmbavad tuginiidid. Telofaas lõpeb siin ja äsja tekkinud rakud sisenevad oma arengutsüklisse, mis sõltub rakkude asukohast ja nende tulevasest rollist.

Tütarrakkude arendamiseks on mitmeid viise. Üks neist on see, et äsja tekkinud rakud on spetsialiseerunud teatud funktsioonide täitmisele, näiteks muutuvad nad vererakkudeks. Laske mõnel neist rakkudest saada erütrotsüüdid (punased verelibled). Sellised rakud kasvavad teatud suuruseni, seejärel kaotavad nad oma tuuma ja täituvad hingamispigmendiga (hemoglobiiniga) ning muutuvad küpseks, võimelised oma funktsioone täitma. Erütrotsüütide puhul on see võime teostada gaasivahetust kudede ja hingamisteede vahel, viies läbi molekulaarse hapniku (O 2) hingamisteedest kudedesse ja süsinikdioksiidi kudedest hingamisorganitesse. Noored punased verelibled sisenevad vereringesse, kus nad toimivad 2-3 kuud ja seejärel surevad.

Keha tütarrakkude teine ​​arenguviis on nende sisenemine mitootilisse tsüklisse.

Mitootilise tsükli lühikirjeldus

Mitootiline tsükkel on ajavahemik, mille jooksul rakk eksisteerib ühest jagunemisest teise, kaasa arvatud mitoos (jagunemise aeg, mil lähterakust ilmuvad kaks tütarrakku) ja interfaas (aeg, mille jooksul rakud, millel on muutunud võimeliseks uueks jagunemiseks).

Järelikult koosneb mitootiline tsükkel kahest ajakihist: mitoosi ajast ja interfaasi ajast. Interfaas hõivab 24/25 kogu mitootilisest tsüklist ja jaguneb kolmeks perioodiks. Interfaasi perioode kirjeldatakse lühidalt allpool.

1. Presünteetiline periood (G 1). See algab kohe pärast telofaasi lõppemist ja on ligikaudu pool interfaasi ajast. Sel perioodil toimub despiraliseeritud kromosoomidel (despiraliseeritud DNA molekulidel) igat tüüpi RNA süntees. Ribosoomid moodustuvad tuumas.

Mitokondrites sünteesitakse ATP-d intensiivselt, st akumuleerub rakus kehale “sobival” kujul (saab hiljem hõlpsasti kasutada organismile vajalike ainete sünteesi protsessides).

Samal ajal toimub intensiivne valgumolekulide süntees. Kõik need protsessid valmistavad ette sünteesiperioodi, mille jooksul toimub DNA süntees.

2. Sünteetiline periood (S).

Interfaasi selles etapis sünteesitakse DNA, st toimub reduplikatsioon või replikatsioon. Ensüümide mõjul muutuvad DNA kaksikahelad üksikahelateks ja nendele tekivad komplementaarsuse (vastastikuse komplementaarsuse) põhimõtte kohaselt uued DNA kaksikahelad. Sünteesiperioodi lõpus ilmub rakku tetraploidne kogus DNA-d (4c), kuid kromosoomide diploidne komplekt (2n) säilib. Pärast tetraploidse ainekoguse ilmumist rakkudesse sünteesiperiood lõpeb ja rakk siseneb viimasesse interfaasi perioodi – postsünteesi.

3. Sünteesijärgne periood (G 2).

See periood lõpetab vahefaasi. See on ajaliselt suhteliselt lühike. Sel perioodil toimub täiendav valkude ja ATP süntees. Rakud saavutavad piirsuurused, neis moodustuvad lõpuks kõik struktuurid. Sünteesijärgse perioodi lõpus on rakud valmis uueks jagunemiseks.

Kokkuvõtteks tuleb märkida, et ainete süntees toimub kõigil interfaasi perioodidel. Sünteesiperioodi jaotus tuleneb sellest, et selle olemuslik erinevus teistest perioodidest seisneb selles, et sel ajal sünteesitakse DNA, see muutub rakus kahekordseks normiks ja see loob eeldused uueks raku jagunemiseks.

Mitootilise tsükli kestus määratakse järgmiste valemitega:

C \u003d M + G 1 + S + G 2, kus M on mitoosi kestus; I - interfaasi kestus; G 1 - presünteesiperioodi kestus; S on sünteesiperioodi kestus; G 2 - postsünteesiperioodi kestus; G 1 + G 2 + S = I.

Iga päev toimuvad meie kehas inimsilmale ja teadvusele märkamatud muutused: keharakud vahetavad omavahel aineid, sünteesivad valke ja rasvu, hävivad ning nende asemele tekivad uued.

Kui inimene lõikab kogemata toiduvalmistamise ajal oma kätt, siis mõne päeva pärast haav paraneb ja selle asemele jääb vaid valkjas arm; iga paari nädala tagant vahetatakse meie nahk täielikult välja; Lõppude lõpuks oli igaüks meist kunagi üks pisike rakk ja on moodustatud selle mitmest jagunemisest.

Kõigi nende oluliste protsesside keskmes, ilma milleta oleks elu ise võimatu, on mitoos. Talle võib anda lühike määratlus: mitoos (nimetatakse ka karüokineesiks) on kaudne rakkude jagunemine, mille abil moodustub kaks rakku, mis ühtivad geneetilise komplekti poolest originaaliga.

Mitoosi bioloogiline tähtsus ja roll

Mitoos kopeerib tavaliselt tuumas sisalduvat teavet DNA molekulide kujul ja erinevalt meioosist geneetilises koodis muudatusi ei tehta, seetõttu moodustub emarakust kaks temaga absoluutselt identset tütarrakku, millel on samad omadused. .

Seega sisaldub mitoosi bioloogiline tähendus raku omaduste geneetilise muutumatuse ja püsivuse säilitamises.

Mitootilise jagunemise läbinud rakud sisaldavad geneetilist teavet kogu organismi ehituse kohta, seega on selle areng täiesti võimalik ühest rakust. See on taimede vegetatiivse paljunemise alus: kui võtta kannikesest nopitud kartulimugul või leht ja asetada see sobivatesse tingimustesse, saab terve taime kasvama.

AT põllumajandus oluline on säilitada püsiv saagikus, viljakus, resistentsus kahjuritele ja keskkonnatingimustele, mistõttu on selge, miks võimalusel kasutatakse just vegetatiivset taimede paljundamise meetodit.

Samuti toimub mitoosi abil regenereerimisprotsess - rakkude ja kudede asendamine. Kui kehaosa on kahjustatud või kadunud, hakkavad rakud aktiivselt jagunema, asendades kadunud rakud.

Eriti muljetavaldav on magedas vees elava väikese koelenteraalse looma hüdra taastumine.

Hüdra pikkus on mitu sentimeetrit, keha ühes otsas on tald, millega see on aluspinnale kinnitatud, ja teises - kombitsad, mis on mõeldud toidu püüdmiseks.

Kui lõikate keha mitmeks osaks, suudab igaüks neist puuduva taastada, säilitades proportsioonid ja kuju.

Paraku on aga nii, et mida keerulisem on organism, seda nõrgem on tema taastumine, mistõttu arenenumad loomad, sealhulgas inimesed, ei pruugi sellisest asjast uneski näha.

Mitoosi etapid ja skeem

Kogu raku eluea saab paigutada kuue faasina järgmises järjestuses:

Suurendamiseks klõpsake

Pealegi koosneb jagamisprotsess ise viiest viimasest.

Lühidalt võib mitoosi kirjeldada järgmiselt: rakk loob ja akumuleerib aineid, DNA dubleeritakse tuumas, kromosoomid sisenevad tsütoplasmasse, millele eelneb nende spiraliseerumine, asetatakse raku ekvaatorile ja tõmmatakse kujul laiali. tütarkromosoomidest poolustele lõhustumise spindli niitide abil.

Pärast seda, kui kõik emaraku organellid jagunevad ligikaudu pooleks, moodustuvad kaks tütarrakku. Nende geneetiline ülesehitus jääb samaks:

• 2n, kui originaal oli diploidne;
• n kui originaal oli haploidne.

Kasulik on märkida: inimkehas sisaldavad kõik rakud, välja arvatud sugurakud, topeltkromosoomide komplekti (neid nimetatakse somaatilisteks), seetõttu toimub mitoos ainult diploidsel kujul.

Haploidne mitoos on omane taimerakud, eelkõige gametofüüdid, näiteks sõnajalg võrsub südamekujulise plaadi kujul, lehttaim samblas.

Võib kujutada mitoosi üldist skeemi järgmisel viisil:

Interfaas

Mitoosile endale eelneb pikk ettevalmistus (interfaas) ja seetõttu nimetatakse sellist jagunemist kaudseks.

Selles faasis toimub raku tegelik eluiga. See sünteesib valke, rasvu ja ATP-d, kogub neid, kasvab, suurendab organellide arvu järgnevaks jagunemiseks.

Kasulik on märkida: rakud on interfaasis umbes 90% oma elust.

See koosneb kolmest etapist järgmises järjekorras: eelsünteetiline (või G1), sünteetiline (S) ja postsünteetiline (G2).

Presünteesiperioodil toimub raku põhikasv ja energia akumuleerumine ATP-s edasiseks jagunemiseks, kromosoomikomplekt on 2n2c (kus n on kromosoomide arv ja c DNA molekulide arv). Suursündmus sünteetiline periood - DNA kahekordistumine (või replikatsioon või reduplikatsioon).

See toimub järgmiselt: sidemed üksteisele vastavate lämmastikualuste (adeniin-tüümiin ja guaniin-tsütosiin) vahel lõhustatakse spetsiaalse ensüümi abil ja seejärel täiendatakse iga üksiku ahelaga vastavalt kahekordseks. täiendavuse reegel. Seda protsessi on kujutatud järgmisel diagrammil:

Seega muutub kromosoomikomplekt 2n4c-ks ehk tekivad kahekromatiidiliste kromosoomide paarid.

Interfaasi sünteesijärgsel perioodil toimub mitootiliseks jagunemiseks lõplik ettevalmistus: organellide arv suureneb ja ka tsentrioolid kahekordistuvad.

Profaas

Peamine protsess, millest profaas algab, on kromosoomide spiraliseerimine (või keerdumine). Need muutuvad kompaktsemaks, tihendatakse ja lõpuks on neid näha kõige tavalisemas mikroskoobis.

Seejärel moodustub jagunemisspindel, mis koosneb kahest tsentrioolist, mille mikrotuubulid paiknevad raku erinevatel poolustel. Geneetiline komplekt, hoolimata materjali kuju muutumisest, jääb samaks - 2n4c.

prometafaas

Prometafaas on profaasi jätk. Selle peamiseks sündmuseks on tuuma kesta hävimine, mille tulemusena satuvad kromosoomid tsütoplasmasse ja paiknevad endise tuuma tsoonis. Seejärel asetatakse need lõhustumisspindli ekvatoriaaltasandil olevale joonele, kus prometafaas on lõppenud. Kromosoomide komplekt ei muutu.

metafaas

Metafaasis kromosoomid lõpuks spiraalistuvad, seetõttu toimub nende uurimine ja loendamine tavaliselt just selles faasis.

Seejärel "venivad" mikrotuubulid raku poolustelt raku ekvaatoril asuvatesse kromosoomidesse ja ühinevad nendega, olles valmis erinevatesse suundadesse eraldamiseks.

Anafaas

Pärast seda, kui mikrotuubulite otsad on erinevatest külgedest kromosoomi külge kinnitatud, toimub nende samaaegne lahknemine. Iga kromosoom "murdub" kaheks kromatiidiks ja sellest hetkest alates nimetatakse neid tütarkromosoomideks.

Spindli niidid lühendavad ja tõmbavad tütarkromosoomid raku poolustele, samas kui kromosoomikomplekt on kokku 4n4c ja iga pooluse juures 2n2c.

Telofaas

Telofaas lõpetab mitootilise rakkude jagunemise. Toimub despiraliseerumine – kromosoomide lahtikerimine, viies need vormi, milles on võimalik neist infot lugeda. Tuumamembraanid moodustuvad uuesti ja lõhustumisspindel hävib kui mittevajalik.

Telofaas lõpeb tsütoplasma ja organellide eraldumisega, tütarrakkude üksteisest eraldamisega ja rakumembraanide moodustumisega neist igaühes. Nüüd on need rakud täiesti sõltumatud ja igaüks neist siseneb uuesti esimesse elufaasi - interfaasi.

Järeldus

Bioloogias pööratakse sellele teemale palju tähelepanu, koolitundides peaksid õpilased aru saama, et mitoosi abil paljunevad, kasvavad, taastuvad kahjustustest kõik eukarüootsed organismid, ilma selleta ei saa hakkama ükski raku uuenemine või taastumine.

Oluline on see, et mitoos tagab geenide püsivuse mitmes põlvkonnas ja seega ka pärilikkuse aluseks olevate omaduste muutumatuse.