Czym jest mitoza? Wartość biologiczna procesu

W biologii jest wiele interesujących i tajemniczych tematów, a jedną z nich jest struktura komórki i procesy jej życiowej aktywności. W wiedzy komórki, jej podział jest uważany za najbardziej intrygujące wydarzenie. Czym jest mitoza (podział), jaka jest jej istota i znaczenie? O tym wystąpieniu w tym artykule.

Rodzaje reprodukcji komórek

Powielanie jest integralną częścią całego życia na naszej planecie. Ta cecha jest nieodłączna dla wszystkich żywych organizmów i komórek jako najmniejsza strukturalna jednostka organizmu. Istnieją następujące typy podział komórek :

• Mitoza to nieseksualny podział komórek lub podział na połowę.
• Mejoza to podział, w którym występuje redukcja liczby chromosomów. W ten sposób powstają komórki płciowe - gamety z połową zestawu chromosomów.
• Endomitoza - w tym przypadku reduplikacja (podwojenie) chromosomów występuje w jądrze komórkowym, komórka nie dzieli się, ale zwiększa rozmiar. Jednym ze sposobów poliploidii jest wielokrotny wzrost diploidalnego zestawu chromosomów.
• Politania - podział komórek nie występuje, rośnie liczba chromonomów w chromosomach. Prowadzi to również do poliploidii i wzrostu jądra i cytoplazmy.
  

Cykl komórkowy

Replikacja (podwojenie) DNA jest konieczna do namnażania komórek, ponieważ tylko w ten sposób możliwy jest podział komórek na dwie identyczne komórki potomne. To właśnie mitoza (mitoza, od greckiego Mitos - nić) - jest sposobem dzielenia komórek z precyzyjnym rozdziałem materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne. W tym samym czasie proces replikacji materiału genetycznego i jego dystrybucji wśród komórek potomnych jest rozdzielany w czasie.

Okres poprzedzający mitozę komórki nazywa się interfazą. W tym okresie następuje replikacja DNA.

Okresy podziału (mitozy) lub śmierci komórki nazywa się cyklem komórkowym.

Okres międzyfazowy jest najdłuższy w cyklu komórkowym. Zapewnia gromadzenie energii i składników strukturalnych, które będą wymagane do podziału i syntezę nukleotydów niezbędnych do replikacji kwasy dezoksyrybonukleinowe.

Proces cytologiczny

Formacja dwóch identycznych komórek macierzyńskich jest tym, czym jest mitoza. Ten typ podziału jest charakterystyczny dla wszystkich komórek somatycznych wielokomórkowego organizmu i stał się jedną z metod nie-seksualnego rozmnażania pojedynczych komórek. Proces mitozy dzieli się na cztery fazy, następujące po sobie. Fazy ​​są rozdzielane zgodnie ze stanem fizykochemicznym cytoplazmy oraz lokalizacją i wyglądem chromosomów. Czas trwania i charakterystyka tych faz są różne dla różnych typów komórek, ale sekwencja i główne cechy pozostają niezmienione dla każdej mitozy. Jakie są etapy tego rodzaju podziału i jakie są ich różnice, rozważmy dalej.

Pierwsza faza to profaza.

Na tym etapie następuje spirala chromosomów (kondensacja i zagęszczanie), które zostały podwojone w interfazie. Właśnie na tym etapie chromosomy stają się widoczne w mikroskopie świetlnym. Cytoplazma komórki staje się lepka, membrany jądra są zniszczone, a centriole tworzą wrzeciono podziału - jest to układ mikrotubul wykonanych z białka tubuliny, rozciągającego się od biegunów komórki do równika. To wrzeciono będzie odpowiedzialne za wyraźną dywergencję chromosomów.

Metafaza i anafaza - kolejne etapy mitozy

Co dzieje się dalej? Te dwie fazy są uważane za najważniejsze przy dzieleniu komórek. W metafazie chromosomy ustawiają się na równiku komórki i tworzą równikową płytkę, która jest nazywana matczyną gwiazdą. Każdy chromosom jest przyłączony do mikrotubul wrzeciona podziału za pomocą jego centromeru. W anafazie nici miofibryli, które utrwalają wrzeciono podziału, zaczynają się kurczyć i rozciągać chromatydy do biegunów komórki. Anafaza nazywana jest etapem gwiazd córki. Przed końcem anafazy na każdym biegunie montuje się diploidalny zestaw chromosomów.

Ostatni etap mitozy

Nazywa się to telofazą. Na tym etapie rozpoczyna się proces cytokinezy - fizyczny podział komórek. Chromosomy na biegunach despiralizują (rozwijają i wiążą białka), tworzą się jądro i talię jądrową, która podzieli komórkę na dwie. W komórce roślinnej to zwężenie tworzy się z płytki wewnątrzkomórkowej, aw komórkach zwierzęcych następuje rozdzielenie z powodu utworzenia rowka podziału.

Czas trwania fazy i regulacja procesu

Czas trwania tego podziału jest różny dla różnych typów komórek. W komórkach zwierzęcych trwa 30-60 minut, w komórkach roślinnych - 2-3 godziny. Czas trwania etapów mitozy jest również inny i zależy od wielu czynników (wielkość komórki, ploidalność, warunki środowiskowe). Jednak dłuższe fazy podziału związane z syntezą substancji to pro- i telofaza. Na przykład w komórkach ssaków profaza mitozy trwa 25-30 minut, metafaza i anafaza są około 15 minut każde, a telofaza może trwać do 40 minut. W ciało wielokomórkowe aktywność komórek mitotycznych jest kontrolowana przez neurohumoralny. Obejmuje on układ nerwowy i hormony narządów wydzielania wewnętrznego (na przykład hormony nadnerczy, przysadka, hormony tarczycy i hormony płciowe). Po naruszeniu regulacji neurohumoralnej następuje zmiana w aktywności mitotycznej, którą obserwujemy w komórkach różnych guzów.

Punkty krytyczne

Cykl komórkowy jest złożonym procesem, który wymaga ścisłej kontroli przez komórkę. Etapy powinny być ściśle jedno po drugim, przy kompletnym ukończeniu poprzedniego ważne. Punkty kontrolne to punkty, które gwarantują przejście do kolejnych faz i zapewniają dokładność przesyłania informacji. Wyróżnia się trzy takie punkty w cyklu komórkowym.

Pierwszy to początek procesu replikacji DNA i przygotowania do podziału. Jeśli w tym momencie dojdzie do naruszeń, doprowadzi to do pęknięć DNA i integralności chromosomów.

Drugim jest sprawdzenie jakości i kompletności replikacji materiału przodków. W przypadku naruszeń w tym momencie dochodzi do naruszenia kariotypu komórek.

Trzeci to początek anafazy mitozy, kiedy powinna istnieć rozbieżność chromosomów do biegunów.

Badanie procesów zachodzących w tych punktach pomoże ulepszyć metody regeneracji tkanek i narządów, znaleźć sposoby zapobiegania zakłóceniom cyklu komórkowego i zapobiegać niekontrolowanemu podziałowi komórek. Naruszenia cyklu komórkowego i mitozy patologicznej mogą być również spowodowane przez ekspozycję na trucizny lub toksyny, czynniki ekstremalne (przegrzanie, głód tlenowy, promieniowanie jonizujące). Infekcje wirusowe mogą również prowadzić do patologicznej mitozy.

Biologiczne znaczenie mitozy

Ten typ podziału komórki zapewnia dokładną transmisję informacji dziedzicznych w serii następujących po sobie cykli komórkowych. Transmisja ta zachowuje kariotyp (zbiór chromosomów) organizmów każdego gatunku i stabilność gatunku w procesie ewolucji (rozwój historyczny).

Wszystkie komórki somatyczne organizm wielokomórkowy jest podzielony mitotycznie, co zapewnia wzrost organizmu. Ponadto wartość mitozy polega na zapewnieniu regeneracji tkanek i narządów oraz na wymianie komórek. Na przykład szpik kostny stale aktualizuje skład komórek krwi.

Wiele zwierząt i roślin wybrało właśnie taką metodę reprodukcji nieseksualnej (jednokomórkowe, jelitowe i nie tylko). Naturalnym dowodem pełnej tożsamości komórek tworzonych przez mitozę są identyczne bliźnięta, które pochodzą z pojedynczej zygoty, dzielonej przez mitozę we wczesnych stadiach rozwoju embrionalnego.