Зміст
- TL; DR (Занадто довго; Не читав)
- Профаза
- Метафаза
- Анафаза
- Телофаза
- Цитокінез
- Інтерфаза
- Види клітин
- Мітоз проти мейозу
- Чому клітини діляться
- Стадії мітозу
Кожна жива істота складається з клітин. Кожна людина починає життя, як запліднений людський ембріон з однією клітиною, а в зрілому віці розвинувся в п’ять трильйонів клітин завдяки процесу поділу клітин, який називається мітозом. Мітоз виникає, коли потрібні нові клітини. Без цього клітини у вашому організмі не змогли б відтворитись, і життя, як ви знаєте, не існувало б.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Мітоз - це процес поділу клітин, при якому одна клітина ділиться на дві генетично однакові дочірні клітини.П’ять стадій мітозу - це інтерфаза, профаза, метафаза, анафаза і телофаза.
Профаза
Мітоз починається з профази, яка настає після початкової підготовчої стадії, яка настає під час інтерфази - фази «спокою» між відділеннями клітин.
Під час ранньої профази клітина починає руйнувати одні структури і створювати інші, готуючись до поділу хромосом. Дубльовані хромосоми з міжфазної конденсуються, тобто вони ущільнюються і щільно звиваються. Ядерна оболонка руйнується, і апарат, відомий як мітотичне веретено, утворюється на краях розділювальної комірки. Веретено складається з сильних білків, які називаються мікротрубочками, які входять до складу клітин "скелет" і керують поділом клітини через подовження. Веретено поступово подовжується під час профази. Його роль полягає в організації хромосом і переміщенні їх під час мітозу.
До кінця стадії профази ядерна оболонка руйнується, і мікротрубочки досягають від кожного полюса клітини до екватора клітин. Кінетохори, спеціалізовані регіони в центромерах хромосом - ділянки ДНК, де сестринські хроматиди найбільш тісно пов'язані - приєднуються до типу мікротрубочки, що називається кінетохорними волокнами. Ці волокна взаємодіють з веретеноподібними полярними волокнами, що з'єднують кінетохори з полярними волокнами, що спонукає хромосоми до міграції до центру клітини. Цю частину процесу іноді називають промефафазою, оскільки вона відбувається безпосередньо перед метафазою.
Метафаза
На самому початку стадії метафази пари конденсованих хромосом розташовуються уздовж екватора витягнутої клітини. Оскільки вони конденсовані, вони можуть рухатися легше, не заплутуючись.
Деякі біологи насправді розділяють метафазу на дві фази: прометафазу та справжню метафазу.
Під час прометафази ядерна мембрана повністю зникає. Потім починається справжня метафаза. У тваринних клітинах дві пари центріол вирівнюються на протилежних полюсах клітини, а полярні волокна продовжують поширюватися від полюсів до центру клітини. Хромосоми рухаються випадковим чином, поки вони не приєднаються, з обох сторін своїх центромерів до полярних волокон.
Хромосоми вирівнюються на метафазній пластині під прямим кутом до полюсів веретена і утримуються там рівними силами полярних волокон, що чинять тиск на хромосоми центромерів. (Метафазна пластина не є фізичною структурою - це просто термін для площини, де хромосоми вишикуються.
Перш ніж перейти на стадію анафази, клітина перевіряє, чи всі хромосоми знаходяться на метафазній пластинці, а їх кінетохори правильно прикріплені до мікротрубочок. Це відоме як контрольно-пропускний пункт шпинделя. Цей контрольний пункт забезпечує, що пари хромосом, які також називаються сестринськими хроматидами, рівномірно розбиваються між двома дочірніми клітинами в стадії анафази. Якщо хромосома неправильно вирівняна або прикріплена, клітина припинить ділення, поки проблема не буде усунена.
У рідкісних випадках клітина не припиняє ділення, і під час мітозу допускаються помилки. Це може призвести до змін ДНК, що потенційно може призвести до генетичних порушень.
Анафаза
Під час анафази сестринські хроматиди притягуються до протилежних полюсів (кінців) витягнутої клітини. Білковий "клей", який тримає їх разом, руйнується, щоб дати їм рухатися. Це означає, що повторювані копії клітин ДНК закінчуються по обидві сторони клітини і готові повністю поділитися. У кожної сестринської хроматиди тепер є своя "повна" хромосома. Зараз їх називають дочірніми хромосомами. На цій стадії мікротрубочки коротшають, що дозволяє почати процес поділу клітин.
Дочірні хромосоми рухаються через веретеновий механізм, щоб дістатись до клітин протилежних полюсів. Коли хромосоми наближаються до полюсу, вони спершу мігрують центромером, а кінетохорні волокна вкорочуються.
Для підготовки до телофази два полюсні клітини просуваються далі один від одного. Після завершення анафази кожен полюс містить повну колекцію хромосом.
У цей момент починається цитокінез. Це поділ цитоплазми вихідних клітин, і він продовжується через стадію телофази.
Телофаза
У стадії телофази ділення клітин майже завершено. Ядерна оболонка, яка раніше розпадалася, щоб мікротрубочки могли отримувати доступ і набирати хромосоми до екватора ділильної клітини, реформуються як дві нові ядерні оболонки навколо відокремлених сестринських хроматид.
Полярні волокна продовжують подовжуватися, а ядра починають утворюватися на протилежних полюсах, створюючи ядерні оболонки із залишків частин ядерної оболонки материнських клітин, а також частин ендомембранної системи. Мітотичне веретено розбивається на його будівельні блоки, і утворюються два нових ядра - по одному для кожного набору хромосом. Під час цього процесу ядерні мембрани та ядерці знову з’являються, а хроматинові волокна хромосом відкриваються, повертаючись до попередньої струноподібної форми.
Після телофази мітоз майже завершений - генетичний вміст однієї клітини поділили порівну на дві клітини. Однак поділ клітин не є повним, поки не відбудеться цитокінез.
Цитокінез
Цитокінез - це поділ цитоплазми клітин, що починається до закінчення анафази і закінчується незабаром після телофазної стадії мітозу.
Під час цитокінезу в тваринних клітинах кільце білків під назвою актин і міозин (ті ж білки, що знаходяться в м’язах) затискають витягнуту клітку на дві абсолютно нові клітини. Стрічка ниток, виготовлена з білка під назвою актин, відповідає за защемлення, створюючи складку, яку називають борозни розщеплення.
Процес у клітинах рослин відрізняється тим, що вони мають клітинну стінку і занадто жорсткі, щоб поділитися таким чином. У рослинних клітинах структура, яка називається клітинною пластиною, формується внизу до середини клітини, розбиваючи її на дві дочірні клітини, розділені новою стінкою.
У цей момент цитоплазма, рідина, в якій купаються всі клітинні компоненти, порівну ділиться між двома новими дочірніми клітинами. Кожна дочірня клітина генетично ідентична, містить власне ядро і повну копію ДНК організмів. Тепер дочірні клітини починають свій власний клітинний процес і можуть самостійно повторювати процес мітозу залежно від того, якими вони стали.
Інтерфаза
Майже 80 відсотків тривалості життя клітин витрачається в інтерфазі, що є етапом між мітотичними циклами.
Під час інтерфази не відбувається поділу, але клітина переживає період росту і готується до поділу. Клітини містять багато білків і структур, званих органел, які повинні повторюватися, готуючись до подвоєння. ДНК клітини дублюється протягом цієї фази, створюючи дві копії кожної ланцюга ДНК, що називається хромосомою. Хромосома - це молекула ДНК, яка несе всю або частину спадкової інформації організму.
Сама інтерфаза поділяється на різні фази: фаза G1, фаза S та фаза G2. Фаза G1 - це період до синтезу ДНК, протягом якого клітина збільшується в розмірах. Під час фаз G1 клітини ростуть і стежать за своїм оточенням, щоб визначити, чи слід ініціювати черговий раунд поділу клітин.
Під час вузької S фази синтезується ДНК. Далі йде фаза G2, коли клітина синтезує білки і продовжує збільшуватися. Під час фази G2 клітини перевіряють, щоб реплікація ДНК успішно завершилася, і здійснили будь-який необхідний ремонт.
Не всі вчені класифікують інтерфазу як стадію мітозу, оскільки вона не є активною стадією. Однак цей підготовчий етап є важливим до того, як відбудеться фактичне поділ клітин.
Види клітин
Прокаріотичні клітини, такі як бактерії, проходять через тип поділу клітин, відомий як бінарне ділення. Це включає реплікацію хромосом клітин, сегрегацію скопійованої ДНК та розщеплення цитоплазми батьківських клітин. Бінарне ділення створює дві нові клітини, ідентичні вихідній клітині.
З іншого боку, еукаріотичні клітини можуть ділитися через мітоз або мейоз. Мітоз є більш поширеним процесом, тому що через мейоз можуть пройти лише статеві еукаріотичні клітини. Усі еукаріотичні клітини, незалежно від їх розміру чи кількості клітин, можуть пройти через мітоз. Клітини живого організму, які не є репродуктивними клітинами, називаються соматичними клітинами і мають важливе значення для виживання еукаріотичних організмів. Важливо, щоб соматичні клітини батьків та потомства (дочки) не відрізнялися одна від одної.
Мітоз проти мейозу
Клітини діляться під час мітозу, виробляючи диплоїдні клітини (клітини, однакові одна одній) та материнську клітину. Людина істота диплоїдна, тобто дві копії кожної хромосоми. Вони успадковують одну копію кожної хромосоми від матері, а одну копію - від батька. Мітоз використовується для росту, відновлення та безстатевого розмноження.
Мейоз - це інший тип поділу клітин, але клітини, що утворюються під час мейозу, відрізняються від клітин, що утворюються під час мітозу.
Мейоз використовується для отримання чоловічих та жіночих гамет, клітин із половиною нормальної кількості хромосом, які використовуються лише для статевого розмноження. Клітина тіла людини містить 46 хромосом, розташованих у 23 парах. Гамети - це сперма або яйця і містять лише 23 хромосоми. Ось чому мейоз іноді називають скороченням поділу.
Мейоз продукує чотири дочірні клітини. Це гаплоїдні клітини, тобто вони містять половину кількості хромосом у якості вихідної клітини. Коли статеві клітини об’єднуються під час запліднення, ці гаплоїдні клітини стають диплоїдною клітиною. Дізнайтеся більше деталей про схожість та відмінності між мітозом та мейозом у зростанні клітин та статевому розмноженні.
Чому клітини діляться
Усі організми повинні виробляти генетично однакові дочірні клітини. Одноклітинні організми роблять це для розмноження. Кожна з вироблених клітин є окремим організмом. Багатоклітинні організми ділять клітини з трьох причин: зростання, відновлення та заміна.
Багатоклітинні організми можуть рости двома способами - збільшуючи розмір своїх клітин або збільшуючи кількість клітин. Цей останній варіант досягається за допомогою мітозу.
Мітоз є важливою частиною всього клітинного циклу, оскільки це момент, коли клітина передає свою генетичну інформацію своїм дочірнім клітинам. Відділення також гарантує, що нові клітини будуть доступні як заміна, коли старі клітини організму гинуть.
Коли клітини пошкоджені, їх потрібно відремонтувати. Їх замінюють однаковими клітинками, здатними виконувати точно таку ж роботу.
Всі клітини потрібно замінити в якийсь момент їхнього життя. Еритроцити зберігаються близько трьох місяців, а клітини шкіри ще менше. Ідентичні клітини продовжують роботу комірок, які вони замінюють.
Стадії мітозу
Мітоз продукує дві дочірні клітини з однаковим генетичним матеріалом. Вони також генетично ідентичні батьківській клітині. Мітоз має п'ять різних стадій: інтерфаза, профаза, метафаза, анафаза та телофаза. Процес поділу клітин завершується лише після цитокінезу, який відбувається під час анафази та телофази. Кожна стадія мітозу необхідна для реплікації та ділення клітин.