Hücre bölünmesi- bir ana hücreden iki veya daha fazla yavru hücrenin oluştuğu bir dizi süreç. Hücre bölünmesi yaşamın biyolojik temelidir. Tek hücreli organizmalarda hücre bölünmesiyle yeni organizmalar oluşur. Çok hücreli organizmalarda hücre bölünmesi, aseksüel ve eşeyli üreme, büyüme ve birçok yapılarının restorasyonu ile ilişkilidir. Hücre bölünmesinin temel görevi kalıtsal bilgilerin bir sonraki nesle aktarılmasıdır. Prokaryotik hücrelerin oluşturulmuş bir çekirdeği yoktur, bu nedenle hücre, iki küçük kardeş hücreye bölünür. ikili bölme, daha kolay ve daha hızlı. Ökaryotlarda çeşitli hücre bölünmesi türleri vardır:

mitoz bölünme- aynı kromozom setine sahip iki yavru hücrenin bir ana hücreden oluştuğu bölünme (somatik hücreler için)

mayotik bölünme - bir ana hücrenin yarım (haploid) kromozom setine sahip dört yavru hücre ürettiği bölünme (eşeyli üreme olan organizmalarda)

tomurcuklanan - Bir ana hücreden biri diğerinden daha büyük olan iki yavru hücrenin oluştuğu bölünme (örneğin, mayada).

çoklu bölme(şizogoni) - birçok yavru hücrenin bir ana hücreden oluşturulduğu bölünme (örneğin, sıtma plazmodyumunda).

Hücre bölünmesi hücre döngüsünün bir parçasıdır. Hücre döngüsü- Bu, bir hücrenin bir bölümden diğerine var olduğu dönemdir. Bu sürenin süresi farklı organizmalarda değişir (örneğin bakterilerde - 20-30 dakika, insan lökositlerinde - 4-5 gün) ve yaşa, sıcaklığa, DNA miktarına, hücre tipine vb. bağlıdır. Tek hücreli canlılarda hücre döngüsü bireyin yaşamıyla, çok hücreli canlılarda ise sürekli bölünen vücut hücrelerinde mitotik döngüyle örtüşür. Hücre döngüsü sırasında meydana gelen moleküler süreçler ardışıktır. Hücre döngüsünü ters yönde gerçekleştirmek mümkün değildir. Tüm ökaryotların önemli bir özelliği, hücre döngüsünün geçiş aşamalarının kesin bir koordinasyona tabi olmasıdır. Hücre döngüsünün bir aşaması, kesin olarak belirlenmiş bir sırayla bir başkasıyla değiştirilir ve bir sonraki aşamanın başlamasından önce, önceki aşamaya özgü tüm biyokimyasal süreçlerin uygun şekilde tamamlanması gerekir. Hücre döngüsü sırasındaki bozulmalar kromozomal anormalliklere yol açabilir. Örneğin, kromozomların bir kısmı kaybolabilir, iki yavru hücre arasında yetersiz şekilde dağıtılabilir ve benzeri durumlar meydana gelebilir. Benzer kromozom bozuklukları nin kişilik özelliği kanser hücreleri. Hücre döngüsünü yönlendiren iki ana düzenleyici molekül sınıfı vardır. Bunlar siklinler ve sikline bağımlı kinaz enzimleridir. L. Hartwell, R. Hunt ve P. Nurse, hücre döngüsü düzenlemesinde bu merkezi molekülleri keşfettiklerinden dolayı 2001 Nobel Tıp veya Fizyoloji Ödülü'nü aldılar.

Hücre döngüsünün ana dönemleri interfaz, mitoz ve sitokinezdir.

Hücre döngüsü= İnterfaz + Mitoz + Sitokinez

Fazlar arası (enlem. Ara - ara, aşama - görünüm) - Hücre bölünmeleri arasındaki veya hücre bölünmesinden ölümüne kadar geçen süre.

Fazlar arası süre, kural olarak, tüm hücre döngüsünün süresinin% 90'ına kadardır. Fazlar arası hücrelerin temel özelliği kromatinin despiralizasyon durumudur. Bölünme yeteneğini kaybetmiş hücrelerde (nöronlar gibi) interfaz, son mitozdan hücrenin ölümüne kadar geçen süre olacaktır.

Interfaz hücre büyümesini, DNA moleküllerinin ikiye katlanmasını, organik bileşiklerin sentezini, mitokondri çoğalmasını ve hücre bölünmesini sağlamak için gerekli olan enerjinin ATP'de birikmesini sağlar.

İnterfaz presentetik, sentetik ve postsentetik dönemleri içerir. Presentetik dönem(G1 fazı) - hücre büyümesi ile karakterize edilir. En uzun olan bu dönemde hücreler büyür, farklılaşır ve görevlerini yerine getirir. Artık bölünmeyen farklılaşmış hücrelerde hücre döngüsünde G1 fazı yoktur. Bu tür hücreler dinlenme dönemindedir (G0 fazı). Sentetik dönem(S-fazı), asıl olayın DNA'nın kopyalanması olduğu bir dönemdir. Bu dönemde her kromozom bikromatid haline gelir. Sentetik sonrası dönem(G2 aşaması) - mitoz için acil hazırlık dönemi.

Ara faz sırasındaki önemli olaylar

dönem	Temel süreçler
Presentetik(G1 aşaması, en uzunu, 10 saatten birkaç güne kadar)	■ temel organellerin oluşumu; ■ nükleolus mRNA, tRNA, rRNA üretir; ■ yoğun biyosentez süreçleri ve gelişmiş hücre büyümesi
Sentetik(S fazı, süresi 6-10 saattir)	■ DNA replikasyonu ve histon sentezi ve kromozomun bikromatik yapıya dönüşümü; ■ sentriyollerin kopyalanması
Postsentetik(G2 aşaması, süresi 3-4 saattir)	■ bölünme, yeni önemli organellerin oluşumu; ■ hücre iskeletinin tahrip edilmesi; ■ proteinlerin, lipitlerin, karbonhidratların, RNA'nın, ATP'nin vb. gelişmiş sentezi |

Mitoz, ökaryotik hücrelerin ana bölünme türüdür. Bu bölüm 4 aşamadan oluşmaktadır ( profaz, metafaz, anafaz, telofaz) ve birkaç dakikadan 2-3 saate kadar sürer.

Kntokinezi(veya sitotomi) - ökaryotik bir hücrenin sitoplazmasının bölünmesi, hücrede çekirdeğin bölünmesinden sonra meydana gelir (mitoz). Çoğu durumda, hücrenin sitoplazması ve organelleri yavru hücreler arasında yaklaşık olarak eşit olarak dağıtılır. Bunun istisnası, gelecekteki yumurtanın neredeyse tüm sitoplazmayı ve organelleri aldığı, kutup cisimlerinin ise neredeyse hiçbirini içermediği ve kısa sürede öldüğü oogenezdir. Nükleer bölünmeye sitokinezin eşlik etmediği durumlarda çok çekirdekli hücreler oluşur (örneğin enine kas lifleri). Sitokinez telofazdan hemen sonra ortaya çıkar. Hayvan hücrelerinde telofaz sırasında plazma zarı ekvatorda (mikrofilamentlerin etkisi altında) içe doğru katlanmaya başlar ve hücreyi ikiye böler. Bitki hücrelerinde ekvatordaki mikrofilamentlerden bir vücut oluşur. fragmoblast. Mitokondri, EPS, Golgi aygıtı ve ribozomlar ona doğru hareket eder. Golgi aygıtından gelen kesecikler birleşerek bir hücre plakası oluşturur; bu plaka çoğalır ve ana hücrenin hücre duvarı ile birleşir.

BİYOLOJİ +Apoptoz programlanmış hücre ölümü olgusudur. Başka bir hücre ölümü türünden farklı olarak - nekroz- Apoptoz sırasında sitoplazmik membranda herhangi bir tahribat olmaz ve buna bağlı olarak hücrenin içeriği hücre dışı ortama girmez. Karakteristik bir özellik DNA'nın spesifik bir endonükleaz enzimi tarafından parçalara ayrılmasıdır. Apoptoz süreci, vücuttaki hücre sayısının fizyolojik düzenlenmesi, eski hücrelerin yok edilmesi, sonbaharda yaprak dökülmesi, öldürücü lenfositlerin sitotoksik etkisi, vücudun embriyogenezi vb. için gereklidir. normal hücre apoptozu kontrolsüz hücre çoğalmasına ve bir tümörün ortaya çıkmasına neden olur.

Bir hücrenin yaşam döngüsü, oluşumunun başlangıcını ve bağımsız bir birim olarak varlığının sonunu içerir. Bir hücrenin, ana hücresinin bölünmesi sırasında ortaya çıktığı ve bir sonraki bölünme veya ölümle birlikte varlığının sona erdiği gerçeğiyle başlayalım.

Bir hücrenin yaşam döngüsü interfaz ve mitozdan oluşur. Bu dönemde, söz konusu dönem hücresel olana eşdeğerdir.

Hücre yaşam döngüsü: fazlar arası

Bu, iki mitotik hücre bölünmesi arasındaki dönemdir. Kromozom çoğalması, DNA moleküllerinin çoğaltılmasına (yarı koruyucu replikasyon) benzer şekilde ilerler. Ara fazda, hücre çekirdeği özel bir çift membranlı kabukla çevrilidir ve kromozomlar bükülmez ve sıradan ışık mikroskobu altında görünmez.

Hücreler boyanıp sabitlendiğinde oldukça renkli bir madde olan kromatin birikir. Sitoplazmanın gerekli tüm organelleri içerdiğini belirtmekte fayda var. Bu, hücrenin tam varlığını sağlar.

İÇİNDE yaşam döngüsü Hücre interfazına üç dönem eşlik eder. Her birine daha yakından bakalım.

Hücre yaşam döngüsünün dönemleri (fazlar arası)

İlki denir yeniden sentetik. Önceki mitozun sonucu hücre sayısındaki artıştır. Burada yeni yapılan RNA moleküllerinin (bilgilendirici) transkripsiyonu meydana gelir ve kalan RNA'nın molekülleri sistemleştirilir, çekirdekte ve sitoplazmada proteinler sentezlenir. ATP oluşumu ile sitoplazmanın bazı maddeleri yavaş yavaş parçalanır, molekülleri yüksek enerjili bağlarla donatılır, enerjiyi yeterli olmadığı yerlere aktarırlar. Aynı zamanda hücrenin boyutu da artarak ana hücre boyutuna ulaşır. Özelleşmiş hücrelerin özel görevlerini yerine getirdikleri bu süre oldukça uzundur.

İkinci dönem olarak bilinir sentetik(DNA sentezi). Blokajı tüm döngünün durmasına yol açabilir. Burada DNA moleküllerinin replikasyonunun yanı sıra kromozom oluşumuna katılan proteinlerin sentezi de meydana gelir.

DNA molekülleri protein moleküllerine bağlanmaya başlar ve bunun sonucunda kromozomlar kalınlaşır. Aynı zamanda merkezcillerin çoğalması da gözlenir ve sonunda 2 çift ortaya çıkar. Tüm çiftlerdeki yeni merkezcil, eskisine göre 90° açıyla yerleştirilmiştir. Daha sonra her bir çift, bir sonraki mitoz sırasında hücre kutuplarına doğru hareket eder.

Sentez dönemi, hem artan DNA sentezi hem de RNA moleküllerinin ve proteinlerin hücrelerde oluşumunda keskin bir sıçrama ile karakterize edilir.

Üçüncü dönem - postsentetik. Sonraki bölünme (mitotik) için hücre hazırlığının varlığı ile karakterize edilir. sürer bu periyot kural olarak her zaman diğerlerinden daha küçüktür. Bazen tamamen düşer.

Üretim süresinin süresi

Yani bir hücrenin yaşam döngüsünün süresi bu kadardır. Nesil zamanın süresi ve bireysel dönemler Farklı anlamlarçeşitli hücrelerde. Bu, aşağıdaki tablodan görülebilir.

Dönem				Nesil zamanı	Hücre popülasyonu türü
interfazın presentetik dönemi	sentetik fazlar arası periyodu	sentez sonrası interfaz dönemi	mitoz
					cilt epiteli
					duodenum
					ince bağırsak
					3 haftalık bir hayvanın karaciğer hücreleri

Yani en kısa hücre yaşam döngüsü kambiyallerinkidir. Üçüncü dönem olan post-sentetik dönem tamamen ortadan kalkıyor. Örneğin 3 haftalık bir sıçanın karaciğer hücrelerinde yarım saate kadar düşer, nesil süresi 21,5 saattir, sentez süresi en stabil olanıdır.

Diğer durumlarda, ilk dönemde (presentetik), hücre belirli işlevleri yerine getirecek özellikler biriktirir, bunun nedeni yapısının daha karmaşık hale gelmesidir. Uzmanlaşma çok ileri gitmemişse mitozda 2 yeni hücrenin oluşmasıyla hücrenin tüm yaşam döngüsünü tamamlayabilir. Bu durumda ilk dönem önemli ölçüde artabilir. Örneğin, fare derisi epitel hücrelerinde nesil süresi, yani 585,6 saat, ilk periyoda (presentetik) ve bir sıçan yavrusunun periosteal hücrelerinde - 114 saatin 102 saatine düşer.

Bu sürenin ana kısmına G0 dönemi denir - bu, yoğun bir spesifik hücre fonksiyonunun uygulanmasıdır. Bu dönemde birçok karaciğer hücresi kalır ve bunun sonucunda mitoz bölünme yeteneğini kaybederler.

Karaciğerin bir kısmı çıkarılırsa, hücrelerinin çoğu önce sentetik, sonra sentez sonrası dönem ve son olarak da mitotik süreci tamamen deneyimlemeye devam edecektir. İçin böylece Çeşitli türler Hücre popülasyonlarında böyle bir G0 periyodunun tersine çevrilebilirliği zaten kanıtlanmıştır. Diğer durumlarda, uzmanlaşma derecesi o kadar artar ki, tipik koşullar altında hücreler artık mitotik olarak bölünemez. Bazen içlerinde endoreprodüksiyon meydana gelir. Bazılarında birden fazla tekrarlanır, kromozomlar normal ışık mikroskobuyla görülebilecek kadar kalınlaşır.

Böylece, bir hücrenin yaşam döngüsünde interfaza üç dönemin eşlik ettiğini öğrendik: presentetik, sentetik ve postsentetik.

Hücre bölünmesi

Üreme, yenilenme, kalıtsal bilgilerin aktarımı ve gelişimin temelini oluşturur. Hücrenin kendisi yalnızca bölünmeler arasındaki ara dönemde bulunur.

Yaşam döngüsü (hücre bölünmesi) - bölünmenin kendisi de dahil olmak üzere, söz konusu birimin varoluş süresi (ortaya çıktığı andan itibaren ana hücrenin bölünmesiyle başlar). Kendi bölünmesi veya ölümüyle sona erer.

Hücre döngüsü aşamaları

Bunlardan sadece altı tane var. Hücre yaşam döngüsünün aşağıdaki aşamaları bilinmektedir:

Yaşam döngüsünün süresi ve içindeki aşamaların sayısı her hücre için farklıdır. Böylece, sinir dokusunda hücreler, ilk embriyonik dönemden sonra bölünmeyi bırakırlar, daha sonra yalnızca organizmanın yaşamı boyunca işlev görürler ve ardından ölürler. Ancak bölünme aşamasındaki embriyonun hücreleri önce 1 bölünmeyi tamamlar ve ardından hemen kalan aşamaları atlayarak bir sonraki aşamaya geçer.

Hücre bölünmesi yöntemleri

Sadece iki tanesinden:

1. Mitoz- Bu dolaylı hücre bölünmesidir.
2. Mayoz- bu, germ hücrelerinin olgunlaşması, bölünmesi gibi bir aşamanın özelliğidir.

Şimdi bir hücrenin yaşam döngüsünün - mitozun - ne olduğunu daha ayrıntılı olarak öğreneceğiz.

Dolaylı hücre bölünmesi

Mitoz, somatik hücrelerin dolaylı bölünmesidir. Bu, kalıtsal materyalin yavru hücreleri arasında önce ikiye katlanması, ardından eşit dağılımı ile sonuçlanan sürekli bir süreçtir.

Dolaylı hücre bölünmesinin biyolojik önemi

Aşağıdaki gibidir:

1. Mitoz bölünme sonucu her biri anneyle aynı sayıda kromozom içeren iki hücrenin oluşmasıdır. Kromozomları anne DNA'sının tam olarak kopyalanması yoluyla oluşur; bu nedenle yavru hücrelerin genleri aynı kalıtsal bilgiyi içerir. Genetik olarak ana hücreyle aynıdırlar. Yani mitozun anneden yavru hücrelere kalıtsal bilginin aktarımının kimliğini sağladığını söyleyebiliriz.

2. Mitozun sonucu, karşılık gelen organizmada belirli sayıda hücredir - bu, en önemli büyüme mekanizmalarından biridir.

3. Çok sayıda hayvan ve bitki mitotik hücre bölünmesi yoluyla eşeysiz olarak ürerler, dolayısıyla mitoz vejetatif üremenin temelini oluşturur.

4. Herhangi bir çok hücreli organizmada belirli bir dereceye kadar meydana gelen hücre değişiminin yanı sıra kayıp parçaların tamamen yenilenmesini sağlayan mitozdur.

Böylece somatik bir hücrenin yaşam döngüsünün mitoz ve interfazdan oluştuğu anlaşıldı.

Mitoz mekanizması

Sitoplazmanın ve çekirdeğin bölünmesi, sürekli ve sırayla meydana gelen 2 bağımsız süreçtir. Ancak bölünme döneminde meydana gelen olayların incelenmesinde kolaylık sağlamak amacıyla, yapay olarak 4 aşamaya ayrılmıştır: pro-, meta-, ana- ve telofaz. Süreleri doku tipine, dış etkenlere ve fizyolojik duruma göre değişir. En uzunları ilk ve sonuncudur.

Profaz

Burada çekirdekte gözle görülür bir artış var. Spiralizasyon sonucunda kromozomların sıkışması ve kısalması meydana gelir. Daha sonraki profazda, kromozom yapısı zaten açıkça görülebilmektedir: bir sentromer ile birbirine bağlanan 2 kromatid. Kromozomların hücrenin ekvatoruna doğru hareketi başlar.

Profazdaki (geç) sitoplazmik materyalden, merkezcillerin (hayvan hücrelerinde, bir dizi alt bitkide) veya onlarsız (bazı protozoa hücreleri, daha yüksek bitkiler) katılımıyla oluşan bir fisyon mili oluşur. Daha sonra, merkezcillerden 2 tip iş mili dişleri görünmeye başlar, daha kesin olarak:

• hücre kutuplarını birbirine bağlayan destekleyiciler;
• metafazda kromozomal sentromerlerle kesişen kromozomal (çekme).

Bu aşamanın sonunda çekirdek zarı kaybolur ve kromozomlar sitoplazmada serbestçe yerleşir. Genellikle çekirdek biraz daha erken kaybolur.

Metafaz

Başlangıcı nükleer zarın ortadan kaybolmasıdır. Kromozomlar ilk önce ekvator düzleminde sıralanarak bir metafaz plakası oluşturur. Bu durumda kromozomal sentromerler kesinlikle ekvator düzleminde bulunur. İğ iplikleri kromozomal sentromerlere bağlanır ve bazıları bir kutuptan diğerine bağlanmadan geçer.

Anafaz

Başlangıcının kromozomların sentromerlerinin bölünmesi olduğu kabul edilir. Sonuç olarak kromatitler iki ayrı yavru kromozoma dönüşür. Daha sonra ikincisi hücre kutuplarına doğru ayrılmaya başlar. Bu dönemde genellikle özel bir V şekli alırlar. Bu farklılık, iş mili dişlerinin hızlandırılmasıyla gerçekleştirilir. Aynı zamanda destek dişleri de uzar ve bu da direklerin birbirinden uzaklaşmasına neden olur.

Telofaz

Burada kromozomlar hücre kutuplarında toplanır ve spiral şeklinde dışarı çıkar. Daha sonra bölme mili yok edilir. Yavru hücrelerin nükleer zarfı kromozomların etrafında oluşur. Bu karyokinezi tamamlar ve ardından sitokinez meydana gelir.

Virüsün hücrelere giriş mekanizmaları

Bunlardan sadece ikisi var:

1. Viral süperkapsid ile hücre zarının füzyonu ile. Sonuç olarak, nükleokapsid sitoplazmaya salınır. Daha sonra virüs genomunun özelliklerinin uygulanması gözlemlenir.

2. Pinositoz yoluyla (reseptör aracılı endositoz). Burada virüs, sınırlanmış çukurun bulunduğu bölgeye reseptörlerle (spesifik) bağlanır. İkincisi hücrenin içine girer ve daha sonra sözde kenarlı keseciklere dönüşür. Bu da yutulmuş viriyonu içerir ve endozom adı verilen geçici bir ara kesecikle birleşir.

Virüsün hücre içi çoğalması

Virüs genomu hücreye girdikten sonra hayatını tamamen kendi çıkarlarına tabi kılar. Hücrenin protein sentezleme sistemi ve enerji üretim sistemleri aracılığıyla, kural olarak hücrenin ömrünü feda ederek kendi üremesini somutlaştırır.

Aşağıdaki şekil bir virüsün konakçı hücredeki yaşam döngüsünü göstermektedir (Semliki Ormanı - Alphvirus cinsinin bir temsilcisi). Genomu, tek sarmallı pozitif, parçalanmamış RNA ile temsil edilir. Burada virion, lipit çift katmanından oluşan bir süperkapsid ile donatılmıştır. Bir dizi glikoprotein kompleksinin yaklaşık 240 kopyası içinden geçer. Viral yaşam döngüsü, bir protein reseptörüne bağlandığı konakçı hücre zarında emilmesiyle başlar. Hücreye penetrasyon pinositoz yoluyla gerçekleşir.

Çözüm

Makalede bir hücrenin yaşam döngüsü incelendi ve aşamaları anlatıldı. Her faz arası periyodu ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Hücre yaşam döngüsü, veya Hücre döngüsü, bir birim olarak var olduğu süre, yani hücrenin yaşam süresidir. Hücrenin, annesinin bölünmesi sonucu ortaya çıktığı andan itibaren, bölünmesinin sonuna kadar, iki yavru hücreye "ayrıldığı" zamana kadar sürer.

Bir hücrenin bölünmediği zamanlar vardır. Daha sonra yaşam döngüsü, hücrenin ortaya çıkışından ölümüne kadar olan süredir. Tipik olarak, çok hücreli organizmaların bir dizi dokusunun hücreleri bölünmez. Örneğin sinir hücreleri ve kırmızı kan hücreleri.

Ökaryotik hücrelerin yaşam döngüsünde bir takım belirli dönemleri veya aşamaları ayırt etmek gelenekseldir. Bölünen tüm hücrelerin karakteristik özelliğidirler. Fazlar G 1, S, G 2, M olarak adlandırılır. Hücre, G 1 fazından G 0 fazına geçebilir, burada bölünmez ve çoğu durumda farklılaşır. Bu durumda bazı hücreler G 0'dan G 1'e dönebilir ve hücre döngüsünün tüm aşamalarını geçebilir.

Faz kısaltmalarındaki harfler İngilizce kelimelerin ilk harfleridir: boşluk (aralık), sentez (sentez), mitoz (mitoz).

Hücreler G1 fazında kırmızı floresan göstergeyle aydınlatılır. Hücre döngüsünün geri kalan aşamaları yeşil renktedir.

Dönem G 1 – sentetik öncesi– hücre ortaya çıktığı anda başlar. Şu anda anneninkinden daha küçüktür, içinde madde azdır ve organel sayısı yetersizdir. Bu nedenle G1'de hücre büyümesi, RNA sentezi, proteinler ve organellerin yapımı meydana gelir. Tipik olarak G1, hücrenin yaşam döngüsünün en uzun aşamasıdır.

S – sentetik dönem. En önemli ayırt edici özelliği DNA'nın ikiye katlanmasıdır. çoğaltma. Her kromozom iki kromatitten oluşur. Bu dönemde kromozomlar hala despiral durumdadır. Kromozomlar DNA'nın yanı sıra birçok histon proteini içerir. Bu nedenle S fazında histonlar büyük miktarlarda sentezlenir.

İÇİNDE sentetik sonrası dönem – G 2– Bir hücre genellikle mitoz yoluyla bölünmeye hazırlanır. Hücre büyümeye devam eder, ATP sentezi aktiftir ve sentrioller ikiye katlanabilir.

Daha sonra hücre girer hücre bölünmesi aşaması – M. Hücre çekirdeğinin bölündüğü yer burasıdır. mitoz, bundan sonra sitoplazmanın bölünmesi - sitokinez. Sitokinezin tamamlanması, belirli bir hücrenin yaşam döngüsünün sonunu ve iki yeni hücre döngüsünün başlangıcını işaret eder.

Faz G 0 bazen hücrenin "dinlenme" dönemi olarak da adlandırılır. Hücre normal döngüsünden “çıkar”. Bu dönemde hücre farklılaşmaya başlayabilir ve bir daha normal döngüye dönemeyebilir. Yaşlanan hücreler de G0 fazına girebilir.

Döngünün sonraki her aşamasına geçiş, kontrol noktaları adı verilen özel hücresel mekanizmalar tarafından kontrol edilir - kontrol noktaları. Bir sonraki aşamanın gerçekleşebilmesi için hücredeki her şeyin buna hazır olması, DNA'nın büyük hatalar içermemesi vs. gerekir.

G 0, G 1, S, G 2 aşamaları birlikte oluşur fazlar arası - ben.

Bir hücrenin, ana hücrenin bölünmesi sonucu doğduğu andan itibaren bir sonraki bölünmeye veya ölümüne kadar geçen yaşam süresine denir. Bir hücrenin yaşam (hücresel) döngüsü.

Üreme yeteneğine sahip hücrelerin hücre döngüsü iki aşamayı içerir: - ARA FAZ (bölünmeler arasındaki aşama, interkinesis); - BÖLÜNME DÖNEMİ (mitoz). Ara fazda hücre bölünmeye hazırlanır - çeşitli maddelerin sentezi, ancak asıl önemli olan DNA'nın ikiye katlanmasıdır. Süre açısından yaşam döngüsünün çoğunu oluşturur. Arafaz 3 dönemden oluşur: 1) Presentetik - G1 (ji bir) - bölünmenin bitiminden hemen sonra meydana gelir. Hücre büyür, çeşitli maddeleri (enerji açısından zengin), nükleotidleri, amino asitleri, enzimleri biriktirir. DNA sentezine hazırlanıyor. Bir kromozom 1 DNA molekülü (1 kromatid) içerir. 2) Sentetik – S malzemesi kopyalanır – DNA molekülleri kopyalanır. Proteinler ve RNA yoğun bir şekilde sentezlenir. Sentriyollerin sayısı iki katına çıkar.

3) Postsentetik G2 – premitotik, RNA sentezi devam ediyor. Kromozomlar kendilerinin 2 kopyasını içerir - her biri 1 DNA molekülü (çift sarmallı) taşıyan kromatitler. Hücre bölünmeye hazırdır; kromozom sporalize olmuştur.

Amitoz - doğrudan bölünme

Mitoz - dolaylı bölünme

Mayoz – redüksiyon bölümü

Amitoz- Nadiren, özellikle yaşlanan hücrelerde veya patolojik durumlar(doku onarımı), çekirdek interfaz durumunda kalır, kromozomlar sporalize olmaz. Çekirdek daralma ile bölünür. Sitoplazma bölünmeyebilir, daha sonra iki çekirdekli hücreler oluşur.

MİTOZ- evrensel bir bölme yöntemi. Yaşam döngüsünün yalnızca küçük bir kısmını oluşturur. Kedi bağırsak epitel hücrelerinin döngüsü 20-22 saat, mitoz 1 saattir. Mitoz 4 aşamadan oluşur.

1) PROFAZ - kromozomlarda kısalma ve kalınlaşma meydana gelir (spiralizasyon); açıkça görülebilirler. Kromozomlar 2 kromatitten oluşur (fazlar arası dönemde ikiye katlanır). Nükleolus ve nükleer membran parçalanır, sitoplazma ve karyoplazma karışır. Bölünmüş hücre merkezleri, hücrenin uzun ekseni boyunca kutuplara doğru birbirinden ayrılır. Bir fisyon mili (elastik protein filamentlerinden oluşan) oluşturulur.

2) METOPAZ - kromozomlar ekvator boyunca aynı düzlemde bulunur ve bir metafaz plakası oluşturur. Mil 2 tür iplikten oluşur: bazıları hücre merkezlerini birbirine bağlar, ikincisi (sayıları = kromozom sayısı 46'dır) bir ucu sentrozoma (hücresel merkez), diğeri kromozomun sentromerine bağlanır. Sentromer de ikiye bölünmeye başlar. Kromozomlar (sonda) sentromerden bölünür.

3) ANAFAZ – Mitozun en kısa evresi. İğ iplikleri kısalmaya başlar ve her bir kromozomun kromatitleri birbirinden kutuplara doğru uzaklaşır. Her kromozom yalnızca 1 kromatitten oluşur.

4) TELOPAZ – kromozomlar karşılık gelen hücresel merkezlerde yoğunlaşır ve despiralize olur. Nükleoller ve nükleer membran oluşur ve kardeş hücreleri birbirinden ayıran bir membran oluşur. Kardeş hücreler ayrılır.

Mitozun biyolojik önemi, sonuç olarak her yavru hücrenin, ana hücrenin sahip olduğu tam olarak aynı kromozom setini ve dolayısıyla tam olarak aynı genetik bilgiyi almasıdır.

7. Mayoz – Mikrop Hücrelerinin Bölünmesi, Olgunlaşması

Eşeyli üremenin özü, sperm (koca) ve yumurtanın (karı) iki germ hücresi (gamet) çekirdeğinin füzyonudur. Gelişim sırasında germ hücreleri mitotik bölünmeye ve olgunlaşma sırasında mayotik bölünmeye uğrar. Bu nedenle olgun germ hücreleri haploid bir kromozom seti (p) içerir: P + P = 2P (zigot). Eğer gametlerde 2n (diploid) varsa, o zaman torunlarda tetraploid (2n+2n) = 4n sayıda kromozom vb. olacaktır. Ebeveynlerdeki ve yavrulardaki kromozom sayısı sabit kalır. Mayoz (gametogenez) ile kromozom sayısı yarıya düşer. Ardışık 2 bölümden oluşur:

İndirgeyici

Denklemsel (eşitleme)

aralarında interfaz yoktur.

PROFAZ 1, MİTOZ PROFAZINDAN FARKLIDIR.

1. Çekirdekteki Leptonema (ince filamentler), 46 adet uzun ince kromozomdan oluşan diploid bir set (2p).

2. Zygonema – homolog kromozomlar (çift) – insanlarda 23 çift konjugedir (fermuar) genden gene “uydurma” 2p – 23 adet tüm uzunluk boyunca bağlanır.

3.Pachynema (kalın filamentler) homologu. kromozomlar yakından bağlantılıdır (iki değerli). Her kromozom 2 kromatitten oluşur; iki değerlikli - 4 kromatitten.

4.Diplonema (çift iplikçik) kromozomların konjugasyonu birbirini iter. Bir bükülme ve bazen kromozomların kırık kısımlarının değişimi - bir çaprazlama (geçiş) vardır - bu, kalıtsal değişkenliği, yeni gen kombinasyonlarını keskin bir şekilde artırır.

5. Diakinesis (uzaklığa doğru hareket) - profaz biter, kromozomlar ayrılır, nükleer membran parçalanır ve ikinci aşama başlar - birinci bölümün metafazı.

Metafaz 1 – iki değerlikliler (dörtlüler) hücrenin ekvatoru boyunca uzanır, iş mili oluşur (23 çift).

Anafaz 1 - sadece bir kromatid değil, her bir kutba iki kromozom hareket eder. Homolog kromozomlar arasındaki bağlantı zayıflar. Eşleşen kromozomlar birbirlerinden farklı kutuplara doğru hareket ederler. Haploid bir set oluşur.

Telofaz 1 - iğ kutuplarında tek bir haploid kromozom seti toplanır; burada her kromozom tipi bir çiftle değil, 2 kromatitten oluşan 1. kromozomla temsil edilir; sitoplazma her zaman bölünmez.

Mayoz 1- Bölünme, haploid bir kromozom seti taşıyan hücrelerin oluşumuna yol açar, ancak kromozomlar 2 kromatitten oluşur; DNA miktarının iki katı var. Dolayısıyla hücreler zaten 2. bölünmeye hazırdır.

Mayoz 2 bölme (eşdeğer). Tüm aşamalar: profaz 2, metafaz 2, anafaz 2 ve telofaz 2. Mitoz olarak ilerler, ancak haploid hücreler bölünür.

Bölünme sonucunda anneden gelen çift sarmallı kromozomlar bölünerek tek sarmallı yavru kromozomları oluşturur. Her hücre (4) haploid bir kromozom setine sahip olacaktır.

O. 2 metotik bölünme sonucunda meydana gelir:

Yavru setlerdeki farklı kromozom kombinasyonları nedeniyle kalıtsal değişkenlik artar

Kromozom çiftlerinin olası kombinasyonlarının sayısı = 2 üzeri n (bir haploid setteki kromozom sayısı 23'tür - insanlar).

Mayoz bölünmenin temel amacı, haploid kromozom setine sahip hücreler oluşturmaktır - bu, 1. mayoz bölünmenin başlangıcında homolog kromozom çiftlerinin oluşması ve ardından homologların farklı yavru hücrelere ayrılması nedeniyle elde edilir. Erkek üreme hücrelerinin oluşumu spermatogenez, dişi üreme hücrelerinin oluşumu ise oogenezdir.

Hücre döngüsü(cyclus Cellalis) bir hücre bölünmesinden diğerine veya hücre bölünmesinden ölümüne kadar geçen süredir. Hücre döngüsü 4 döneme ayrılır.

İlk dönem mitozdur;

2. - postmitotik veya presentetik, G1 harfiyle gösterilir;

3. - sentetik, S harfiyle gösterilir;

4. - postsentetik veya premitotik, G2 harfiyle gösterilir,

ve mitotik dönem M harfi ile temsil edilir.

Mitozdan sonra bir sonraki G1 dönemi başlar. Bu dönemde yavru hücrenin kütlesi ana hücrenin kütlesinden 2 kat daha azdır. Bu hücrede 2 kat daha az protein, DNA ve kromozom bulunur, yani normalde 2p kromozom ve 2c DNA olması gerekir.

G1 döneminde neler olur? Şu anda, proteinlerin sentezinde yer alan DNA'nın yüzeyinde RNA transkripsiyonu meydana gelir. Proteinler nedeniyle yavru hücrenin kütlesi artar. Bu sırada DNA ve DNA öncüllerinin sentezinde yer alan DNA öncüleri ve enzimler sentezlenir. G1 dönemindeki ana süreçler proteinlerin ve hücre reseptörlerinin sentezidir. Daha sonra S dönemi gelir ve bu dönemde kromozomların DNA replikasyonu gerçekleşir. Sonuç olarak S periyodunun sonunda DNA içeriği 4c olur. Ama 2n kromozom olacak, aslında 4n de olacak ama bu dönemde kromozomların DNA'sı o kadar iç içe geçmiş durumda ki, ana kromozomdaki kardeş kromozomların her biri henüz görülemiyor. DNA sentezi sonucu sayıları arttıkça ve ribozomal, haberci ve taşıyıcı RNA'ların transkripsiyonu arttıkça protein sentezi de doğal olarak artar. Bu sırada hücrelerdeki merkezcillerin iki katına çıkması meydana gelebilir. Böylece S periyodundan bir hücre G2 periyoduna girer. G2 döneminin başlangıcında çeşitli RNA'ların aktif transkripsiyon süreci ve bölünme iğciği için gerekli olan başta tübülin proteinleri olmak üzere protein sentezi süreci devam eder. Centriole çoğalması meydana gelebilir. Mitokondri, enerji kaynağı olan ATP'yi yoğun bir şekilde sentezler ve mitotik hücre bölünmesi için enerji gereklidir. G2 döneminden sonra hücre mitotik döneme girer.

Bazı hücreler hücre döngüsünden çıkabilir. Bir hücrenin hücre döngüsünden çıkışı G0 harfi ile gösterilir. Bu döneme giren hücre mitoz bölünme yeteneğini kaybeder. Üstelik bazı hücreler mitoz bölünme yeteneğini geçici olarak, bazıları ise kalıcı olarak kaybeder.

Bir hücre mitotik bölünme yeteneğini geçici olarak kaybederse, ilk farklılaşmaya uğrar. Bu durumda, farklılaşmış bir hücre belirli bir işlevi yerine getirmek üzere uzmanlaşmıştır. İlk farklılaşmadan sonra bu hücre, hücre döngüsüne geri dönebilir ve Gj dönemine girebilir ve S periyodu ve G2 periyodunu geçtikten sonra mitotik bölünmeye girebilir.

G0 dönemindeki hücreler vücutta nerede bulunur? Bu tür hücreler karaciğerde bulunur. Ancak karaciğer hasar görürse veya cerrahi olarak bir kısmı çıkarılırsa, ilk farklılaşmaya uğramış tüm hücreler hücre döngüsüne geri döner ve bölünmeleri nedeniyle karaciğer parankim hücrelerinin hızlı bir şekilde restorasyonu meydana gelir.

Kök hücreler de G0 dönemindedir ancak bir kök hücre bölünmeye başladığında tüm fazlar arası dönemlerden geçer: G1, S, G2.

Sonunda mitotik bölünme yeteneğini kaybeden hücreler, önce ilk farklılaşmaya uğrar ve belirli işlevleri yerine getirir, ardından son farklılaşma olur. Terminal farklılaşmada hücre, hücre döngüsüne dönemez ve sonunda ölür. Bu hücreler vücudun neresinde bulunur? Öncelikle bunlar kan hücreleridir. 8 gün boyunca farklılaşma sürecinden geçen kan granülositleri daha sonra ölürler. Kırmızı kan hücreleri 120 gün boyunca görev yapar, sonra onlar da (dalakta) ölürler. İkincisi, bunlar cildin epidermisinin hücreleridir. Epidermal hücreler önce ilk, sonra son farklılaşmaya uğrar, bunun sonucunda azgın pullara dönüşürler ve bunlar daha sonra epidermisin yüzeyinden soyulur. Derinin epidermisinde hücreler G0 periyodunda, G1 periyodunda, G2 periyodunda ve S periyodunda olabilir.

Sık bölünen hücrelere sahip dokular, nadiren bölünen hücrelere sahip dokulara göre daha fazla etkilenir, çünkü bir takım kimyasal ve fiziksel faktörler iğ mikrotübüllerini tahrip eder.

MİTOZ

Mitoz, doğrudan bölünme veya amitozdan temel olarak farklıdır; mitoz sırasında yavru hücreler arasında kromozomal materyalin eşit bir dağılımı vardır. Mitoz 4 aşamaya ayrılır. 1. aşama denir profaz, 2. - metafaz, 3 üncü - anafaz, 4. - telofaz.

Bir hücrenin 23 kromozom (seks hücreleri) oluşturan yarım (haploid) bir kromozom seti varsa, bu set kromozomlarda ve 1c DNA'da, diploid ise - 2p kromozomlar ve 2c DNA (mitotik bölünmeden hemen sonra somatik hücreler) sembolü ile gösterilir. ), anormal hücrelerde anöploid bir kromozom seti.

Profaz. Profaz erken ve geç olmak üzere ikiye ayrılır. Erken profaz sırasında kromozomlarda spiralleşme meydana gelir ve ince iplikler halinde görünür hale gelerek yoğun bir top oluştururlar, yani yoğun bir top şekli oluşur. Geç profazın başlamasıyla birlikte, kromozomlar daha da spiral hale gelir ve bunun sonucunda nükleolar kromozom düzenleyici genler kapanır. Bu nedenle rRNA transkripsiyonu ve kromozom alt birimlerinin oluşumu durur ve nükleolus kaybolur. Aynı zamanda nükleer membranın parçalanması meydana gelir. Nükleer membranın parçaları küçük boşluklara katlanır. Sitoplazmadaki granüler EPS miktarı azalır. Granül EPS tankları daha küçük yapılara bölünmüştür. ER membranlarının yüzeyindeki ribozomların sayısı keskin bir şekilde azalır. Bu, protein sentezinde% 75 oranında bir azalmaya yol açar. Bu noktada hücre merkezi iki katına çıkar. Ortaya çıkan 2 hücre merkezi kutuplara doğru ayrılmaya başlar. Yeni oluşan hücre merkezlerinin her biri 2 merkezden oluşur: anne ve kız.

Hücre merkezlerinin katılımıyla mikrotübüllerden oluşan bir fisyon mili oluşmaya başlar. Kromozomlar spiral şeklinde dönmeye devam ederek sitoplazmada gevşek bir kromozom topunun oluşmasına neden olur. Bu nedenle geç profaz, gevşek bir kromozom topuyla karakterize edilir.

Metafaz. Metafaz sırasında anne kromozomlarının kromatitleri görünür hale gelir. Anne kromozomları ekvatoral düzlemde sıralanır. Bu kromozomlara hücrenin ekvatorundan baktığınızda şu şekilde algılanırlar: ekvator plakası(lamina ekvatoris). Aynı plakaya direğin yanından baktığınızda şu şekilde algılanır: anne yıldız(manastır). Metafaz sırasında iğ oluşumu tamamlanır. Milde iki tip mikrotübül görülür. Bazı mikrotübüller hücre merkezinden yani sentriyolden oluşur ve bunlara denir. merkezcil mikrotübüller(mikrotubuli cenriolaris). Kromozomların kinetokorlarından diğer mikrotübüller oluşmaya başlar. Kinetokorlar nelerdir? Birincil kromozom daralmaları alanında kinetokorlar denir. Bu kinetokorlar, mikrotübüllerin kendiliğinden birleşmesini tetikleme yeteneğine sahiptir. Hücre merkezlerine doğru büyüyen mikrotübüllerin başladığı yer burasıdır. Böylece kinetochore mikrotübüllerin uçları, sentriolar mikrotübüllerin uçları arasında uzanır.

Anafaz. Anafaz sırasında, bazıları bir kutba, diğerleri diğer kutba hareket etmeye başlayan yavru kromozomların (kromatitler) eşzamanlı olarak ayrılması meydana gelir. Bu durumda çift yıldız, yani 2 kardeş yıldız (diastr) ortaya çıkar. Yıldızların hareketi, iş mili ve hücrenin kutuplarının birbirinden biraz uzaklaşması sayesinde gerçekleştirilir.

Mekanizma, kız yıldızların hareketleri. Bu hareket, kinetochore mikrotübüllerin uçlarının, sentriolar mikrotübüllerin uçları boyunca kayması ve yavru yıldızların kromatidlerini kutuplara doğru çekmesiyle sağlanır.

Telofaz. Telofaz sırasında kardeş yıldızların hareketi durur ve çekirdekler oluşmaya başlar. Kromozomlar despiralizasyona uğrar ve kromozomların etrafında bir nükleer zarf (nükleolemma) oluşmaya başlar. Kromozomların DNA fibrilleri despiralizasyona uğradığından transkripsiyon başlar

Keşfedilen genlerdeki RNA. Kromozom DNA fibrillerinin despiralizasyonu meydana geldiğinden, ince iplikler formundaki rRNA, nükleolar düzenleyiciler bölgesinde kopyalanmaya başlar, yani nükleolusun fibriller aparatı oluşturulur. Daha sonra ribozomal proteinler, rRNA ile komplekslenen rRNA fibrillerine taşınır, bu da ribozomal alt birimlerin oluşmasına neden olur, yani nükleolusun granüler bir bileşeni oluşur. Bu zaten geç telofazda meydana gelir. Sitotomi, yani bir daralmanın oluşması. Ekvator boyunca bir daralma oluştuğunda sitolemma içeri girer. İnvajinasyon mekanizması aşağıdaki gibidir. Kasılma proteinlerinden oluşan tonofilamentler ekvator boyunca bulunur. Bu tonofilamentler sitolemmayı geri çeker. Daha sonra bir yavru hücrenin sitolemması başka bir benzer yavru hücreden ayrılır. Böylece mitoz bölünme sonucunda yeni yavru hücreler oluşur. Kız hücrelerinin kütlesi anneye göre 2 kat daha azdır. Ayrıca daha az DNA'ya sahiptirler - 2c'ye karşılık gelir ve kromozom sayısının yarısı - 2p'ye karşılık gelir. Böylece mitotik bölünme hücre döngüsünü sonlandırır.

Mitozun biyolojik önemi bölünme nedeniyle vücudun büyümesi, hücrelerin, dokuların ve organların fizyolojik ve onarıcı yenilenmesinin meydana gelmesidir.