Мітоз у рослинній клітині

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І.І. МЕЧНИКОВА

Біологічний факультет

ЕСЕ

на тему: «Мітоз у рослинній клітині»

Союменко Юлії Володимирівни

Одеса - 2021

Зміст

Вступ

1. Визначення мітозу та його біологічна роль

2. Фази мітозу

2.1. Препрофаза

2.2. Профазa

2.3. Метафаза

2.4. Анафаза

2.5. Телофаза

2.6. Цитокінез

3. Відмінність мітозу у рослинній та тваринній клітинах

4. Відмінність мітозу від мейозу

Список літератури

Вступ

Мітоз - один з найважливіших процесів в онтогенезі клітини. Зявдяки мітозу з однієї клітини протягом відносно невеликого проміжку часу утворюються дві ідентичні материнській дочірні клітини. Це означає, що обидві клітини мають однакову кількість хромосом та генетичний вміст. Під час мітозу не відбувається генетична рекомбінація і число хромосом очікується однаковим після мітозу, воно не зменшується наполовину.

Мітоз необхідний для того, щоб живі організми залишалися живими, оскільки він бере участь у життєво важливих біологічних процесах, зокрема у зростанні та відновленні тканин.

Іноді організми використовують мітоз для безстатевого розмноження. Рослини, наприклад, розмножуються шляхом вегетативного розмноження, яке в основному включає в себе мітоз.

Мета дослідження:

1. Дати визначення поняттю мітоз.

2. Визначити біологічну роль мітозу.

3. Дослідити процеси, що відбуваються в клітині під час основних фаз мітозу.

4. Порівняти процес мітозу в рослинній та тваринній клітинах.

5. Визначити основні відмінності мж процесами мітозу та мейозу.

Об'єкт дослідження: мітоз у рослинній клітині.

Предмет дослідження: біологічна роль мітозу, фази мітозу, його відмінність від мейозу та основні відмінності мітозу в рослинній та тваринній клітинах.

1. Визначення мітозу та його біологічна роль

Що таке мітоз? У біології мітоз відноситься до клітинного процесу, де одна клітина ділиться, в результаті чого утворюються дві однакові клітини. Ідентично це означає, що обидві клітини мають однакову кількість хромосом та генетичний вміст. Етапи мітозу включають препрофазу (у рослинних клітинах), профазу, прометафазу, метафазу, анафазу та телофазу. У який момент кожна фаза починається або закінчується, не зрозуміло, оскільки ці фази, очевидно, перетинаються. Однак кожна з них відзначається видимими подіями. біологічний мітоз клітина мембрана

Спочатку термін мітоз відносився лише до ядерного поділу, що не супроводжується цитокінезом (тобто поділом цитоплазми), як у випадку деяких клітин, таких як певні гриби, та в запліднених яйцеклітинах багатьох комах. Тепер термін мітоз використовується взаємозамінно з поділом клітин. Однак у більш строгому сенсі це не завжди застосовується, оскільки існує інша форма поділу клітин, яка включає статеві клітини - мейоз. Остання різко відрізняється від мітозу.

Яка мета мітозу? Чому мітоз важливий? Мітоз життєво необхідний для того, щоб живі організми залишалися живими, оскільки він бере участь у життєво важливих біологічних процесах, зокрема у зростанні та відновленні тканин. Люди, наприклад, покладаються на мітоз для виробництва різних типів клітин тіла. Без мітозу ми не матимемо тіла з хитромудрою анатомією. Ми залишимося на стадії зиготи, оскільки зигота не перетвориться на безліч організованих клітин з відмінними ролями.

У багатоклітинних еукаріотів соматичні клітини піддаються мітозу, утворюючи нові клітини, необхідні для росту. При пошкодженні тканини клітини діляться, утворюючи нові клітини, які замінять втрачені клітини. Деякі тварини, наприклад морські зірки, мають високу здатність до регенерації. Вони можуть регенерувати втрачені частини тіла, наприклад руки через мітоз. Крім того, це може бути способом поповнення нормальних, але зношених клітин тканин і органів. Наприклад, еритроцити мають тривалість життя всього близько 4 місяців. Мітоз поповнює організм новими еритроцитами.

Інші організми використовують мітоз для безстатевого розмноження. Рослини, наприклад, розмножуються шляхом вегетативного розмноження, яке в основному включає в себе мітоз.

Мітоз може зайняти хвилини або години, залежно від виду клітин та виду організмів. На це впливає час доби, температура та хімічні речовини. [1]

Тривалість мітозу залежить від виду рослин і різних факторів зовнішнього середовища. Особливо відчутно впливає на мітоз температура. Наприклад, в клітинах тичинкових волосків традесканції при температурі 10 ° С мітоз триває 135 хв, а при 25 ° С - 75 хв, при 45 ° С - 30 хв, в клітинах кінчика кореня гороху при 15 °С - 177 хв, а при 25 ° С - 82 хв. Однак при різних температурах найбільш тривалими є профаза і телофаза, більш короткими - метафаза і анафаза. Так, у наведеному вище прикладі мітозу в кінчику кореня гороху при 15 ° С профаза триває 126 хв, метафаза - 24 хв, анафаза - 5 хв, телофаза - 22 хв, а при 25 ° С профаза триває - 54 хв, метафаза - 14 хв, анафаза - 3 хв, телофаза - 11 хв. Профаза і телофаза частіше займають ѕ мітозу, а найбільш короткою фазою є анафаза. [4]

2. Фази мітозу

2.1 Препрофаза

Препрофаза - додаткова фаза мітозу, наявна у рослинних клітин і відсутня у інших еукаріот - тварин і грибів. Вона передує профазі і включає дві основних події: утворення препрофазної стрічки (густого кільця з мікротрубочок, розташованого під плазматичною мембраною); початок скупчення мікротрубочок близько ядерної оболонки.

Рослинні клітини мають жорстко зафіксоване положення серед сусідніх клітин своєї тканини. На відміну від тварин, у яких деякі клітини ембріона можуть мігрувати і давати початок новим тканинам або групам клітин в межах тканини, морфогенез проростка вищих рослин цілком залежить від орієнтації клітинних поділів і подальшого подовження і диференціювання клітин в межах їх клітинних стінок. Тому правильний контроль за площинами поділу клітин і положенням майбутніх клітинних стінок в рослинних клітинах має вирішальне значення для правильної структури органів і тканин рослин.

Препрофаза в мітозі клітин рослин служить для встановлення правильних площин ділення і правильного розташування клітинних стінок, перш ніж клітина вступить в профазу. Це досягається через утворення тимчасової структури з мікротрубочок, препрофазної стрічки, а також до сих пір ще невідомого механізму, завдяки якому клітина здатна "запам'ятовувати" положення препрофазної стрічки, щоб направляти зростання нової клітинної стінки в потрібному місці в ході цитокінеза. У гаметофітних тканинах протягом репродуктивної фази життєвого циклу рослин площини розділу між клітинами, що діляться, визначаються без використання препрофазної стрічки.

У рослинних клітинах, багатих на вакуолі, препрофаза може передувати утворенню фрагмосоми. Функція фрагмосоми полягає в тому, щоб тимчасово зафіксувати ядро в центрі клітини в ході підготовки до мітозу. Якщо фрагмосому видно, то препрофазна стрічка з'явиться на її зовнішній стороні.

На початку препрофази кортикальні мікротрубочки рослинної клітини зникають і збираються в щільне кільце під плазматичною мембраною, що називається препрофазною стрічкою. Ця препрофазна стрічка проходить по екватору майбутнього мітотичного веретена, відзначаючи площину майбутнього клітинного ділення і місце утворення клітинної пластинки. Препрофазна стрічка складається з мікротрубочок і актинових мікрофіламентів і існує аж до профази. Вісь, що з'єднує полюси утвореного в профазі веретена поділу, перпендикулярна площині, наміченої препрофазною стрічкою.

На відміну від тварин клітин, у клітин рослин немає центросом, щоб здійснювати збірку веретена поділу. Навпаки, ядерна оболонка виступає як центр організації мікротрубочок. Спочатку скупчення микротрубочок є актиновою зоною навколо ядерної оболонки. Ця зона рясніє мікротрубочками, котрі збираються на поверхні ядра. Препрофазне веретено формується шляхом самостійного збирання цих мікротрубочок в цитоплазмі навколо ядерної оболонки. Воно скріплюється в веретено, пов'язане з кінетохорами, після того, як ядерна оболонка розчиняється в кінці профази.

Протягом переходу з препрофази в профазу випадково орієнтовані мікротрубочки розташовуються паралельно ядерній оболонці, паралельно майбутній вісі веретена. Це веретено називається профазним веретеном. Коли на початку прометафази ядерна мембрана розпадається, препрофазнаа стрічка зникає, і профазне веретено переходить в метафазне, займаючи місце колишнього ядра. Експерименти з препаратами, які руйнують мікрофіламенти, показали, що актин може грати роль в підтримці клітинної "пам'яті", що фіксує інформацію про положення площини поділу після того, як препрофазна стрічка розпалася, щоб направляти цитокінез в телофазі. [2]

2.2 Профаза

Профаза є першою стадією мітозу. Під час профази конденсуються хромосоми та формується веретено поділу. У деяких організмів, зокрема тварин та рослин, руйнується ядерна оболонка (відкритий мітоз). Якщо вона не руйнується (закритий мітоз, як у більшості грибів), веретено поділу формується всередині неї.

Ядерна мембрана двошарова. Внутрішній шар прилягає до хроматину, а зовнішній переходить в ендоплазматичний ретикулум. Ядерну оболонку пронизують ядерні пори та підтримує спеціалізована структура -- ламіна, що складається з білків ламінів.

Руйнування ядерної оболонки починається в профазі. Фосфорилювання білків внутрішньої мембрани, ламінів та деяких інших білків циклін-залежною протеїнкіназою 1 (CDK1) та іншими протеїнкіназами, зокрема Aurora B, порушує зв'язок хроматину та ядерної оболонки. Інвагінації та утворення дірок в ядерній оболонці тісно пов'язані з активністю динеїнових молекулярних моторів, що приєднані до ядерних пор. Динеїни здатні до активного переміщення вздовж мікротрубочок і рухаються по астральним мікротрубочкам веретена поділу. Таким чином одночасно відбувається розміщення веретена поділу по полюсам клітини і формування дірок в ядерній оболонці.

2.3 Метафаза

У метафазі виділяють 2 періоди: метакінез -- хромосоми зосереджуються в екваторіальній області веретена поділу клітини, утворюючи так звану екваторіальну пластинку (існує ряд гіпотез про механізм метакінезу, описані траєкторії руху хромосом, складені карти шляхів центромер і плечей хромосом), і власне метафаза -- встановлюються зв'язки між хромосомальними нитками веретена і центромерами, відбувається роз'єднання хромосом на хроматиди. У різних клітинах метафаза триває від 0,3 до 175 хвилин. [3]

Метафаза характеризується повним розвитком ахроматинового веретена (веретена поділу). Його нитки складаються з мікротрубочок, що існували в клітині раніше або збиралися із субодиниць тубуліну в цитоплазмі в процесі інтерфази. Одні мікротрубочки тягнуться між полюсами веретена, інші проходять від полюса до його екватора. Останні називаються нитками напівверетена. Починається рух хромосом, що складаються з двох хроматид.

Вони переміщуються в екваторіальну частину клітини і прикріплюються центромерами до ниток напівверетена. які йдуть від протилежних полюсів. Вважають, що в русі хромосом беруть участь центромери, ушкодження яких в експерименті припиняє їх переміщення. До кінця метафази хромосоми розташовуються на екваторі ахроматинового веретена і готові до поділу.

2.4 Анафаза

Анафаза починається з поділу центромери. Хроматиди цілком відокремлюються одна від одної, і тепер їх називають дочірніми хромосомами. Починається розтягнення дочірніх хромосом до протилежних полюсів клітини. При цьому центромери, прикріплені до ниток напівверетена, рухаються попереду, а плечі хромосом тягнуться позаду. Вважають, що розходження хромосом пов'язане з вкороченням мікротрубочок напівверетена, від яких постійно відщеплюються субодиниці тубуліну під дією ферментів, зв'язаних з центромерою. В результаті на кожному полюсі зберігається той же набір хромосом (2n), але всі вони тепер складаються з однієї хроматиди (2n2с), а у всій клітині знаходяться два диплоїдних набора (4n4с).

2.5 Телофаза

Телофаза - заключна фаза мітозу, в процесі якої відбувається формування дочірніх ядер біля полюсів материнської клітини. Хромосоми деспірализуються, гідратуються, набрякають і подовжуються. Поступово вони втрачають чіткі контури, зливаються в загальну масу і утворюють малопомітну найтоншу мережу хроматину, в якому видно тільки спіралізовані ділянки гетерохроматину.

В ядрах з'являються ядерця. Одночасно навколо груп дочірніх хромосом виникає ядерна оболонка з елементів ЕПС.

2.6 Цитокінез

Цитокінез - це поділ цитоплазми й утворення двох дочірніх клітин слідом за поділом ядра.

Коли в телофазі формуються дочірні ядра, відбувається демонтаж ахроматинового веретена й у середній частині клітини з мікротрубочок будується бочкоподібна нитчаста структура - фрагмопласт. Він поступово розширюється від центра, досягаючи своїми опуклими сторонами бічних стінок клітини. В екваторіальній площині фрагмопласта між його нитками накопичуються пухирці Гольджі, що несуть пектини, і пухирці ЕР. Зливаючись, пухирці утворюють дві мембрани - плазмалеми дочірніх клітин, які ррозділяє шар пектинів - серединна пластинка. На місці мікротрубочок, що складають нитки фрагмопласта, формуються плазмодесми. Далі кожна клітина відкладає зі свого боку на серединну пластинку клітинну оболонку. У її будівництві беруть участь пухирці Гольджі, які несуть від апарату Гольджі речовини матриксу клітинної оболонки, і плазмалема, яка утворює мікрофібрили целюлози. [4]

3. Відмінність мітозу у рослинній та тваринній клітинах

Ключова різниця між мітозом тварин і рослин залежить від процесу цитокінезу. Під час процесу мітозу тварин утворюється борозна розщеплення, щоб відокремити два нових ядра одне від одного, тоді як під час мітозу рослин клітинна пластинка утворюється між двома новими ядрами, щоб розділити їх. Крім того, формування веретена в рослинних клітинах відбувається без центріолей, тоді як мітоз клітин тварин залучає центріоль до цього процесу. Отже, це ще одна відмінність між мітозом тварин і рослин.

Більше того, ще одна відмінність між мітозом тварин і рослин полягає в тому, що клітина тварини звужується через середину під час поділу цитоплазми після утворення двох окремих ядер. Але мітоз рослин не передбачає жодного звуження клітини. Крім того, мітоз тварин відбувається у всіх тканинах тварин, за винятком періоду формування статевих клітин, тоді як мітоз рослин відбувається лише в тканинах меристеми. Тому ми можемо розглядати це також як різницю між мітозом тварин та рослин. [5]

Таблиця 1

4. Відмінність мітозу від мейозу

Мітоз - це форма клітинного поділу, що включає соматичні клітини, тоді як мейоз - це поділ клітин, що використовується статевими клітинами. Соматичні клітини діляться мітотично з утворенням дочірніх клітин, генетично ідентичних материнській. На відміну від цього, статеві клітини діляться шляхом мейозу, результатом чого є вироблення клітин, генетично відмінних від вихідної клітини. При мітозі клітина ділиться один раз, тоді як при мейозі клітина ділиться двічі. Таким чином, одразу після мітозу з однієї материнської утворюються дві дочірні, тоді як результатом мейозу є аж чотири дочірні клітини.

Інші характеристики, що визначають мітоз, такі: генетична рекомбінація не відбувається під час мітозу, і число хромосом очікується однаковим після мітозу; воно не зменшується наполовину. [1]

Таблиця 2

Список літератури

1. Анатомія рослин. Рослинна клітина, тканини, вегетативні органи/ Л.О. Красільнікова, Ю. О. Садовниченко. - Харків: Видавнича група «Основа», 2007. - 273 с.

Размещено на Allbest.ru