Митоз фазасы. Клетканың бөліну жолдары
Жасуша өзінің тіршілігі барысында зат, энергия жэне ақпарат ағымдарына байланысты ұдайы өзгерісте болады. Бұл өзгерістер кей жағдайда көбеюмен сипатталады. Көбею нәтижесінде тұқым қуалау ақпараты ұрпақтарға беріледі. Сондай-ақ жасушаның көбеюіне немесе пролиферациясына байланысты организмнің өсуі жэне құрылым компоненттерінің жаңаруы жүреді. Жасушаның көбеюі бөліну арқылы іске асырылады. Бөліну нәтижесінде пайда болған жас жасушаның келесі бөлінуге немесе өлуге дейінгі тіршілік ету кезеңі жасушаның тіршілік циклы немесе жасушалық цикл деп атайды. Тіршілік циклы жалпы алғанда митоздық тыныштық және арнайы қызмет атқару қызмет атқару кезеңдерін қамтып, соңында жасушаның қайта бөлінуімен не өлуімен аяқталады. Бірақ организмдегі үздіксіз бөлінуге қабілетті бірқатар жасушаларда бұл кезеңдер толық жүрмейді. Оларға тек митоздық цикл тән.
Митоздық цикл деп бөліну нәтижесінде пайда болған жаңа жасушалардың келесі бөлінуге даярланып, соңынан қайта бөлініп жаңа ұрпақ жасушаларының түзілуімен. аяқталатын үрдістер жиынтығын айтады., Көпшілік жасушаларда митоздық циклды ұзақтығы 10 сағаттан 50 сағатқа созылады. Митозды биологиялық мәні мынада, ол жасушалық ұрпақтар арасында хромосомалардың сабақтастығын және көлемі мен тұқым қуалау ақпаратының мөлшері бірдей жаңа жасушалардың түзілуін қамтамасыз етеді. Олай болса, митоздық циклдағы ең негізгі мәселе бастапқы аналық жасушадағы тұқым қуалау ақпаратсының мөлшері бірдей жаңа жасушалардың түзілуін қамтамасыз етеді. Олай болса, митоздық циклдағы ең негізгі мәселе бастапқы аналық жасушадағы тұқым қуалау материалының редупликациясы (екі еселенуі) және ол материалдың жаңа жасушаларға теңдей бөлінуі. Бұл үрдістер хромосомаларды химиялық құрамы мен морфологиялық құрылымындағы заңды түрде жүретін өзгерістерге байланысты іске асырылады.
Митоздық циклдағы жасуша ішілік өзгерістер. Митоздық циклда интерфазаны жэне митозды бөліп қарайды. Интерфазада жасуша келесі бөлінуге даярлық жасайды. Ол үш кезеңнен тұрады:
- Синтез алдындағы кезеңі – ОІ
- ДНК синтезделу кезеңі – 8
- Синтезден кейінгі кезеңі – 02
Синтез алдындағы кезеңі-СІ (01 ағылшынның ар – аралық, интервал деген сөзінен алынған) жасушаның бөлінуінен соң іле-шала басталады Жас жасушаларда қарқынды түрде биосинтез үрдістері жүреді Ядрошықта РНҚ синтезделіп, рибосомалар түзіледі. Қажетті мөлшерде құрылымдық – функционалдық ақуыздар синтезделіп, цитоплазма органоидтары қалыптасады және жасуша өсіп, оның ‘көлемі ұлғаяды. ) Бірақ, ДНҚ-ның синтезі жүрмейді. Егер хромосомалардың гаплоидты жиынтығындағы – (п) ДНҚ мөлшерін С деп белгілесек, митоздық бөлінуден кейінгі жасушада диплоидты жиынтық – 2п болғандықтан ДНҚ мөлшері 2С-ке тең. Олай болса, синтез алдындағы кезеңде хромосома саны мен ДНҚ мөлшері өзгермейді (2п 2с). Бұл ұзақ кезең, бөлінуге бағыт алған жасушаларда ұзақтығы 10 сағаттан бірнеше~тәулікке дейін созылады.
ДНҚ-ның синтезделу кезеңі – 8 (8 – ағылшынның қауіпсіз синтез деген сөзінен алынған). Бұл кезең ДҢҚ молекуласының екі еселенуімен (редупликация) сипатталады ДНҚ редупликациясы негізінде жартылай, консервативті әдіс бойынша жүреді. Бұл кезде ДНҚ тізбектері бір-бірінен ажырап, әрқайсысының жанынан комплементарлы жаңа тізбектер синтезделеді. Мұның нәтижесінде өзара ұқсас қос тізбекті екі молекула қалыптасады. Бұл жаңа тізбектер хромосоманың ұзын бойы бір уақытта емес, оның әр түрлі учаскелерінде түрліше мерзімде (асинхронды) жеке фрагменттер немесе репликондар түрінде түзіледі. Соңынан ол фрагменттер бір бірімен жалғанып тұтас бір макромолекуланы құрайды. Адам жасушасында 50 мыңнан артық репликондар бар. Олардың әрқайсысының ұзындығы 30 мкм-ге тең. Онтогенез барысында репликондардың саны өзгеріп отырады. Репликондар арқылы ДНҚ екі еселенуінің үлкен мэні бар. Өйткені ДНҚ синтезінің жылдамдығы 0,5 мкм/ мин. Олай болса адамның бір хромосомадағы ұзындығы шамамен 7 см-лік ДНҚ жіпшесінің редупликациясына 3 айға жуық уақыт кеткен болар еді.
Синтездік қезеннің соңыңда жасушадағы тұқым қуалау материалының мөлшері екі есе артады. (2п 4С). Өйткені әр хромосома екі хроматидтен, ал әр хроматид бір-бір ДНҚ молекуласынан тұрады. Адам жасушасындағы синтездік кезеңнің ұзақтығы 7-12 сағат Бұл кезеңде, сонымен қатар,_ РНҚ мен ақуызының синтезі қарқынды жүріп жатады, ал гистондардың мөлшері екі есе артады. Жануарлар жасушасындағы ДҢҚ-ның 10%-ке жуығы митохондрияларда орналасқан. Митохондриялық ДНҚ-ның аз бөлігі ғана интерфазаның синтездік кезеңінде, басым көпшілігі синтезден кейінгі кезеңде екі еселенеді.
Синтезден кейінгі кезеңі – С2: ДНҚ -ның синезі тоқталып, қарқынды түрде энергия қоры (АТФ) жинақтала бастайды. РНҚ мен ақуыздың синтезі ары қарай жалғасады. Мүнда жасушаның бөлінуіне қажетті ядролық ақуыздардан синтезі басымырақ жүреді. Хромосома саны мен ДНҚ мөлшері сол қалпында сақталады (2п 4с). Бұл,өте қысқа кезең, ұзактығы 3-4 сағатқа созылады.
Митоздық бөлінуге даярлық үрдістер жүретін осы үш кезеңді біріктіріп интерфаза деп атайды.Ұрықтық ұлпалар және басқа да тез бөлініп көбеюге қабілетті ұлпаларда митоз нәтижесінде түзілген жасушалар бірден келесі бөлінуге даярлық жасап бастайды. Мұндай жағдайда митоздық цикл сол жасушалардың тіршілік ету ұзақтығына сәйкес, яғни оның тіршілік циклы болып табылады. Егер жасушалар бөлінуден кейін арнайы қызмет атқаруға бағытталган болса, онда синтез алдындағы кезең едәуір ұзарады. Түрлі ұлпа типтерінің жасушаларында бұл кезеңнің ұзақтығы түрліше. Мысалы: жүйке жасушалары организмнің бүкіл өмір бойы 01 кезеңінде болып өз қызметін атқарып жатады. Олар еш уақытта бөлінбейді. Керісінше эпителии және дәнекер ұлпалық жасушалар орта “жағдайларына байланысты кезеңінен келесі кезеңдерге тез өте алады. Мұндай жасушаларда тіршілік циклы митоздық циклдан анағұрлым ұзаққа созылады.
Митоздық циклдың келесі кезеңі – митоз. Митоз – ядроның күрделі бөліну әдісі, мұны тікелей емес, сапалы бөліну деп те түсінуге болады. Митоз құбылысын алғаш өсімдіктер жасушасынан зерттеп ашқандар И.Д. Чистяков (1874) пен Э. Страсбургтер (1875), ал жануарлар жасушасынан П.И. Перемежко (1878) анықтаған. Жасушаның бұл бөліну әдісін «митоз» деп атауды 1882 жылы В. Флемминг ұсынған. Митоз бірінен сон бірі жүретін 4 фазадан тұрады: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Бөлінуге кіріскен жасушадан хромосомалар жіңішке әлсіз ширатылған жіптердің шумағы тэрізді көрінеді.
Профаза бастапқы кезеңінде хромосомалар ширатылып, жуандай бастайды, соның нәтижесінде едәуір қысқарады. Профазаның соңына қарай ядрошықтар жойылып, артынша лизосома ферменттерінің әсерінен ядро қабығы еріп кетеді. Хромосомалар цитоплазмада бос күйінде қалады. Осы кезде екі центриольдер жасушаның полюстеріне ажырап, олардың микротүтікшелерінен ахроматин жіпшелері пайда болып, бөліну ұршығы қалыптасады. Метафазаның алғашқы кезеңінде цитоплазманың тұтқырлығы кеміп, хромосомалар экваторға қарай ығыса бастайды. Олар центромералары арқылы бөліну ұршығының жіптеріне бекіп, қатаң тәртіппен гомологтық жұптар құрап экватор жазықтығына орналасады. Әр хромосомадағы хроматидтердің аралары ашылып, олар тек центромера арқылы байланысқан күйде болады. Хроматида жұптарынан тұратын барлық хромосомалардың пішіндерін анық ажыратып, санын есептеуге қолайлы метафазалық пластинка түзіледі.
Анафаза кезінде әр хромосомадағы хроматидтер бір-бірімен центромерасы арқылы да толық ажырап екі жақты полюске қарай бағытталып бөліну ұршығынан жіпшелермен бірге 0,2-5 мкм\мин жылдамдықпен тартыла бастайды. Олар енді полюстерге келіп, толық хромосомалар жйьштығын құрайдьі, Телофазада полюстерге келіп жеткен хромосомалар қаита тарқатылып жіңішкеріп ұзарады, олардың көрінуі қиындай түседі. Ахроматин жіпшелері жойылды. Әр полюстен хромосомалардың сыртын қоршай ядро қабықшасы түзіліп, ядрошық пайда болады. Осы кезде екі ядроның пайда болуы аяқталады, яғни кариокинез үрдісі жүрді. Телофазаның ізінше цитокинез жүріп жасуша екіге бөлінеді. Алғашқы жасушадан теңдей екі жас жасуша түзіледі.
Митоздық бөлінудің дұрыс жүрмеуі жасушаның түрлі патологиялық өзгерістеріне себепші болады. Егер хромосомалардың ширатылу үрдісі бүзылса, олар ісініп, бір-біріне жабысып қалады. Кейде хромосоманың бір учаскесі үзіліп түсіп центромерасы болмағандықтан анафаза кезінде полюстерге тартылмай қалып қояды. Тіпті кей жағдайда жеке хроматидтер қалып қоюы мүмкін, бұл кезде түзілген жас жасушалардағы хромосомалар жиынтығы тең болмайды. Егер бөліну ұршығында бұзылулар байқалса метафаза ұзаққа созылып, хромосомалары шашырап кетеді. Цитокинездің дұрыс жүрмеуі екі немесе көп ядролы жасушаның түзілуіне әкеліп соғады.
Митоздың биологиялық мәні мынада:
- Хромосомалар теңдей екіге бөлінуін, яғни тұқым қуалау материалының екі жас жасушаға сан және сапа жағынан тең бөлінуін қамтамасыз етеді.
- Түзілген жас жасушаларда хромосомалар жиынтығын алғашқы жасушадағымен бірдей диплоидты, ендеше ұрпақтан ұрпаққа хромосомалар саны өзгермей түрақты сақталады.
- Эукариоттарда организмнің өсуі, жаңаруы, қалпына келуі (регенерация) және вегетативті көбеюі т.б. митоз негізінде жүзеге асырылады.
Жасуша бөлінуінің басқа жолдары
Ол әдістер: амитоз, эндомитоз, политения. Амитоз – түрлі эукариоттық жасушаларда байқалатын, бірақ митозға қарағанда сирек кездесетін бөліну әдісі. Бұл тікелей бөліну болғандықтан, ядрода күрделі дайындық үрдістері жүрмейді, бөліну кезінде оның құрылым компоненттері жойылмай, сақталады. Хромосомалар ширатылып қысқармайды, сол шашылған жіңішке шіпшелер күйінде екіге бөлінген ядроға теңдей ажырайды. Кей жағдайда цитоплазманың бөлінбеуі мүмкін, ол кезде екі ядролы
жасуша түзіледі. Амитоздық бөліну қаңқа бұлшық еттерінде, тері эпителий, дәнекер ұлпасының жасушаларында жэне патологиялық өзгеріске ұшыраған жасушаларда жиірек байлқалады. Сонда да болса
кейбір бір жасушалы организмдер үшін амитоз негізгі бөліну әдісі.
Эндомитоз кезінде жасушалардың мөлшері бірнеше есе артуы мүмкін. Мысалы, бауырда тағы басқа кейбір мүшелерде ДНҚ екі еселенгенімен цитоплазманың бөлінбеуі себепті полиплоидты жасушалар түзіледі. Мұны геномдық сомалық мутация деп қарайды.
Эндомитозға ұқсас құбылыс политения деп аталады. Политенияға ұшыраған хромосомалардағы хромонемалардың мөлшері қалыптағыдан – 1000 еседей көп болады. Өйткені, әр хромосомадағы
ДНҚ мөлшері бірнеше рет еселеніп артады да, хромосомалар ұзарып, жуандап алып немесе политенді хромосомаларға айналады. Хромосомалар жалпы санында еш өзгеріс байқалмай, диплоидты
жиынтық күйінде қалады. Политения құбылысы қос қанатты насекомдардың сілекей безі жасушаларында жиі кездеседі. Политения кезінде митоздық цикл ДНҚ-нын синтезделу кезеңімен аяқталады.
Мейоз
Мейоз нәтижесінде түзілген гаметаларда хромосомалар хиынтығы гаплоидты болады. Мейоз – бірінің артынан бірі жүретін бірінші және екінші мейоздық болінулерден түрады. Әр бөлінудің жеке кезеңдері бар. Бірінші бөлінудің кезеңдерін рим санымен I деп, екінші бөліну кезеңдерін II деп белгілейді. Мейоздық бірінші бөлінудің (редукциялық бөліну) алдында интерфаза I кезеңінде ДНҚ молекуласы редупликацияланып, хромосомалық материал екі еселенеді. Генетикалық материалдың мөлшері 2п 4с. Профаза бес сатыдан тұратын күрделі үрдіс.
Алғашқы сатысы – лептотенада ядро ісініп, хромосомалар әлсіз ширатылған жіңішке жіпшелер күйінде болады. Жіпшелердегі хромомералар буылтықтар тәрізденіп көрінеді. Зиготенада – гомологтық жұп хромосомалар жақындасып, бүкіл үзына бойы бір- бірімен беттеседі. Осы кезде хромомералар да өзара бір-біріне сәйкес келіп түйіседі. Бұл құбылысты коньюгация (синапсис) деп атайды. Пахитена сатысында – гомологтық хромосомалар қосақталған жұптар құрап, бйвалеіптер түзейді. Әр бивалент төрт хроматидтен құралган (тетрада). Биваленттердің саны хромосомалардың гаплоидты жиынтық санына тең келеді. Осыдан кейін коньюгацияланған хромосомалар айқасып, сәйкес учаскелермен алмасады (кроссинговер). Диплотенада жұптасқан гомологтық хромосомалардағы хромотидтір бір-бірінен ажырай бастайды, бірақ айқасқан учаскелер әлі де болса байланысып гректің X әрпіне ұқсас пішін береді. Хромосомадағы мұндай учаскелер хиазмалар деп аталады. Бұл сатыда хромосомалардың ширатылуы әлі де жүріп жатады. Соңғы диакинез сатысында хромосомалар өте күшті ширатылып, қысқарып жуандайды. Хиазмалардың саны азайып, биваленттер ядроның шетіне қарай ығысады. Осы кезде ядро қабықшасы да еріп, жойылады. Метафаза І-биваленттер экватор жазықтыгына орналасып бөліну ұршығымен байланысады. Хромосомалар ары қарай ширатылуда. Анафаза І-де екі жақ полюске қарай жиырылған ахроматин жіпшелерімен бірге әр жұптан тұтас бір- бір хромосомалардан тартылады. Телофаза І-де хромосомалар саны екі есе кеміген жас жасушалар түзіледі. Генетикалық материалдың мөлшері 1п 2с. Ядро мембранасы мен оның басқа да құрылым компоненттері қалыптаса бастайды. Бірінші бөліну аяқталысымен өте қысқа интерфазадан кеін мейоздық екінші бөліну басталады. Интерфаза II немесе интеркиңез кезінде ДНҚ-ның екі еселенуі жүрмейді. Профаза II өте қысқа болып, жасуша бірден метафаза ІІ-ге көшеді. Мұнда ‘ әрқайсысы екі хроматидтен тұратын сыңар хромосомалар экватор жазықтыгына орналасып, олардың центромералары бөліне бастайды. Анафаза ІІ-де дәл митоздағы сияқты бір-бірінен ажыраған хроматидтер қарама-қарсы полюстерге тартылады. Телефаза ІІ-де бөліну аяқталып, түзілген жас жасушалардагы хроматидтер енді хромосомалар делінеді. Сонымен, хромосомалар саны диплоидты алғашқы жасушалардан мейоздық екі бөлінудің нәтижесінде гаплоидты жиынтығы бар жыныс жасушалары түзіледі. Жыныс жасушаларындағы хрпомосома саны мен ДНҚ мөлшері соматикалық жасушалармен салыстырғанда екі есе кем (1п 1с).
Мейоздың биологиялық мәні.Ұрпақтан ұрпаққа хромосомалар санының тұрақты сақталуын қамтамасыз етеді. Егер гаметадаға хромосомалар саны кемімесе ұрықтану нәтижесінде олардың саны әр ұрпақ сайын артып, сол түрдің өзіне тэн белгісі жойылған болар еді. 2. Мейозға байланысты гомологтық емес хромосомалардың көптеген алуан түрлі жаңа үйлесімдері түзіледі. Өйткені әр гомологтық жұпта бір аналық, екіншісі аталақ организмнен келегн хромосомалар бар. 3. Кроссинговер нәтижесінде гендердің алмасуы, яғни генетикалық материалдың рекомбинациясы жүреді. Бұл комбинативтік өзгергіштерге себеп болады
Ұқсас материалдарды қарай кетіңіз:
