Stanične diobe

Moći ću:

razlikovati tjelesne i spolne stanice s obzirom na broj kromosoma, nastanak i njihovu ulogu u organizmu
opisati odnos gen – molekula DNA – kromosom
skicirati mitozu i ukazati na njene karakteristike i važnost za organizam
skicirati mejozu i ukazati na njene karakteristike i važnost za organizam
povezati mitozu s rastom, obnavljanjem organizma i razmnožavanjem, a mejozu s genetskom varijabilnošću potomstva.

Uvod

Svatko od vas donio je svoju fotografiju iz djetinjstva, a kao dodatni materijal pripremljene su i vaše razredne fotografije iz prijašnjih školskih godina.

Rasporedite se u parove i promotrite svoje prikupljene fotografije. Usporedite suvremeno i fotografirano izdanje svoga para te izdvojite što više uočljivih, fizičkih osobina – što se izmijenilo tijekom vremena, a što je ostalo isto. Usporedite rezultate s ostalim učenicima u razredu. Ističu li se neke osobine kao zajedničke većini učenika u razredu, npr. Što se najviše izmijenilo, a što ne? Kako nastaju izdvojene sličnosti i razlike?

Tijekom evolucije, pojavio se veliki broj različitih organizama. Već smo u prijašnjim jedinicama pojašnjavali što je sve utjecalo na biološku raznolikost, no isto tako smo istaknuli i neke zajedničke osobine živih bića. Jedna od zajedničkih osobina je stanična građa. Koliko stanica ima neki organizam? Kako nastaju sve te stanice? Ako su sve biljke građene od istih biljnih stanica, kako se osigurava tolika raznolikost veličina i oblika? Je li nasljedna uputa ista u svim stanicama jednoga organizma? Što se događa s uputom tijekom staničnih dioba? To su samo neka od pitanja na koja ćete doznati odgovore.

Stanice u organizmu

Izgledaju li sve stanice u jednom organizmu jednako? Obavljaju li sve stanice iste zadaće?
Kod jednostaničnih organizama, unutar jedne stanice odvija se sve potrebno za život i preživljavanje, a sam izgled i veličina stanice/organizma određena je vrstom i načinom života. Pri razmnožavanju, stanica/jednostanični organizam jednostavno se podijeli na dvije nove stanice. Novonastale stanice identične su međusobno, a i u odnosu na roditeljsku stanicu.

Kod višestaničnih organizama, razlikujemo dva osnovna tipa stanica: tjelesne i spolne stanice. One se međusobno razlikuju po svojim ulogama i količini nasljedne tvari (broju molekula DNA). Spolne stanice javljaju se u dva oblika (muške i ženske spolne stanice), dok tjelesne stanice mogu biti vrlo različite, kao što ste već sigurno uočili tijekom mikroskopiranja na nastavi Prirode i Biologije. Veličina i oblik tjelesnih stanica ovisi o zadaći koju one obavljaju u organizmu (specijalizirane su).

Promotrite priložene fotografije i odgovorite na sljedeća pitanja:
1. Koja se od prikazanih stanica hrani autotrofno? Pojasnite svoj odgovor.
2. Mogu li se prikazane stanice kretati? Kako?
3. U kojim su stanicama vidljive vakuole?
4. Kreću li se stanice i u višestaničnim organizmima?
5. Kojoj od prikazanih stanica možemo vidjeti sadržaj unutar jezgre?

inkluzivni prikaz

Izgledaju li sve stanice u jednom organizmu jednako?
Obavljaju li sve stanice iste zadaće?

Tablica usporedbe
JEDNOSTANIČNI ORGANIZMI	VIŠESTANIČNI ORGANIZMI
Samo jedna stanica u kojoj se odvijaju svi životni procesi.	Dva tipa stanica: tjelesne i spolne stanice.
Pri razmnožavanju stanica se podijeli na dvije nove stanice.	Spolne stanice javljaju se u dva oblika: spermiji i jajne stanice.
Izgled i veličina stanice ovisi o vrsti i načinu života.	Izgled i veličina tjelesnih stanica ovisi o ulozi koju one obavljaju u organizmu.

Raznolikost stanica

Slika prikazuje jednostaničnjaka- papučicu. Papučica ima oblik stopala, te je obavijena tankom staničnom membranom iz koje izviru brojne trepetljike - strukture koje podsjećaju na kratke dlačice, a papučica ih koristi pri kretanju. U citoplazmi se mogu uočiti brojna tjelešca (organeli) od kojih su mnoga sferičnog oblika, a najveće tjelešce je jezgra u kojoj se nalazi DNA (nevidljiva pod svjetlosnim mikroskopom).

Papučica je jednostanični organizam koji se kreće trepetljikama.

Slika prikazuje jednostanični organizam - amebu. Ameba ima nepravilni oblik . Unutrašnjost zauzima citoplazma u kojoj plutaju organeli (nalikuju na sitne granule) poput jezgre koja se jasno može uočiti na slici.

Ameba je jednostanični organizam koji se kreće lažnim nožicama.

Euglena na slici ima oblik lista na čijem kraju se nalazi bič koji joj služi za kretanje. Citoplazma euglene ispunjena je zelenim granulama koje predstavljaju kloroplaste koji vrše fotosintezu. Vidljiva je plavkasta obla struktura, bezbojne sferične strukture te crvenkasto tjelešce koje se naziva crvena pjega.

Euglena je jednostanični organizam koji se kreće bičem. Ovisno o uvjetima okoliša, može biti autotrof ili heterotrof.

Slika prikazuje mnoštvo eritrocita. Eritrociti imaju specifični oblik bikonkavnog diska (zamislite tabletu koja je prstima udubljena u središtu s gornje i donje strane), crvene je boje.

Crvene krvne stanice okruglastog su oblika s udubljenjem u svome središtu.

Živčane stanice građene su od tijela ili some iz kojeg se, poput dugačke užadi, protežu dendriti koji povezuju tijelo živčane stanice s njenim susjedima od kojih primaju signale. Iz tijela također izvire i akson, dugačka, nitasta struktura koja služi za prenošenje signala iz tijela u druge neurone.

Živčane stanice svojim dugim nastavcima olakšavaju prijenos podražaja u organizmu.

Slika prikazuje ulazak spermija u jajnu stanicu kroz staničnu membranu. Spermiji su građeni od glave nalik na kišnu kap iz koje se na užem dijelu nastavlja dugački bič koji služi za pokretanje. Jajna stanica je jednostavnog, kuglastog oblika no mnogo je veća od spermija.

Oplodnja — ilustracija ulaska spermija (pokretne stanice s bičem) u jajnu stanicu.

inkluzivni prikaz

Broj molekula DNA u jezgri stanica svake vrste je različit.
Vinska mušica ima samo 8 molekula DNA.
Konj ima 64 molekula DNA.
Čovjek ima 46 molekula DNA.
U spolnim stanicama vrste imaju upola manje DNA molekula.
Čovjek u spermijima i jajnim stanicama ima po 23 molekule DNA.
Spajanjem jezgri spolnih stanica nastaje zigota.
Zigota je prva tjelesna stanica organizma.
Zigota se ubrzo započne dijeliti.
Dijeljenjem zigota osigurava rast i razvoj višestaničnog organizma.
Prije diobe svake stanice prvo se mora udvostručiti njena DNA.
Molekule DNA u sebi sadrže niz uputa za izgradnju i rad organizma.
Nužno je da se molekule DNA ravnomjerno rasporede u sve nove stanice.

Molekula DNA i dioba stanica

Broj molekula DNA u jezgri stanica svake vrste točno je određen. Vinska mušica posjeduje samo 8 molekula DNA u tjelesnim stanicama, dok ih npr. čovjek ima 46, a konj 64.

S obzirom na to da prva tjelesna stanica organizma (zigota) nastaje oplodnjom, koliko će kromosoma biti u spolnim stanicama navedenih vrsta? Obrazložite. Svi su navedeni organizmi višestanični i relativno brzo nakon oplodnje možemo promatrati njihove mlade. Kojom su diobom nastale sve te nove stanice? Gdje je sadržana uputa za njihovu proizvodnju? Što mora prethoditi diobi svake stanice kako bi se sačuvala nasljedna uputa?

Spajanjem jezgara spolnih stanica nastaje prva tjelesna stanica organizma (zigota), koja se ubrzo započne dijeliti kako bi osigurala rast i razvoj višestaničnog organizma. U spolnim stanicama vrste imaju upola manje molekula DNA, što znači da čovjek u spermijima i jajnim stanicama ima po 23 molekule DNA. Prije diobe svake stanice prvo se mora udvostručiti njena DNA. Molekule DNA u sebi sadrže niz uputa za izgradnju i rad organizma te je nužno da se one ravnomjerno rasporede u sve nove stanice. Zašto se molekula DNA formira u kromosome samo prije diobe stanica? Postoji li razlika u DNA materijalu kod jednostrukog i dvostrukog kromosoma?

Molekula DNA je nukleinska kiselina koja je građena od dva isprepletena lanca koji su međusobno povezani dušičnim bazama. Ona je nosilac nasljednih osobina u većini vrsta, a njeni odsječci geni u sebi sadrže upute za izgradnju i rad organizma određene vrste. DNA je vrlo duga, nitasta molekula koja se prije diobe stanice udvostruči (kopira) te se omotava oko molekula bjelančevina i stvara tjelešca kromosome. Na taj se način osigurava da se molekule DNA ne prekinu niti oštete tijekom same diobe stanice. Jednostruki kromosomi građeni su od jedne molekule DNA. Dvostruki kromosomi građeni su od dvije kromatide (molekule DNA i njene identične kopije). Koje ćete od opisanih kromosoma vidjeti na početku, a koje na kraju stanične diobe?

inkluzivni prikaz

Mitoza je jednostavna stanična dioba.
Mitozom nastaju tjelesne stanice višestaničnih organizama.
Mitozom se jednostanični organizmi razmnožavaju.
Mitozom višestanični organizmi rastu i obnavljaju se.
Što se događa tijekom diobe?

Raspravite:

Zašto jezgrina ovojnica nestane pa se ponovno oblikuje?
Kako niti diobenog vretena pomažu u razdiobi kromosoma tijekom diobe?
Koliko je originalnih molekula DNA bilo na početku diobe u stanici?
Koliko je originalnih molekula DNA u stanicama koje su nastale?
Jesu li te nove stanice identične ili ne?

Mitoza

Na nastavi Prirode već ste ranije spominjali mitozu. Ima li ova dioba istu zadaću kod jednostaničnih i višestaničnih organizama? Hoće li se novonastale stanice nakon mitoze odvojiti ili ostati na okupu?

Mitoza je jednostavna stanična dioba kojom nastaju tjelesne stanice višestaničnih organizama. Znate je i kao diobu kojom se jednostanični organizmi razmnožavaju, a višestanični organizmi rastu i obnavljaju.

Pogledajte priloženu animaciju mitoze i u svoje bilježnice ukratko opišite što se događa tijekom same diobe. Tijekom opisa mitoze možete pretpostaviti/raspraviti i o slijedećim pitanjima zašto jezgrina ovojnica nestane pa se ponovno oblikuje. Kako niti diobenog vretena pomažu u razdiobi kromosoma tijekom diobe? Koliko je originalnih molekula DNA bilo na početku diobe u stanici, a koliko ih je u stanicama koje su nastale? Jesu li te nove stanice identične ili ne?
Opis možete napisati u bilježnici/notepadu kao scenarij nekoga filma ili kazališne predstave gdje su molekule DNA glavni junaci, a jezgra i stanica mjesta radnje.

inkluzivni prikaz

Mejoza je dioba kojom nastaju spolne stanice višestaničnih organizama.
Tijekom mejoze dolazi do redukcije u broju kromosoma.
Novonastale stanice imaju upola manji broj molekula DNA.

Mejoza

Mejoza je dioba kojom nastaju spolne stanice višestaničnih organizama. Tijekom nje dolazi do redukcije u broju kromosoma pa novonastale stanice imaju upola manji broj molekula DNA. No, to nisu jedine razlike između mitoze i mejoze.

Proučite priloženu ilustraciju i izdvojite još barem tri razlike između prikazanih dioba.

Za kraj…

S obzirom na to da je u tijelu višestaničnih organizama broj tjelesnih stanica zastupljen u velikome broju, provjerite jeste li u potpunosti shvatili tijek mitoze kojom sve te stanice nastaju. Riješite priložene zadatke.

Nakon što ste utvrdili tijek mitoze pomoću ilustracije, provjerimo kakvi ste na pravome materijalu.

U nastavku se nalazi fotografija mikroskopskog preparata vršnih stanica korijena luka. Prisjetite se gradiva Prirode 5. razreda i pojasnite koja je njihova uloga u organizmu luka. Uz pomoć svoga znanja, ali i ilustracije iz prethodnog zadatka, prebrojite koliko se stanica trenutno nalazi u mitozi, u kojima od tih stanica se mitoza već završava (dolazi do podjele citoplazme), a u kojima se kromosomi tek oblikuju ili se nalaze u ekvatorijalnoj ravnini.

Mikroskopski preparat vršnih stanica korijena luka koje su obojene ljubičastom bojom — Mikroskopski preparat vršnih stanica korijena luka

U slučaju da ste u mogućnosti u školi izraditi svoje vlastite preparate luka, učinite to i provjerite broj stanica u pojedinim dionicama mitoze.
Dobivene rezultate prikažite ostatku razreda pomoću grafikona pri izradi kojih vam može pomoći alat Meta-chart. Na osnovi prikazanih rezultata raspravite o tome raste li još uvijek korijen vašega luka, utječu li životni uvjeti (npr. (ne)dostupnost vode ili (ne)plodno tlo) na broj stanica u diobi i sl.