La mitosi è il luogo in cui avviene il processo. Mitosi, ciclo cellulare. Cambiamenti che si verificano nella preprofase

La cellula si riproduce per divisione. Esistono due metodi di divisione: mitosi e meiosi.

Mitosi(dal greco mitos - filo), o divisione cellulare indiretta, è un processo continuo, a seguito del quale si verifica prima un raddoppio e poi una distribuzione uniforme del materiale ereditario contenuto nei cromosomi tra le due cellule risultanti. Questo è il suo significato biologico. La divisione nucleare comporta la divisione dell'intera cellula. Questo processo è chiamato citocinesi (dal greco citos - cellula).

Lo stato della cellula tra due mitosi è chiamato interfase, o intercinesi, e tutti i cambiamenti che si verificano in essa durante la preparazione alla mitosi e durante il periodo di divisione sono chiamati ciclo mitotico o cellulare.

Cellule diverse hanno cicli mitotici diversi. La maggior parte delle volte la cellula è in uno stato di intercinesi; la mitosi dura un tempo relativamente breve. Nel ciclo mitotico generale, la mitosi stessa dura 1/25-1/20 del tempo e nella maggior parte delle cellule dura da 0,5 a 2 ore.

Lo spessore dei cromosomi è così piccolo che esaminando il nucleo interfase al microscopio ottico non sono visibili; è possibile distinguere solo i granuli di cromatina nei nodi della loro torsione. Il microscopio elettronico ha permesso di rilevare i cromosomi in un nucleo non diviso, sebbene in questo momento siano molto lunghi e costituiti da due filamenti di cromatidi, il diametro di ciascuno dei quali è di soli 0,01 micron. Di conseguenza, i cromosomi nel nucleo non scompaiono, ma assumono la forma di fili lunghi e sottili, quasi invisibili.

Durante la mitosi il nucleo attraversa quattro fasi successive: profase, metafase, anafase e telofase.

Profase(dal greco circa - prima, fase - manifestazione). Questa è la prima fase della divisione nucleare, durante la quale all'interno del nucleo compaiono elementi strutturali che sembrano sottili doppi fili, da cui il nome di questo tipo di divisione: mitosi. Come risultato della spirale dei cromonemi, i cromosomi nella profase diventano più densi, si accorciano e diventano chiaramente visibili. Alla fine della profase si può osservare chiaramente che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi strettamente adiacenti tra loro. Successivamente, entrambi i cromatidi sono collegati da un'area comune: il centromero e iniziano a spostarsi gradualmente verso l'equatore cellulare.

A metà o alla fine della profase, l'involucro nucleare e i nucleoli scompaiono, i centrioli raddoppiano e si spostano verso i poli. Dal materiale del citoplasma e del nucleo inizia a formarsi un fuso di fissione. Consiste di due tipi di fili: di sostegno e di trazione (cromosomici). I fili di sostegno costituiscono la base del fuso e si estendono da un polo all'altro della cellula. I fili di trazione collegano i centromeri dei cromatidi ai poli della cellula e successivamente assicurano il movimento dei cromosomi verso di essi. L'apparato mitotico della cellula è molto sensibile a varie influenze esterne. Se esposto a radiazioni, sostanze chimiche e alte temperature, il fuso cellulare può essere distrutto e si verificano tutti i tipi di irregolarità nella divisione cellulare.

Metafase(dal greco meta - dopo, fase - manifestazione). Nella metafase, i cromosomi diventano altamente compattati e acquisiscono una forma specifica caratteristica di una determinata specie. I cromatidi figli di ciascuna coppia sono separati da una fessura longitudinale chiaramente visibile. La maggior parte dei cromosomi diventa a doppio braccio. Nel punto di flesso - il centromero - sono attaccati al filo del fuso. Tutti i cromosomi si trovano sul piano equatoriale della cellula, le loro estremità libere sono dirette verso il centro della cellula. In questo momento è meglio osservare e contare i cromosomi. Anche il fuso cellulare è molto chiaramente visibile.

Anafase(dal greco ana - su, fase - manifestazione). Nell'anafase, in seguito alla divisione dei centromeri, i cromatidi, che ora sono diventati cromosomi separati, iniziano a separarsi ai poli opposti. In questo caso i cromosomi hanno la forma di vari uncini, con le estremità rivolte verso il centro della cellula. Poiché da ciascun cromosoma sono sorti due cromatidi completamente identici, il numero di cromosomi in entrambe le cellule figlie risultanti sarà uguale al numero diploide della cellula madre originale.

Il processo di divisione del centromero e il movimento verso i diversi poli di tutti i cromosomi accoppiati di nuova formazione è caratterizzato da un'eccezionale sincronia.

Alla fine dell'anafase, i fili cromonemici iniziano a svolgersi e i cromosomi che si sono spostati ai poli non sono più visibili così chiaramente.

Telofase(dal greco telos - fine, fase - manifestazione). Nella telofase, la despiralizzazione dei fili cromosomici continua e i cromosomi diventano gradualmente più sottili e più lunghi, avvicinandosi allo stato in cui erano in profase. Attorno a ciascun gruppo di cromosomi si forma un involucro nucleare e si forma un nucleolo. Allo stesso tempo, la divisione citoplasmatica viene completata e appare un setto cellulare. Entrambe le nuove cellule figlie entrano in interfase.

L'intero processo di mitosi, come già accennato, non dura più di 2 ore e la sua durata dipende dal tipo e dall'età delle cellule, nonché dalle condizioni esterne in cui si trovano (temperatura, luce, umidità dell'aria, ecc.) .). Le alte temperature, le radiazioni, vari farmaci e veleni vegetali (colchicina, acenaftene, ecc.) influenzano negativamente il normale corso della divisione cellulare.

La divisione cellulare mitotica si distingue per un alto grado di accuratezza e perfezione. Il meccanismo della mitosi è stato creato e migliorato nel corso di molti milioni di anni di sviluppo evolutivo degli organismi. Nella mitosi trova la sua manifestazione una delle proprietà più importanti della cellula come sistema biologico vivente che si autogoverna e si autoriproduce.

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In natura esiste un metodo per dividere le cellule eucariotiche, in cui avviene prima il processo di raddoppio e quindi il materiale genetico viene distribuito uniformemente tra le cellule figlie risultanti. Questo processo di divisione è chiamato mitosi in biologia. In questo articolo imparerai di più sulle fasi principali di questo processo di divisione e potrai vederlo nei diagrammi.

Fasi della mitosi

Il processo di divisione degli eucarioti avviene in quattro fasi:

• Profase;
• Metafase;
• Anafase;
• Telofase.

Alcuni scienziati inizialmente considerano più fasi. Ad esempio, la profase è preceduta dalla preprofase (la cosiddetta preparazione alla divisione) e prima della metafase si distingue la prometafase. Tuttavia, nella maggior parte delle pubblicazioni didattiche, tutte queste aggiunte sono combinate in un'unica profase della mitosi.

Riso. 1. Fasi della mitosi

L'intero processo di divisione avviene continuamente, quindi ogni fase della mitosi viene sostituita senza problemi dalla fase successiva.

Diamo un'occhiata a ciascuno di essi separatamente:

• Profase ;

In questa fase sono chiaramente visibili i centrioli, che svolgono un ruolo importante durante la divisione di una cellula animale.

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Nel nucleo di una cellula vegetale non ci sono centrioli, quindi i diagrammi di mitosi mostrano principalmente la divisione di una cellula animale. E tutto perché la presenza dei centrioli rende il processo di divisione più visivo.

Riso. 2. Schema della mitosi

Durante la profase i centrioli si dividono e si spostano verso i poli. Da essi si estendono i microtubuli, che sono i filamenti del fuso. È questo che regola la divergenza dei cromosomi ai diversi poli di una cellula che si divide. I fili del fuso hanno scopi diversi: alcuni sono attaccati ai centromeri dei cromosomi, altri si estendono da un polo all'altro.

Alla fine della profase, l'involucro nucleare si dissolve, il nucleolo scompare gradualmente e i cromosomi si muovono a spirale, di conseguenza diventano più corti e più spessi. In questa fase possono essere chiaramente visti al microscopio ottico.

• Metafase ;

In questa fase i cromosomi a forma di spirale sono più chiaramente visibili mentre si spostano verso l'equatore del fuso. Anche i cromatidi sono ben visibili; ogni cromosoma ne ha due. Durante la metafase della mitosi, al microscopio puoi vedere che i cromatidi hanno una costrizione: un centromero. È con il suo aiuto che i cromosomi sono attaccati al fuso. Una volta che il centromero si divide, ciascun cromatide diventa un cromosoma figlio indipendente.

• Anafase ;

È la fase più breve, durante la quale ciascun cromatide già indipendente diverge verso poli diversi.

• Telofase ;

Ora i cromosomi despirano nuovamente e riprendono il loro aspetto originario. Attorno a loro si forma un involucro nucleare con un nucleolo all'interno. In esso si formano i ribosomi. Il fuso scompare, i cromosomi non sono più visibili al microscopio ottico. C'è una distribuzione uniforme del citoplasma e dei suoi organelli tra le due cellule figlie.

Risultato della mitosi

L'intero processo di divisione richiede in media fino a due ore. Tuttavia, dipende direttamente da fattori esterni: temperatura, disponibilità di luce e altri indicatori.

Di conseguenza, otteniamo due cellule da una cellula, che hanno le stesse informazioni genetiche. In questo modo viene mantenuta una quantità costante di DNA.

La mitosi fornisce:

• crescita corporea;
• trasmissione di informazioni ereditarie;
• il processo di riproduzione asessuata è possibile in alcuni rappresentanti della natura vivente;

Un esempio di riproduzione asessuata è la propagazione vegetativa delle piante, il germogliamento dell'idra, ecc.

Riso. 3. Metodi di propagazione vegetativa delle piante

• ripristino delle cellule dei tessuti.

Cosa abbiamo imparato?

Il processo di divisione cellulare che preserva l’informazione genetica è chiamato mitosi. Si presenta in quattro fasi: profase, metafase, anafase, telofase. Ognuno di essi ha le sue caratteristiche e il suo significato. Come risultato della divisione, da una cellula madre si formano due cellule figlie con lo stesso corredo cromosomico. Grazie alla mitosi, sono possibili la crescita e lo sviluppo del corpo, il ripristino delle cellule dei tessuti, la riproduzione asessuata e, soprattutto, la trasmissione del codice genetico di generazione in generazione.

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1. Fornire definizioni di concetti.
Interfase– la fase di preparazione alla divisione mitotica, quando avviene la duplicazione del DNA.
Mitosi- questa è una divisione che si traduce in una distribuzione rigorosamente identica di cromosomi esattamente copiati tra le cellule figlie, che garantisce la formazione di cellule geneticamente identiche.
Ciclo vitale - il periodo di vita di una cellula dal momento della sua origine nel processo di divisione fino alla morte o alla fine della successiva divisione.

2. In che modo la crescita degli organismi unicellulari differisce dalla crescita degli organismi multicellulari?
La crescita di un organismo unicellulare è un aumento delle dimensioni e una complicazione della struttura di una singola cellula, e la crescita di un organismo multicellulare è anche la divisione attiva delle cellule - un aumento del loro numero.

3. Perché l'interfase esiste necessariamente nel ciclo di vita di una cellula?
Nell'interfase avviene la preparazione alla divisione e alla duplicazione del DNA. Se ciò non accadesse, ad ogni divisione cellulare il numero di cromosomi verrebbe dimezzato e ben presto non rimarrebbero più cromosomi nella cellula.

4. Completa il cluster "Fasi della mitosi".

5. Utilizzando la Figura 52 al § 3.4, compilare la tabella.

6. Crea un syncwine per il termine "mitosi".
Mitosi
Quadrifase, uniforme
Divide, distribuisce, schiaccia
Fornisce materiale genetico alle cellule figlie
Divisione cellulare.

7. Stabilire una corrispondenza tra le fasi del ciclo mitotico e gli eventi che si verificano in esse.
Fasi
1. Anafase
2. Metafase
3. Interfase
4. Telofase
5. Profase
Eventi
R. La cellula cresce, si formano gli organelli, il DNA raddoppia.
B. I cromatidi divergono e diventano cromosomi indipendenti.
B. Inizia la spiralizzazione dei cromosomi e la membrana nucleare viene distrutta.
D. I cromosomi si trovano nel piano equatoriale della cellula. Ai centromeri sono attaccati i filamenti del fuso.
D. Il fuso scompare, si formano le membrane nucleari, i cromosomi si svolgono.

8. Perché il completamento della mitosi, ovvero la divisione del citoplasma, avviene in modo diverso nelle cellule animali e vegetali?
Le cellule animali non hanno una parete cellulare; la loro membrana cellulare è dentellata e la cellula si divide per costrizione.
Nelle cellule vegetali, la membrana si forma nel piano equatoriale all'interno della cellula e, diffondendosi verso la periferia, divide la cellula a metà.

9. Perché nel ciclo mitotico l'interfase impiega molto più tempo della divisione stessa?
Durante l'interfase, la cellula si prepara intensamente alla mitosi, in essa avvengono processi di sintesi e duplicazione del DNA, la cellula cresce, attraversa il suo ciclo di vita, esclusa la divisione stessa.

10. Scegli la risposta corretta.
Prova 1.
Come risultato della mitosi, una cellula diploide produce:
4) 2 cellule diploidi.

Prova 2.
La divisione dei centromeri e la divergenza dei cromatidi rispetto ai poli della cellula avviene in:
3) anafase;

Prova 3.
Il ciclo vitale è:
2) la vita di una cellula dalla divisione fino alla fine della divisione successiva o alla morte;

Prova 4.
Quale termine è scritto in modo errato?
4) telofase.

11. Spiegare l'origine e il significato generale della parola (termine), in base al significato delle radici che la compongono.

12. Seleziona un termine e spiega come il suo significato moderno corrisponde al significato originale delle sue radici.
Il termine scelto è interfase.
Corrispondenza. Il termine corrisponde e si riferisce al periodo tra le fasi della mitosi, quando avviene la preparazione alla divisione.

13. Formulare e scrivere le idee principali del § 3.4.
Il ciclo vitale è la vita di una cellula dalla divisione fino alla fine della divisione successiva o alla morte. Tra le divisioni, la cellula si prepara durante l'interfase. In questo momento avviene la sintesi della sostanza, il raddoppio del DNA.
La cellula si divide per mitosi. Si compone di 4 fasi:
Profase.
Metafase.
Anafase.
Telofase.
Lo scopo della mitosi: di conseguenza, da 1 cellula madre si formano 2 cellule figlie con lo stesso set di geni. La quantità di materiale genetico e di cromosomi rimane la stessa, garantendo la stabilità genetica delle cellule.

Lezione n. 10

Numero di ore: 2

MITOSI

1. Ciclo di vita cellulare

2. Mitosi. Fasi della mitosi, loro durata e caratteristiche

3. Amitosi. Endoriproduzione

1. Ciclo di vita cellulare

Le cellule di un organismo multicellulare sono estremamente diverse nelle funzioni che svolgono. Le cellule hanno una durata di vita diversa a seconda della loro specializzazione. Quindi, una volta completata l’embriogenesi, le cellule nervose smettono di dividersi e funzionano per tutta la vita dell’organismo. Le cellule di altri tessuti (midollo osseo, epidermide, epitelio dell'intestino tenue) nel processo di svolgimento della loro funzione muoiono rapidamente e vengono sostituite da nuove a seguito della divisione cellulare.La divisione cellulare è alla base dello sviluppo, della crescita e della riproduzione degli organismi. La divisione cellulare garantisce inoltre l'autorinnovamento dei tessuti per tutta la vita del corpo e il ripristino della loro integrità dopo un danno. Esistono due modi per dividere le cellule somatiche: amitosi E mitosi. La divisione cellulare indiretta (mitosi) è prevalentemente comune. La riproduzione per mitosi è chiamata riproduzione asessuata, riproduzione vegetativa o clonazione.

Ciclo di vita cellulare (ciclo cellulare) è l'esistenza di una cellula dalla divisione fino alla successiva divisione o morte. La durata del ciclo cellulare nella moltiplicazione delle cellule è di 10-50 ore e dipende dal tipo di cellule, dalla loro età, dall'equilibrio ormonale del corpo, dalla temperatura e da altri fattori. I dettagli del ciclo cellulare variano tra i diversi organismi. Negli organismi unicellulari il ciclo vitale coincide con la vita dell'individuo. Nella riproduzione continua delle cellule dei tessuti, il ciclo cellulare coincide con il ciclo mitotico.

Ciclo mitotico - una serie di processi sequenziali e interconnessi durante il periodo di preparazione cellulare per la divisione e il periodo di divisione (Figura 1). Secondo la definizione di cui sopra, il ciclo mitotico è suddiviso in interfase E mitosi (greco "mitos" - filo).

Interfase- il periodo tra due divisioni cellulari - è diviso in fasi G 1, S e G2 (di seguito è indicata la loro durata, tipica delle cellule vegetali e animali.). In termini di durata, l'interfase costituisce la maggior parte del ciclo mitotico della cellula. Molto variabile nel tempo Periodi G1 e G2.

G 1 (dall'inglese.crescere- crescere, aumentare). La durata della fase è di 4-8 ore e inizia immediatamente dopo la formazione della cellula. Durante questa fase, l'RNA e le proteine ​​vengono sintetizzati intensamente nella cellula e aumenta l'attività degli enzimi coinvolti nella sintesi del DNA. Se la cellula non si divide ulteriormente, entra nella fase G0 – periodo di riposo. Tenendo conto del periodo di riposo, il ciclo cellulare può durare settimane o addirittura mesi (cellule del fegato).

S (dall'inglese)sintesi- sintesi).La durata della fase è di 6-9 ore, la massa cellulare continua ad aumentare e il DNA cromosomico raddoppia. Le due eliche della vecchia molecola di DNA si separano e ciascuna diventa un modello per la sintesi di nuovi filamenti di DNA. Di conseguenza, ciascuna delle due molecole figlie include necessariamente una vecchia elica e una nuova. Tuttavia, i cromosomi rimangono singoli nella struttura, anche se raddoppiati in massa, poiché due copie di ciascun cromosoma (cromatidi) sono ancora collegate tra loro per tutta la loro lunghezza. Dopo aver completato la fase S Durante il ciclo mitotico la cellula non inizia immediatamente a dividersi.

G2.In questa fase la cellula completa il processo di preparazione alla mitosi: si accumula ATP, vengono sintetizzate le proteine ​​del fuso dell'acromatina e i centrioli raddoppiano. La massa della cellula continua ad aumentare fino a raggiungere circa il doppio della sua massa originale, e poi avviene la mitosi.

Riso. Ciclo mitotico: M- mitosi, P - profase, Mf- metafase, UN - anafase, T- telofase, G 1 - periodo presintetico, S - periodo sintetico, G 2 - postsintetico

2. Mitosi. Fasi della mitosi, loro durata e caratteristiche. La mitosi è condizionale suddiviso in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase.

Profase.I due centrioli iniziano a divergere verso i poli opposti del nucleo. La membrana nucleare viene distrutta; allo stesso tempo, proteine ​​speciali si uniscono per formare microtubuli sotto forma di fili. I centrioli, ora situati ai poli opposti della cellula, hanno un effetto organizzativo sui microtubuli, che di conseguenza si allineano radialmente, formando una struttura che ricorda nell'aspetto un fiore di aster (“stella”). Altri filamenti di microtubuli si estendono da un centriolo all'altro, formando un fuso. In questo momento, i cromosomi si muovono a spirale e, di conseguenza, si addensano. Sono chiaramente visibili al microscopio ottico, soprattutto dopo la colorazione. La lettura delle informazioni genetiche dalle molecole di DNA diventa impossibile: la sintesi dell'RNA si ferma e il nucleolo scompare. Nella profase i cromosomi si dividono, ma i cromatidi rimangono ancora attaccati a coppie al centromero. I centromeri hanno anche un effetto organizzativo sui filamenti del fuso, che ora si estendono dal centriolo al centromero e da questo ad un altro centriolo.

Metafase.Nella metafase, la spiralizzazione cromosomica raggiunge il suo massimo e i cromosomi accorciati si precipitano verso l'equatore della cellula, situato ad uguale distanza dai poli. Formato placca equatoriale o metafasica. In questa fase della mitosi, la struttura dei cromosomi è chiaramente visibile, è facile contarli e studiarne le caratteristiche individuali. Ogni cromosoma ha una regione di costrizione primaria: il centromero, a cui sono attaccati il ​​filo del fuso e le braccia durante la mitosi. Nella fase metafase, il cromosoma è costituito da due cromatidi, collegati tra loro solo nel centromero.

Riso. 1. Mitosi di una cellula vegetale. UN - interfase;
B, C, D, D- profase; E, Metafase F; 3, I - anafase; K, L, M-telofase

IN anafase la viscosità del citoplasma diminuisce, i centromeri si separano e da questo momento i cromatidi diventano cromosomi indipendenti. I fili del fuso attaccati ai centromeri tirano i cromosomi verso i poli della cellula, mentre i bracci cromosomici seguono passivamente il centromero. Pertanto, in anafase, i cromatidi dei cromosomi raddoppiati in interfase divergono esattamente ai poli della cellula. In questo momento, la cellula contiene due serie diploidi di cromosomi (4n4c).

Tabella 1. Ciclo mitotico e mitosi

IN telofase i cromosomi si srotolano e despirano. L'involucro nucleare è formato dalle strutture della membrana del citoplasma. In questo momento, il nucleolo viene ripristinato. Ciò completa la divisione nucleare (cariocinesi), quindi avviene la divisione del corpo cellulare (o citocinesi). Quando le cellule animali si dividono, sulla loro superficie appare un solco sul piano equatoriale, che si approfondisce gradualmente e divide la cellula in due metà: cellule figlie, ciascuna delle quali ha un nucleo. Nelle piante la divisione avviene attraverso la formazione della cosiddetta placca cellulare che separa il citoplasma: essa nasce nella regione equatoriale del fuso, per poi crescere in tutte le direzioni, raggiungendo la parete cellulare (cioè cresce dall'interno verso l'esterno). . La piastra cellulare è formata da materiale fornito dal reticolo endoplasmatico. Ciascuna delle cellule figlie forma quindi una membrana cellulare sul suo lato e infine si formano pareti cellulari di cellulosa su entrambi i lati della piastra. Le caratteristiche del decorso della mitosi negli animali e nelle piante sono riportate nella Tabella 2.

Tabella 2. Caratteristiche della mitosi nelle piante e negli animali

Pertanto, da una cellula si formano due cellule figlie, nelle quali l'informazione ereditaria copia esattamente l'informazione contenuta nella cellula madre. A partire dalla prima divisione mitotica di un ovulo fecondato (zigote), tutte le cellule figlie risultanti dalla mitosi contengono lo stesso corredo di cromosomi e gli stessi geni. Pertanto, la mitosi è un metodo di divisione cellulare che comporta la distribuzione precisa del materiale genetico tra le cellule figlie. Come risultato della mitosi, entrambe le cellule figlie ricevono un set diploide di cromosomi.

L'intero processo di mitosi dura nella maggior parte dei casi da 1 a 2 ore. La frequenza della mitosi varia a seconda dei tessuti e delle specie. Ad esempio, nel midollo osseo rosso umano, dove si formano 10 milioni di globuli rossi ogni secondo, dovrebbero verificarsi 10 milioni di mitosi ogni secondo. E nel tessuto nervoso le mitosi sono estremamente rare: ad esempio, nel sistema nervoso centrale, le cellule generalmente smettono di dividersi nei primi mesi dopo la nascita; e nel midollo osseo rosso, nel rivestimento epiteliale del tubo digerente e nell'epitelio dei tubuli renali, si dividono fino alla fine della vita.

Regolazione della mitosi, la questione del meccanismo di innesco della mitosi.

I fattori che inducono una cellula alla mitosi non sono conosciuti con precisione. Ma si ritiene che il ruolo principale sia giocato dal fattore del rapporto tra i volumi del nucleo e del citoplasma (rapporto nucleo-plasma). Secondo alcuni dati, le cellule morenti producono sostanze che possono stimolare la divisione cellulare. I fattori proteici responsabili della transizione alla fase M sono stati inizialmente identificati sulla base di esperimenti di fusione cellulare. La fusione di una cellula in qualsiasi fase del ciclo cellulare con una cellula nella fase M porta all'ingresso del nucleo della prima cellula nella fase M. Ciò significa che in una cellula in fase M è presente un fattore citoplasmatico capace di attivare la fase M. Successivamente, questo fattore fu scoperto secondariamente in esperimenti sul trasferimento del citoplasma tra ovociti di rana a diversi stadi di sviluppo, e fu chiamato “fattore di promozione della maturazione” MPF (fattore di promozione della maturazione). Ulteriori studi su MPF hanno mostrato che questo complesso proteico determina tutti gli eventi della fase M. La figura mostra che la rottura della membrana nucleare, la condensazione dei cromosomi, l'assemblaggio del fuso e la citocinesi sono regolati dall'MPF.

La mitosi è inibita dalle alte temperature, dalle alte dosi di radiazioni ionizzanti e dall'azione dei veleni vegetali. Uno di questi veleni si chiama colchicina. Con il suo aiuto, puoi fermare la mitosi nella fase della placca metafase, che ti consente di contare il numero di cromosomi e dare a ciascuno di essi una caratteristica individuale, cioè eseguire il cariotipo.

4. Amitosi. Endoriproduzione

Amitosi (dal greco a - particella negativa e mitosi) -divisione diretta del nucleo interfase mediante legatura senza trasformazione dei cromosomi. Durante l'amitosi non si verifica una divergenza uniforme dei cromatidi rispetto ai poli. E questa divisione non garantisce la formazione di nuclei e cellule geneticamente equivalenti. Rispetto alla mitosi, l’amitosi è un processo più breve ed economico. La divisione amitotica può avvenire in diversi modi. Il tipo più comune di amitosi è l'allacciatura del nucleo in due parti. Questo processo inizia con la divisione del nucleolo. La costrizione si approfondisce e il nucleo si divide in due. Successivamente inizia la separazione del citoplasma, ma ciò non sempre avviene. Se l'amitosi è limitata solo alla divisione nucleare, ciò porta alla formazione di cellule bi e multinucleate. Durante l'amitosi possono verificarsi anche gemmazione e frammentazione dei nuclei.

Una cellula che ha subito l'amitosi non è successivamente in grado di entrare nel normale ciclo mitotico.

L'amitosi si verifica nelle cellule di vari tessuti di piante e animali. Nelle piante, la divisione amitotica avviene abbastanza spesso nell'endosperma, nelle cellule radicali specializzate e nelle cellule dei tessuti di deposito. L'amitosi si osserva anche in cellule altamente specializzate con vitalità indebolita o degenerata, durante vari processi patologici come crescita maligna, infiammazione, ecc.

Il processo principale nella preparazione di una cellula alla mitosi è la replicazione del DNA e la duplicazione dei cromosomi. Ma la sintesi del DNA e la mitosi non sono direttamente correlate, perché la sintesi finale del DNA non è la causa diretta dell’ingresso della cellula nella mitosi. Pertanto, in alcuni casi, le cellule non si dividono dopo il raddoppio dei cromosomi; il nucleo e tutte le cellule aumentano di volume e diventano poliploidi. Questo fenomeno - la duplicazione dei cromosomi, senza divisione, si è sviluppato nel processo di evoluzione come metodo per garantire la crescita degli organi senza aumentare il numero delle cellule. Vengono definiti tutti i casi in cui si verifica la duplicazione dei cromosomi o la replicazione del DNA, ma non si verifica la mitosi endoriproduzioni. Le cellule diventano poliploidi. Come processo costante, l'endoreproduzione si osserva nelle cellule del fegato e nell'epitelio del tratto urinario dei mammiferi. Quando endomitosi i cromosomi diventano visibili dopo la duplicazione, ma la membrana nucleare non viene distrutta.

Se le celle da divisione vengono raffreddate per un po' otrattarli con qualsiasi sostanza che distrugga i microtubulifusi (ad esempio la colchicina), la divisione cellulare si fermeràXia. In questo caso, il fuso scomparirà e i cromosomi non divergerannoi poli continueranno il ciclo delle loro trasformazioni: inizierannogonfiarsi, ricoprirsi di una membrana nucleare. Ciò è dovuto aunioni di tutti i gruppi non divergenti di cromosomi grandinuovi kernel. Conterranno naturalmente un numero 4n all'iniziocromatide e, di conseguenza, 4c la quantità di DNA. A priori,non è più una cellula diploide, ma tetraploide. Come poliplo non lo sole cellule possono andare fuori scena gi vai al periodo S e, se eliminare la colchicina, dividere nuovamente mitoticamente, dandodiscendenti con un numero di cromosomi 4 n. Di conseguenza, puoi ottenerelinee cellulari poliploidi con diversi valori di ploidia.Questa tecnica viene spesso utilizzata per produrre piante poliploidi.

Come si è scoperto, in molti organi e tessuti normali digli organismi ploidici di animali e piante contengono cellulecon nuclei grandi, la quantità di DNA in cui è molte volte maggiore2 p Quando tali cellule si dividono, è chiaro che il numero di cromosomihanno anche un aumento multiplo rispetto ai diplomi ordinaricellule ide. Queste cellule sono il risultato di somatichepoliploidia di Sky. Questo fenomeno viene spesso chiamato endoproduct zione- - la comparsa di cellule con un maggiore contenuto di DNA.La comparsa di tali cellule avviene a causa della mancanzain generale o incompletezza dei singoli stadi della mitosi. EsistenteCi sono diversi punti nel processo di mitosi, il cui bloccoporterà al suo arresto e alla comparsa di cellule poliploidi.Può verificarsi un blocco durante la transizione dal periodo C2 a quello vero e proprioma la mitosi, l'arresto può verificarsi in profase e metafase, inIn quest'ultimo caso si verifica spesso una violazione dell'integrità del fileretena di fissione. Infine, possono verificarsi anche anomalie della citotomiafermare la fissione, che porterà alla comparsa di binucleari e policellule ploidi.

Con un blocco naturale della mitosi all'inizio, con transizione G2 - profase, le cellule iniziano il ciclo successivoreplicazione, che porterà ad un progressivo incrementoquantità di DNA nel nucleo. In questo caso, niente morfologicocaratteristiche logiche di tali kernel, oltre alle loro grandi dimensioni.Quando i nuclei vengono ingranditi, i cromosomi mitotici non vengono rilevati al loro interno tipo chimico. Spesso questo tipo di endoriproduzione senza condensazione mitoticaLa sazione dei cromosomi avviene negli animali invertebrati, rivelando Si trova anche nei vertebrati e nelle piante.Negli invertebrati, a seguito di un blocco della mitosi, il grado di polila ploidia può raggiungere valori enormi. Quindi, in giganteneuroni del mollusco tritonia, i cui nuclei raggiungono le dimensioni fino a 1 mm (!), contiene più di 2-10 5 set aploidi di DNA.Un altro esempio di cellula poliploide gigante èderivanti dalla duplicazione del DNA senza l'ingresso di cellulecorrente nella mitosi, può fungere da cellula della ghiandola della setabaco da seta. Il suo nucleo ha una bizzarra ramificazioneforma e può contenere enormi quantità di DNA. GigantescoLe cellule della ghiandola esofagea di Ascaris possono contenere fino a 100.000c DNA.

Un caso particolare di endoriproduzione è l'aumentoriduzione della ploidia di politenia. Quando versato in S -periodo durante la replica del DIC nuovoi cromosomi neri continuano a rimanere despiralizzaticondizione, ma si trovano uno vicino all'altro, non divergono enon subiscono condensazione mitotica. In tal modoIn una forma veramente interfasica, i cromosomi entrano nuovamente nel ciclo di replicazione successivo, raddoppiano di nuovo e non divergono. Digradualmente come risultato della replicazione e della non disgiunzione dei cromosomifili, si forma una struttura cromosomica multifilamentosa politenicaabbiamo un nucleo interfase. L'ultima circostanza è necessaria sottotraccia una linea, poiché questi cromosomi politenici giganti non sono nessuno dei duequando non partecipano alla mitosi, inoltre, questa è veramente interfasecromosomi finali coinvolti nella sintesi di DNA e RNA.Differiscono nettamente dalle dimensioni dei cromosomi mitotici.Cornici: molte volte più spesse dei cromosomi mitotici a causa diche consistono in un fascio di più chro non separatimatid - 1000 volte il volume dei cromosomi politenici della Drosophila “più mitotico. Sono 70-250 volte più lunghi di quelli mitotici a causa del fatto che nello stato interfase i cromosomi sono meno condensati densificati (arrotolati) rispetto ai cromosomi mitotici.Inoltre, nei Ditteri il loro numero totale di cellule è uguale a aploide dovuto al fatto che durante la politenizzazione c'è un volume formazione, coniugazione di cromosomi omologhi. Quindi, nella DrosophilaCi sono 8 cromosomi in una cellula somatica diploide e in una cellula gigantecellula delle ghiandole salivari - 4. Esistono nuclei poliploidi giganti con politene cromosomi in alcune larve di insetti ditteri nella cellulaghiandole salivari, intestino, vasi malpighiani, grasso corpi, ecc. Vengono descritti i cromosomi politenici nel macronucleo infuso ria stilonichia. Questo tipo di endoriproduzione è stato studiato meglio negli insetti.È stato calcolato che nella Drosophila, nelle cellule delle ghiandole salivaripossono verificarsi fino a 6-8 cicli di duplicazione, portando aPloidia cellulare totale pari a 1024. In alcuni chironomidi(la loro larva è chiamata bloodworm) la ploidia in queste cellule spetta araggiunge 8000-32000. Nelle cellule iniziano i cromosomi politeniciessere visibile dopo aver raggiunto la politenia a 64-128 p, prima di ciòtali nuclei non differiscono in altro che per la dimensione da quelli circostantinuclei diploidi.

I cromosomi politenici differiscono anche nella loro struttura: loro strutturalmente eterogenei lungo la lunghezza, sono costituiti da dischi, trakovy aree e pouf. Disegno della posizionei dischi sono strettamente caratteristici di ciascun cromosoma e differisconoanche in specie animali strettamente imparentate. I dischi sono aree di cromo condensato matina. I dischi possono variare in spessore. Il loro numero totale nei cromosomi politenici dei chironomidi raggiunge 1,5-2,5 mila.La Drosophila ha circa 5mila dischi.I dischi sono separati da spazi interdiscali che, come i dischi, sono costituiti da fibrille di cromatina, solo più sciolte confezionato. Sui cromosomi politenici dei ditteri sono spesso visibili rigonfiamenti,pouf. Si è scoperto che i pouf compaiono in alcuni puntikov a causa della loro decondensazione e allentamento. Si rivela nei poufLì è presente e sintetizzato l'RNA.Lo schema di disposizione e alternanza dei dischi sui cromosomi politenici è costante e non dipende né dall'organo né dall'età animale. Questo è un buon esempio dell'uguaglianza la qualità dell’informazione genetica in ogni cellula del corpo.I soffi sono formazioni temporanee sui cromosomi e durante lo sviluppo dell'organismo esiste una certa sequenza nella loro comparsa e scomparsa sul geneparti ticamente diverse del cromosoma. Questa placentaL'efficacia varia a seconda dei tessuti. Ora è stato dimostratola formazione di sbuffi sui cromosomi politenici ne è un'espressioneattività genica: RNA necessario per per effettuare la sintesi proteica nelle diverse fasi di sviluppo degli insetti. In condizioni naturali, i Ditteri sono particolarmente attiviin relazione alla sintesi dell'RNA, i due puff più grandi, i cosiddettianelli lavati di Balbiani, che li descrisse 100 anni fa.

In altri casi di endoriproduzione, lo sono le cellule poliploidiscompaiono a causa di violazioni dell'apparato di divisione - mandrino:In questo caso si verifica la condensazione mitotica dei cromosomi. Questo il fenomeno si chiama endomitosi, perché condensazione cromoi mosomi e i loro cambiamenti avvengono all'interno del nucleo, senza scomparireguscio nucleare.Per la prima volta il fenomeno dell'endomitosi è stato ben studiato nelle cellule:vari tessuti della cimice acquatica - Guerria. All'inizio dell'endomiDi conseguenza, i cromosomi si condensano, rendendoli omogeneichiaramente visibili all'interno del nucleo, poi i cromatidi si separano, allungare. Questi stadi, a seconda dello stato dei cromosomi, possono corrispondere per promuovere la profase e la metafase della mitosi normale. Poi i cromosomiin tali nuclei scompaiono e il nucleo assume la forma di un interno ordinarionucleo di fase, ma le sue dimensioni aumentano in base all'aumentodeterminazione della ploidia. Dopo la successiva duplicazione del DNA, questo ciclo di endomitosi si ripete. Di conseguenza, potrebbe essercipoliploide (32 p) e persino nuclei giganti.Un tipo simile di endomitosi è stato descritto durante lo sviluppo dei macronucleigufi in alcuni ciliati e in numerose piante.

Risultato dell'endoriproduzione: poliploidia e aumento delle dimensioni delle cellule.

Il valore dell’endoriproduzione: l'attività cellulare non viene interrotta. Quindi, ad esempio, inla distruzione delle cellule nervose porterebbe al loro temporaneo arrestofunzioni; L'endoriproduzione consente senza interruzione della funzioneal fine di aumentare la massa cellulare e quindi aumentare il volumeQuesta è la quantità di lavoro svolto da una cellula.

aumento della produttività cellulare.

Mitosi- il principale metodo di divisione delle cellule eucariotiche, in cui avviene prima il raddoppio e quindi il materiale ereditario viene distribuito uniformemente tra le cellule figlie.

La mitosi è un processo continuo con quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Prima della mitosi, la cellula si prepara alla divisione, o interfase. Il periodo di preparazione cellulare per la mitosi e la mitosi stessa costituiscono insieme ciclo mitotico. Di seguito una breve descrizione delle fasi del ciclo.

Interfase consiste di tre periodi: presintetico o postmitotico, - G 1, sintetico - S, postsintetico o premitotico, - G 2.

Periodo presintetico (2N 2C, Dove N- numero di cromosomi, Con- numero di molecole di DNA) - crescita cellulare, attivazione dei processi di sintesi biologica, preparazione per il periodo successivo.

Periodo sintetico (2N 4C) - Replicazione del DNA.

Periodo postsintetico (2N 4C) - preparazione della cellula alla mitosi, sintesi e accumulo di proteine ​​ed energia per la prossima divisione, aumento del numero di organelli, raddoppio dei centrioli.

Profase (2N 4C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso, “scomparsa” dei nucleoli, condensazione dei cromosomi biromatidi.

Metafase (2N 4C) - allineamento dei cromosomi bicromatidi massimamente condensati nel piano equatoriale della cellula (piastra metafase), attacco dei fili del fuso ad un'estremità ai centrioli, l'altra ai centromeri dei cromosomi.

Anafase (4N 4C) - divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso, i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti).

Telofase (2N 2C in ciascuna cellula figlia) - decondensazione dei cromosomi, formazione di membrane nucleari attorno a ciascun gruppo di cromosomi, disintegrazione dei fili del fuso, comparsa di un nucleolo, divisione del citoplasma (citotomia). La citotomia nelle cellule animali avviene a causa del solco di scissione, nelle cellule vegetali - a causa della piastra cellulare.

1 - profase; 2 - metafase; 3 - anafase; 4 - telofase.

Significato biologico della mitosi. Le cellule figlie formate come risultato di questo metodo di divisione sono geneticamente identiche a quelle della madre. La mitosi garantisce la costanza del corredo cromosomico nel corso di un numero di generazioni cellulari. È alla base di processi come la crescita, la rigenerazione, la riproduzione asessuata, ecc.

è un metodo speciale di divisione delle cellule eucariotiche, in seguito al quale le cellule passano dallo stato diploide allo stato aploide. La meiosi consiste in due divisioni successive precedute da un'unica replicazione del DNA.

Prima divisione meiotica (meiosi 1) si chiama riduzione, poiché è durante questa divisione che il numero dei cromosomi viene dimezzato: da una cellula diploide (2 N 4C) due aploidi (1 N 2C).

Interfase 1(all'inizio - 2 N 2C, alla fine - 2 N 4C) - sintesi e accumulo di sostanze ed energia necessarie per entrambe le divisioni, aumento delle dimensioni delle cellule e del numero di organelli, raddoppio dei centrioli, replicazione del DNA, che termina con la profase 1.

Profase 1 (2N 4C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso, “scomparsa” dei nucleoli, condensazione dei cromosomi bicromatidi, coniugazione di cromosomi omologhi e crossover. Coniugazione- il processo di riunione e intrecciamento dei cromosomi omologhi. Viene chiamata una coppia di cromosomi omologhi coniugati bivalente. Il crossover è il processo di scambio di regioni omologhe tra cromosomi omologhi.

La profase 1 è divisa in fasi: leptotene(completamento della replicazione del DNA), zigotene(coniugazione di cromosomi omologhi, formazione di bivalenti), pachitene(crossing over, ricombinazione di geni), diplotene(rilevamento dei chiasmi, 1 blocco dell'oogenesi nell'uomo), diacinesia(terminalizzazione dei chiasmi).

1 - leptotene; 2 - zigotene; 3 - pachitene; 4 - diplotene; 5 - diacinesi; 6 — metafase 1; 7 - anafase 1; 8 — telofase 1;
9 — profase 2; 10 — metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

Metafase 1 (2N 4C) - allineamento dei bivalenti nel piano equatoriale della cellula, attacco dei filamenti del fuso ad un'estremità ai centrioli, l'altra ai centromeri dei cromosomi.

Anafase 1 (2N 4C) - divergenza casuale indipendente dei cromosomi bicromatidi ai poli opposti della cellula (da ciascuna coppia di cromosomi omologhi, un cromosoma va a un polo, l'altro all'altro), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 1 (1N 2C in ogni cellula) - la formazione di membrane nucleari attorno a gruppi di cromosomi dicromati, divisione del citoplasma. In molte piante la cellula passa immediatamente dall'anafase 1 alla profase 2.

Seconda divisione meiotica (meiosi 2) chiamato equazionale.

Interfase 2, O intercinesi (1n 2c), è una breve pausa tra la prima e la seconda divisione meiotica durante la quale non avviene la replicazione del DNA. Caratteristiche delle cellule animali.

Profase 2 (1N 2C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso i diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso.

Metafase 2 (1N 2C) - allineamento dei cromosomi bicromatidi nel piano equatoriale della cellula (piastra metafase), attacco dei filamenti del fuso ad un'estremità ai centrioli, l'altra ai centromeri dei cromosomi; 2 blocco dell'ovogenesi nell'uomo.

Anafase 2 (2N 2Con) - divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 2 (1N 1C in ogni cellula) - decondensazione dei cromosomi, formazione di membrane nucleari attorno a ciascun gruppo di cromosomi, disintegrazione dei filamenti del fuso, comparsa del nucleolo, divisione del citoplasma (citotomia) con la conseguente formazione di quattro cellule aploidi.

Significato biologico della meiosi. La meiosi è l'evento centrale della gametogenesi negli animali e della sporogenesi nelle piante. Essendo la base della variabilità combinatoria, la meiosi fornisce la diversità genetica dei gameti.

Amitosi

Amitosi- divisione diretta del nucleo interfase per costrizione senza formazione di cromosomi, al di fuori del ciclo mitotico. Descritto per cellule invecchiate, patologicamente alterate e condannate. Dopo l'amitosi la cellula non è in grado di ritornare al normale ciclo mitotico.

Ciclo cellulare

Ciclo cellulare- la vita di una cellula dal momento della sua comparsa fino alla divisione o alla morte. Una componente essenziale del ciclo cellulare è il ciclo mitotico, che comprende il periodo di preparazione alla divisione e alla mitosi stessa. Inoltre, nel ciclo vitale ci sono periodi di riposo durante i quali la cellula svolge le sue funzioni inerenti e sceglie il suo ulteriore destino: la morte o il ritorno al ciclo mitotico.

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