Primera división mitótica. Mitosis - división indirecta
División celular mitótica
Mitosis(del griego Mitos - hilo), también llamado cariocinesis, o división celular indirecta, es un mecanismo universal de división celular. La mitosis sigue al período G2 y completa el ciclo celular.
Dura de 1 a 3 horas y proporciona distribución uniforme material genético en células hijas. La mitosis incluye 4 fases principales: profase, metafase, anafase y telofase.
La mitosis es uno de los procesos fundamentales de la ontogénesis. La división mitótica asegura el crecimiento de eucariotas multicelulares al aumentar las poblaciones de células tisulares.
Como resultado de la división mitótica de las células meristemáticas, aumenta el número de células del tejido vegetal. La fragmentación de un óvulo fecundado y el crecimiento de la mayoría de los tejidos en los animales también se producen mediante divisiones mitóticas.
Basado características morfológicas La mitosis se divide convencionalmente en etapas: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase. Las primeras descripciones de las fases de la mitosis y el establecimiento de su secuencia se realizaron en los años 70 y 80 del siglo XIX. A finales de la década de 1870, el histólogo alemán Walter Flemming acuñó el término “mitosis” para referirse al proceso de división celular indirecta.
La duración media de la mitosis es de 1 a 2 horas. La mitosis de las células animales, por regla general, dura de 30 a 60 minutos y de las plantas, de 2 a 3 horas. A lo largo de 70 años se producen en el cuerpo humano un total de unas 10 14 divisiones celulares.
Las primeras descripciones incompletas sobre el comportamiento y los cambios de los núcleos en las células en división se encuentran en los trabajos de científicos de principios de la década de 1870.
El trabajo del botánico ruso Russov, que data de 1872, describe y representa claramente placas metafásicas y anafásicas que constan de cromosomas individuales.
Un año después, el zoólogo alemán G.A. Schneider describió la división mitótica de manera aún más clara y consistente, pero, por supuesto, no del todo completa, usando el ejemplo de la trituración de huevos de la turbellaria rectal Mesostomum. En su obra, esencialmente, las principales fases de la mitosis se describen e ilustran en la secuencia correcta: profase, metafase, anafase (temprana y tardía). En 1874, el botánico moscovita I.D. Chistyakov también observó fases individuales de división celular en las esporas de musgo club y cola de caballo. A pesar de los primeros éxitos, ni Russov, ni Schneider, ni Chistyakov lograron dar una descripción clara y coherente de la división mitótica.
En 1875, obras que contenían más de descripciones detalladas mitosis. O. Büchli describió los patrones citológicos en huevos triturados lombrices intestinales y moluscos y en células espermatogénicas de insectos.
E. Strassburger estudió la división mitótica en las células del alga verde Spirogyra, en las células madre del polen de cebolla y en las células madre de las esporas del musgo. Refiriéndose al trabajo de O. Büchli y basándose en sus propias investigaciones, E. Strassburger llamó la atención sobre la unidad de los procesos de división celular en células vegetales y animales.
A finales de 1878 - principios de 1879, trabajo detallado Schleicher y W. Flemming. En su trabajo de 1879, Schleicher propuso el término "cariocinesis" para referirse a procesos complejos división celular, lo que implica movimiento componentes granos. Walter Flemming fue el primero en acuñar el término “mitosis” para referirse a la división celular indirecta, que luego fue generalmente aceptado. Flemming también es responsable de la formulación final de la definición de mitosis como un proceso cíclico que finaliza con la división de los cromosomas entre células hijas.
En 1880 O.V. Baranetsky estableció la estructura espiral de los cromosomas. En el curso de investigaciones adicionales, se desarrollaron ideas sobre la espiralización y despiralización de los cromosomas durante el ciclo mitótico.
A principios del siglo XX, se identificó a los cromosomas como portadores de información hereditaria, lo que más tarde proporcionó una explicación. papel biológico mitosis, que consiste en la formación de células hijas genéticamente idénticas.
En la década de 1970 se inició el desciframiento y estudio detallado de los reguladores de la división mitótica, gracias a una serie de experimentos sobre la fusión de células situadas en etapas diferentes ciclo celular. En esos experimentos, cuando una célula en la fase M se combinó con una célula en cualquiera de las etapas de la interfase (G 1, S o G 2), las células de la interfase entraron en el estado mitótico (comenzó la condensación de los cromosomas y la membrana nuclear se desintegró).
Como resultado, se concluyó que la célula citoplasmática contiene un factor (o factores) que estimula la mitosis o, en otras palabras, un factor estimulante de M (MSF, del inglés M-phase-promoting factor, MPF).
Por primera vez, se descubrió el "factor de estimulación de la mitosis" en huevos maduros de rana con garras no fertilizados en la fase M del ciclo celular. El citoplasma de dicho óvulo, inyectado en el ovocito, provocó una transición prematura a la fase M y al comienzo de la maduración del ovocito (originalmente la abreviatura MPF significaba factor promotor de la maduración, que se traduce como "promotor de la maduración"). factor"). En el transcurso de experimentos posteriores se demostró la importancia universal y al mismo tiempo un alto grado de conservación del “factor de estimulación de la mitosis”: extractos preparados a partir de células mitóticas muy varios organismos, cuando se introdujeron en ovocitos de rana con garras, se transfirieron a la fase M.
Estudios posteriores revelaron que el factor estimulante de la mitosis es un complejo heterodimérico que consta de una proteína ciclina y una proteína quinasa dependiente de ciclina. La ciclina es una proteína reguladora y se encuentra en todos los eucariotas. Su concentración aumenta periódicamente durante el ciclo celular, alcanzando un máximo en la metafase de la mitosis. Con el inicio de la anafase, se observa una fuerte disminución en la concentración de ciclina, debido a su descomposición con la ayuda de complejos proteolíticos proteicos complejos: proteosomas. La proteína quinasa dependiente de ciclina es una enzima (fosforilasa) que modifica las proteínas transfiriendo un grupo fosfato del ATP a los aminoácidos serina y treonina. Así, con el establecimiento del papel y la estructura del principal regulador de la división mitótica, se inició la investigación sobre los finos mecanismos reguladores de la mitosis, que continúa hasta el día de hoy.
El desarrollo de una tipología y clasificación unificadas de mitosis se complica por una amplia gama de características que, en diversas combinaciones, crean diversidad y heterogeneidad en los patrones de división mitótica. Al mismo tiempo, determinadas opciones de clasificación desarrolladas en relación con algunos taxones son inaceptables en relación con otros, ya que no tienen en cuenta las características específicas de sus mitosis. Por ejemplo, ciertas opciones para clasificar las mitosis características de animales o organismos vegetales, resultan inaceptables para las algas.
Una de las características clave que subyacen a diversas tipologías y clasificaciones de la división mitótica es el comportamiento de la envoltura nuclear. Si la formación del huso y la propia división mitótica se producen dentro del núcleo sin destrucción de la membrana nuclear, entonces este tipo de mitosis se denomina cerrada. En consecuencia, la mitosis con la desintegración de la membrana nuclear se llama abierta, y la mitosis con la desintegración de la membrana nuclear solo en los polos del huso, con la formación de "ventanas polares", se llama semicerrada.
Uno mas característica distintiva es el tipo de simetría del huso mitótico. En la pleuromitosis, el huso es bilateralmente simétrico o asimétrico y consta, por regla general, de dos semihusos ubicados en metafase-anafase en ángulo entre sí. La categoría de ortomitosis se caracteriza por la simetría bipolar del huso y, en la metafase, a menudo se observa una placa ecuatorial distinguible.
En el marco de estos síntomas, el más numeroso es la ortomitosis abierta típica, por ejemplo, los principios y etapas de la división mitótica se analizan a continuación. Este tipo de mitosis es característico de animales, plantas superiores y algunos protozoos.
La profase comienza con la condensación de los cromosomas, que se vuelven visibles al microscopio óptico como estructuras en forma de hilos. Cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas paralelas unidas por el centrómero. El nucleolo y la envoltura nuclear desaparecen al final de la fase (esta última se desintegra en vesículas de membrana, similares a los elementos del EPS, y el complejo de poros y la lámina se disocian en subunidades). El carioplasma se mezcla con el citoplasma.
Los centriolos migran a los polos opuestos de la célula y dan lugar a los filamentos del huso mitótico (acromatina). En la región del centrómero, se forman complejos proteicos especiales: cinetocoros, a los que se unen algunos microtúbulos del huso (microtúbulos cinetocoros); Se ha demostrado que los propios cinetocoros son capaces de inducir el ensamblaje de microtúbulos y, por tanto, pueden servir como centros organizadores de microtúbulos. Los microtúbulos restantes del huso se denominan microtúbulos polares, ya que se extienden de un polo de la célula al otro; Los microtúbulos que se encuentran fuera del huso y que divergen radialmente desde los centros celulares hasta el plasmalema se denominan astrales o microtúbulos (hilos) de radiación.
La metafase corresponde al nivel máximo de condensación de los cromosomas, que se alinean en la región ecuatorial del huso mitótico, formando una imagen de la placa ecuatorial (metafase) (vista lateral) o de la estrella madre (vista desde los polos). Los cromosomas se mueven hacia el plano ecuatorial y se mantienen allí gracias a la tensión equilibrada de los microtúbulos cinetocoros. Al final de esta fase, las cromátidas hermanas están separadas por una hendidura, pero retenidas en la región del centrómero.
La anafase comienza con la división sincrónica de todos los cromosomas en cromátidas hermanas (en la región del centrómero) y el movimiento de los cromosomas hijos hacia los polos opuestos de la célula, que se produce a lo largo de los microtúbulos del huso a una velocidad de 0,2-0,5 μm/min. La señal para el inicio de la anafase incluye un aumento brusco (en un orden de magnitud) en la concentración de cationes de calcio en el hialoplasma, secretados por vesículas de membrana que forman grupos en los polos del huso. El mecanismo del movimiento cromosómico en anafase no se ha aclarado completamente, pero se ha establecido que en la región del huso, además de la actina, se encuentran proteínas como la miosina y la dineína, así como varias proteínas reguladoras. Según algunas observaciones, es causada por el acortamiento (desmontaje) de los microtúbulos unidos a los cinetocoros. La anafase se caracteriza por el alargamiento del huso mitótico debido a cierta divergencia de los polos celulares. Termina con la acumulación en los polos de la célula de dos conjuntos idénticos de cromosomas, que forman imágenes de estrellas (etapa de estrellas hijas). Al final de la anafase, debido a la contracción de los microfilamentos de actina concentrados alrededor de la circunferencia de la célula (anillo contráctil), comienza a formarse una constricción celular que, al profundizarse, conducirá a la citotomía en la siguiente fase.
La telofase es la etapa final de la mitosis, durante la cual se reconstruyen los núcleos de las células hijas y se completa su separación. Alrededor de los cromosomas condensados de las células hijas de las vesículas de membrana (según otras fuentes, del EPS), se restaura el cariolema, al que se une la lámina en formación, y reaparecen los nucléolos, que se forman a partir de secciones de los cromosomas correspondientes. Los núcleos celulares se agrandan gradualmente y los cromosomas progresivamente se despiran y desaparecen, siendo reemplazados por el patrón de cromatina del núcleo en interfase. Al mismo tiempo, la constricción celular se profundiza y las células permanecen conectadas durante algún tiempo por un puente citoplasmático ahusado que contiene un haz de microtúbulos (cuerpo mediano). Una mayor ligadura del citoplasma termina con la formación de dos células hijas. En la telofase, los orgánulos se distribuyen entre las células hijas; La uniformidad de este proceso se ve facilitada por el hecho de que algunos orgánulos son bastante numerosos (por ejemplo, las mitocondrias), mientras que otros (como el RE y el complejo de Golgi) se desintegran en pequeños fragmentos y vesículas durante la mitosis.
Las mitosis atípicas ocurren cuando el aparato mitótico está dañado y se caracterizan por una distribución desigual del material genético entre las células: aneuploidía (del griego an - not, eu - correcto, ploon - pliegue); en muchos casos no existe citotomía, lo que da lugar a la formación de células gigantes. Las mitosis atípicas son características de tumores malignos y tejidos irradiados. Cuanto mayor sea su frecuencia y mayor grado aneuploidía, más maligno es el tumor. La interrupción de la división celular mitótica normal puede ser causada por anomalías cromosómicas, que se denominan aberraciones cromosómicas (del latín Aberratio - desviación). Las variantes de las aberraciones cromosómicas incluyen la adhesión de los cromosomas, su rotura en fragmentos, la pérdida de una sección, el intercambio de fragmentos, la duplicación de secciones individuales de los cromosomas, etc. Las aberraciones cromosómicas pueden ocurrir de forma espontánea, pero con mayor frecuencia se desarrollan como resultado de la acción de Mutágenos y radiaciones ionizantes sobre las células.
Cariotipo - prueba de diagnóstico Para evaluar el cariotipo (conjunto de cromosomas), se realiza estudiando los cromosomas en la placa metafásica. Para el cariotipo se obtiene un cultivo celular en el que se introduce colchicina, sustancia que bloquea la formación del huso mitótico. Los cromosomas se extraen de dichas células, que luego se tiñen e identifican. Un cariotipo humano normal está representado por 46 cromosomas: 22 pares de autosomas y dos cromosomas sexuales (XY en hombres y XX en mujeres). El cariotipo le permite diagnosticar una serie de enfermedades asociadas con anomalías cromosómicas, en particular, el síndrome de Down (trisomía del cromosoma 21), el síndrome de Edwards (trisomía del cromosoma 18), el síndrome de Patau (trisomía del cromosoma 13), así como una serie de síndromes asociados con anomalías de los cromosomas sexuales: síndrome de Klinefelter (genotipo - XXY), Turner (genotipo - XO) y otros.
Se supone que el complejo proceso mitótico de los organismos superiores se desarrolló gradualmente a partir de los mecanismos de división de los procariotas. Esta suposición se ve confirmada por el hecho de que los procariotas aparecieron unos mil millones de años antes que los primeros eucariotas. Además, proteínas similares participan en la mitosis de eucariotas y la fisión binaria de procariotas.
Las posibles etapas intermedias entre la fisión binaria y la mitosis se pueden rastrear en eucariotas unicelulares, en los que la membrana nuclear no se destruye durante la división. En la mayoría de los demás eucariotas, incluidas plantas y animales, el huso se forma fuera del núcleo y la envoltura nuclear se destruye durante la mitosis. Aunque la mitosis en eucariotas unicelulares aún no se ha estudiado lo suficiente, se puede suponer que se originó a partir de una fisión binaria y finalmente alcanzó el nivel de complejidad que se encuentra en organismos multicelulares.
En muchos eucariotas simples, la mitosis también siguió siendo un proceso asociado con la membrana, pero ahora no con el plasma, sino con la nuclear.
Los principales mecanismos reguladores de la mitosis son los procesos de fosforilación y proteólisis.
Las reacciones de fosforilación y desfosforilación reversibles permiten eventos reversibles de mitosis, como el ensamblaje/desintegración del huso o la desintegración/reparación de la envoltura nuclear. La proteólisis subyace a los eventos irreversibles de la mitosis, como la separación de las cromátidas hermanas en la anafase o la descomposición de las ciclinas mitóticas en últimas etapas mitosis
La división de todas las células eucariotas está asociada con la formación de un aparato de división celular especial.
A menudo se asigna un papel activo en la división celular mitótica a las estructuras citoesqueléticas. Universal tanto para las células animales como vegetales es el huso mitótico bipolar, que consta de microtúbulos y proteínas asociadas. El huso asegura una distribución estrictamente idéntica de los cromosomas entre los polos de división, en cuya zona se forman los núcleos de las células hijas en la telofase.
El proceso de mitosis asegura una distribución estrictamente uniforme de los cromosomas entre dos núcleos hijos, de modo que en un organismo multicelular todas las células tienen exactamente los mismos (en número y carácter) conjuntos de cromosomas.
Los cromosomas contienen información genética codificada en el ADN y, por lo tanto, el proceso mitótico regular y ordenado también asegura que toda la información se transmita completamente a cada uno de los núcleos hijos; como resultado, cada célula tiene toda la información genética necesaria para desarrollar todas las características del organismo. En este sentido, queda claro por qué una célula extraída de una planta adulta completamente diferenciada puede, en condiciones adecuadas, convertirse en una planta completa. Describimos la mitosis en una célula diploide, pero este proceso ocurre de manera similar en células haploides, por ejemplo en las células de la generación gametofítica de plantas.
Hay dos métodos de división: 1) la división completa más común es la mitosis ( división indirecta) y 2) amitosis (división directa). Durante la división mitótica, el citoplasma se reorganiza, se destruye la membrana nuclear y se revelan los cromosomas. En la vida de una célula hay un período de mitosis propiamente dicha y un intervalo entre divisiones, que se llama interfase. Sin embargo, el período de interfase (célula que no se divide) puede ser de naturaleza diferente. En algunos casos, durante la interfase la célula funciona y al mismo tiempo se prepara para la siguiente división. En otros casos, las células entran en interfase, funcionan, pero ya no están preparadas para dividirse. Como parte de un organismo multicelular complejo, existen numerosos grupos de células que han perdido la capacidad de dividirse. Entre ellas se incluyen, por ejemplo, las células nerviosas. La preparación de la célula para la mitosis ocurre en interfase. Para imaginar las características principales de este proceso, recordemos la estructura del núcleo celular.
Células de cebolla en diferentes fases del ciclo celular.
Básico unidad estructural Los núcleos son cromosomas que consisten en ADN y proteínas. En los núcleos de las células vivas que no se dividen, por regla general, los cromosomas individuales son indistinguibles, pero la mayor parte de la cromatina, que se encuentra en preparaciones teñidas en forma de hilos finos o granos de varios tamaños, corresponde a los cromosomas. En algunas células, los cromosomas individuales son claramente visibles en el núcleo en interfase, por ejemplo, en las células que se dividen rápidamente de un óvulo fertilizado en desarrollo y en los núcleos de algunos protozoos. EN diferentes periodos Durante la vida de una célula, los cromosomas sufren cambios cíclicos que se pueden rastrear de una división a otra. Los cromosomas durante la mitosis son cuerpos densos alargados, a lo largo de los cuales se pueden distinguir dos hebras: cromátidas que contienen ADN, que son el resultado de la duplicación de los cromosomas. Cada cromosoma tiene una constricción primaria o centrómero. Esta parte estrecha del cromosoma puede ubicarse en el medio o más cerca de uno de los extremos, pero para cada cromosoma específico su lugar es estrictamente constante. Durante la mitosis, los cromosomas y las cromátidas son hebras muy enrolladas (en estado enrollado o condensado). En el núcleo en interfase, los cromosomas están muy alargados, es decir, despiralizados, lo que dificulta su distinción. En consecuencia, el ciclo de cambios cromosómicos consiste en una espiralización, cuando se acortan, se espesan y se vuelven claramente distinguibles, y una despiralización, cuando se alargan fuertemente, se entrelazan y luego se vuelve imposible distinguir cada uno por separado. La espiralización y la despiralización están asociadas con la actividad del ADN, ya que funciona solo en un estado despiralizado. La emisión de información, la formación de ARN sobre ADN en estado helicoidal, es decir, durante la mitosis, se detiene. El hecho de que los cromosomas estén presentes en el núcleo de una célula que no se divide también lo demuestra la constancia de la cantidad de ADN, el número de cromosomas y la preservación de su individualidad de división en división.
Preparando la célula para la mitosis.. Durante la interfase, ocurren una serie de procesos que permiten la mitosis. Mencionemos los más importantes: 1) centriolos dobles, 2) cromosomas dobles, es decir se sintetiza la cantidad de ADN y proteínas cromosómicas, 3) se sintetizan proteínas a partir de las cuales se construye el huso de acromatina, 4) se acumula energía en forma de ATP, que se consume durante la división, 5) finaliza el crecimiento celular. La síntesis de ADN y la duplicación de cromosomas son de primordial importancia en la preparación de la célula para la mitosis. La duplicación cromosómica se asocia principalmente con la síntesis de ADN y la síntesis simultánea de proteínas cromosómicas. El proceso de duplicación dura de 6 a 10 horas y lleva parte media interfase. La duplicación de cromosomas se produce de tal manera que de cada hebra antigua de ADN se forma una segunda. Este proceso está estrictamente ordenado y, comenzando en varios puntos, se extiende por todo el cromosoma.
Mitosis
La mitosis es un método universal de división celular en plantas y animales, cuya esencia principal es la distribución precisa de cromosomas duplicados entre ambas células hijas resultantes. La preparación de la célula para la división ocupa, como vemos, una parte importante de la interfase, y la mitosis comienza solo cuando la preparación en el núcleo y el citoplasma está completamente completa. Todo el proceso se divide en cuatro fases. Durante el primero de ellos, la profase, los centríolos se dividen y comienzan a divergir en direcciones opuestas. A su alrededor se forman filamentos acromáticos a partir del citoplasma que, junto con los centríolos, forman un huso acromático. Cuando termina la divergencia de los centríolos, toda la célula resulta polar, ambos centríolos están ubicados en polos opuestos y el plano medio se puede llamar ecuador. Los filamentos del huso de acromatina convergen en los centriolos y están ampliamente ubicados en el ecuador, con forma de huso. Simultáneamente con la formación de un huso en el citoplasma, el núcleo comienza a hincharse y en él se ve claramente una bola de hilos engrosados, los cromosomas. Durante la profase, los cromosomas giran en espiral, que se acortan y engrosan. La profase termina con la disolución de la membrana nuclear y los cromosomas se encuentran en el citoplasma. En este momento, está claro que todos los cromosomas ya son dobles. Luego viene la segunda fase: la metafase. Los cromosomas, inicialmente dispuestos de forma aleatoria, comienzan a desplazarse hacia el ecuador. Todos ellos suelen estar situados en el mismo plano a igual distancia de los centríolos. En este momento, parte de los hilos del huso está unida a los cromosomas, mientras que la otra parte todavía se extiende continuamente de un centríolo a otro: estos son los hilos de soporte. Los hilos de tracción, o cromosómicos, están unidos a los centrómeros (constricciones primarias de los cromosomas), pero debe recordarse que tanto los cromosomas como los centrómeros ya son dobles. Los hilos que salen de los polos se unen a los cromosomas que están más cerca de ellos. Hay una breve pausa. Este parte central mitosis, después de lo cual comienza la tercera fase: anafase. Durante la anafase, las fibras del huso comienzan a contraerse, empujando los cromosomas hacia diferentes polos. En este caso, los cromosomas se comportan pasivamente: ellos, doblándose como una horquilla, avanzan con los centrómeros, mediante los cuales son tirados por el hilo del huso. Al comienzo de la anafase, la viscosidad del citoplasma disminuye, lo que contribuye al rápido movimiento de los cromosomas. En consecuencia, los hilos del huso aseguran la divergencia precisa de los cromosomas (duplicados en interfase) hacia diferentes polos de la célula. La mitosis termina última etapa- telofase. Los cromosomas, al acercarse a los polos, están estrechamente entrelazados entre sí. Al mismo tiempo, comienza su alargamiento (despiralización) y resulta imposible distinguir los cromosomas individuales. Poco a poco, se forma una membrana nuclear a partir del citoplasma, el núcleo se hincha, aparece un nucléolo y se restaura la estructura anterior de la célula en interfase.
1. Definir los ciclos vitales y mitóticos de una célula.
Ciclo vital- el período de tiempo desde el momento en que aparece una célula como resultado de una división hasta su muerte o hasta la siguiente división.
ciclo mitótico– un conjunto de secuenciales y procesos interconectados durante la preparación de la célula para la división, así como durante la propia mitosis.
2. Responder en qué se diferencia el concepto de “mitosis” del concepto de “ciclo mitótico”.
El ciclo mitótico incluye la mitosis en sí y las etapas de preparación celular para la división, mientras que la mitosis es sólo la división celular.
3. Enumere los períodos del ciclo mitótico.
2. Período de síntesis de ADN (S)
4. mitosis.
4. abrir significado biológico mitosis
La mitosis (división indirecta) es la división de células somáticas (células del cuerpo). El significado biológico de la mitosis es la reproducción de células somáticas, la producción de células copia (con el mismo conjunto de cromosomas, con exactamente la misma información hereditaria). Todas las células somáticas del cuerpo se derivan de una única célula parental (cigoto) a través de la mitosis.
1) Profase
- La cromatina gira en espiral (se retuerce, se condensa) formando cromosomas.
- los nucléolos desaparecen
- la envoltura nuclear se desintegra
- Los centríolos divergen hacia los polos celulares, se forma un huso.
2) Metafase- los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador de la célula, se forma una placa en metafase
3) anfase- Los cromosomas hijos se separan entre sí (las cromátidas se convierten en cromosomas) y se mueven hacia los polos.
4) Telofase
- Los cromosomas se desenrollan (se desenrollan, se descondensan) al estado de cromatina.
- Aparecen el núcleo y los nucléolos.
- Los filamentos del huso se destruyen.
- Se produce la citocinesis: la división del citoplasma de la célula madre en dos células hijas.
La duración de la mitosis es de 1 a 2 horas.
Ciclo celular
Este es el período de la vida de una célula desde el momento de su formación pasando por la división de la célula madre hasta su propia división o muerte.
El ciclo celular consta de dos periodos:
- interfase(el estado en el que la célula NO se divide);
- división (mitosis o meiosis).
La interfase consta de varias fases:
- presintético: la célula crece, en ella se produce la síntesis activa de ARN y proteínas y aumenta el número de orgánulos; además, se produce la preparación para la duplicación del ADN (acumulación de nucleótidos)
- sintético: se produce la duplicación (replicación, reduplicación) del ADN.
- postsintético: la célula se prepara para la división, sintetiza las sustancias necesarias para la división, por ejemplo, las proteínas del huso.
MÁS INFORMACIÓN: Mitosis, Diferencias entre mitosis y meiosis, Ciclo celular, Duplicación (replicación) del ADN
TAREAS PARTE 2: Mitosis
Pruebas y tareas
Instalar secuencia correcta Procesos que ocurren durante la mitosis. Anota los números bajo los cuales se indican.
1) desintegración de la capa nuclear
2) engrosamiento y acortamiento de los cromosomas
3) alineación de los cromosomas en la parte central de la célula
4) el comienzo del movimiento de los cromosomas hacia el centro
5) divergencia de cromátidas hacia los polos celulares.
6) formación de nuevas membranas nucleares
Elige el que más te convenga opción correcta. El proceso de reproducción celular en los organismos. diferentes reinos la vida silvestre se llama
1) meiosis
2) mitosis
3) fertilización
4) aplastamiento
Todas las características siguientes, excepto dos, se pueden utilizar para describir los procesos de interfase del ciclo celular. Identifique dos características que “se caen” de lista general, y anota los números bajo los cuales se indican en la tabla.
1) crecimiento celular
2) divergencia de cromosomas homólogos
3) disposición de los cromosomas a lo largo del ecuador de la célula
4) replicación del ADN
5) síntesis de sustancias orgánicas
Elija una, la opción más correcta. ¿En qué etapa de la vida los cromosomas se convierten en células?
1) interfaz
2) profase
3) anafase
4) metafase
Elija tres opciones.
¿Qué estructuras sufren las células? cambios más grandes durante la mitosis?
1) núcleo
2) citoplasma
3) ribosomas
4) lisosomas
5) centro celular
6) cromosomas
1. Establecer la secuencia de procesos que ocurren en una célula con cromosomas en interfase y posterior mitosis.
1) disposición de los cromosomas en el plano ecuatorial
2) Replicación del ADN y formación de cromosomas de dos cromátidas.
3) espiralización cromosómica
4) divergencia de los cromosomas hermanos hacia los polos celulares
2. Establecer la secuencia de procesos que ocurren durante la interfase y la mitosis. Escribe la secuencia de números correspondiente.
1) espiralización de los cromosomas, desaparición de la membrana nuclear
2) divergencia de los cromosomas hermanos hacia los polos celulares
3) formación de dos células hijas
4) duplicación de moléculas de ADN
5) colocación de cromosomas en el plano del ecuador celular
3. Establecer la secuencia de procesos que ocurren en interfase y mitosis. Escribe la secuencia de números correspondiente.
1) disolución de la membrana nuclear
2) replicación del ADN
3) destrucción del huso de fisión
4) divergencia de cromosomas monocromátidos hacia los polos celulares
5) formación de una placa metafásica
Elija una, la opción más correcta. Cuando una célula se divide, se forma un huso en
1) profase
2) telofase
3) metafase
4) anafase
Elija una, la opción más correcta. La mitosis NO ocurre en la profase.
1) disolución de la membrana nuclear
2) formación del huso
3) duplicación de cromosomas
4) disolución de nucléolos
Elija una, la opción más correcta. ¿En qué etapa de la vida las cromátidas se convierten en cromosomas?
1) interfaz
2) profase
3) metafase
4) anafase
Elija una, la opción más correcta. La desenspiralización de los cromosomas durante la división celular ocurre en
1) profase
2) metafase
3) anafase
4) telofase
Elija una, la opción más correcta. ¿En qué fase de la mitosis los pares de cromátidas se unen por sus centrómeros a los filamentos del huso?
1) anafase
2) telofase
3) profase
4) metafase
Establecer una correspondencia entre los procesos y fases de la mitosis: 1) anafase, 2) telofase. Escribe los números 1 y 2 en el orden correcto.
a) se forma la envoltura nuclear
B) los cromosomas hermanos divergen hacia los polos de la célula
C) el huso finalmente desaparece
D) cromosomas en espiral
D) los centrómeros de los cromosomas se separan
Todas las características siguientes, excepto dos, se pueden utilizar para describir los procesos que ocurren en interfase. Identifique dos características que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican en la tabla.
1) replicación del ADN
2) formación de la membrana nuclear
3) espiralización cromosómica
4) síntesis de ATP
5) síntesis de todo tipo de ARN
¿Cuántas células se forman como resultado de la mitosis de una célula? Escribe solo el número correspondiente en tu respuesta.
Todas menos dos de las características que se enumeran a continuación se utilizan para describir la fase de la mitosis que se muestra en la figura. Identifique dos características que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican.
1) el nucléolo desaparece
2) se forma un huso de fisión
3) las moléculas de ADN se duplican
4) los cromosomas participan activamente en la biosíntesis de proteínas
5) espiral de cromosomas
Establecer la secuencia de procesos que ocurren durante la mitosis. Escribe la secuencia de números correspondiente.
1) espiralización cromosómica
2) divergencia de cromátidas
3) formación de un huso de fisión
4) despiralización de los cromosomas
5) división del citoplasma
6) ubicación de los cromosomas en el ecuador de la célula
Elija una, la opción más correcta. ¿Qué va acompañado de la espiralización de los cromosomas al inicio de la mitosis?
1) adquisición de una estructura de dicromátida
2) participación activa cromosomas en la biosíntesis de proteínas
3) duplicar la molécula de ADN
4) aumento de la transcripción
Establecer una correspondencia entre los procesos y períodos de interfase: 1) postsintética, 2) presintética, 3) sintética. Escribe los números 1, 2, 3 en el orden correspondiente a las letras.
a) crecimiento celular
B) Síntesis de ATP para el proceso de fisión.
B) Síntesis de ATP para la replicación de moléculas de ADN.
D) síntesis de proteínas para construir microtúbulos
D) replicación del ADN
E) duplicación de centriolos
1. Todas las características siguientes, excepto dos, se pueden utilizar para describir el proceso de mitosis. Identifique dos características que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican.
1) es la base reproducción asexual
2) división indirecta
3) proporciona regeneración
4) división de reducción
5) aumenta la diversidad genética
2. Todas las características anteriores, excepto dos, pueden utilizarse para describir los procesos de mitosis. Identifique dos características que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican.
1) formación de bivalentes
2) conjugación y cruce
3) constancia del número de cromosomas en las células
4) formación de dos células
5) preservación de la estructura cromosómica
Todos los signos enumerados a continuación, excepto dos, se utilizan para describir el proceso que se muestra en la figura. Identifique dos características que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican.
1) las células hijas tienen el mismo conjunto de cromosomas que las células madre
2) distribución desigual del material genético entre las células hijas
3) proporciona crecimiento
4) formación de dos células hijas
5) división directa
Todos menos dos de los procesos enumerados a continuación ocurren durante la división celular indirecta. Identifique dos procesos que “salen” de la lista general y anote los números bajo los cuales se indican.
1) se forman dos células diploides
2) se forman cuatro células haploides
3) se produce la división de células somáticas
4) se produce la conjugación y el cruce de cromosomas
5) la división celular está precedida por una interfase
Establecer una correspondencia entre las etapas del ciclo de vida celular y los procesos. Ocurriendo durante ellos: 1) interfase, 2) mitosis. Escribe los números 1 y 2 en el orden correspondiente a las letras.
A) se forma el huso
B) la célula crece, en ella se produce la síntesis activa de ARN y proteínas
B) se produce citocinesis
D) el número de moléculas de ADN se duplica
D) se produce la espiralización cromosómica
¿Qué procesos ocurren en una célula durante la interfase?
1) síntesis de proteínas en el citoplasma
2) espiralización cromosómica
3) síntesis de ARNm en el núcleo
4) reduplicación de moléculas de ADN
5) disolución de la membrana nuclear
6) divergencia de los centriolos del centro celular hacia los polos celulares
Determine la fase y el tipo de división que se muestra en la figura. Escribe dos números en el orden especificado en la tarea, sin separadores (espacios, comas, etc.).
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosis
6) meiosis yo
7) meiosis II
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018
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Mitosis en células animales y vegetales.
El evento más importante que ocurre en la mitosis es la distribución uniforme del material genético. Mitosis en animales y células vegetales casi iguales, pero hay una serie de diferencias que se indican en nuestra tabla (Fig.
4). No hay centríolos en una célula vegetal, pero en célula animal Hay centríolos, se forma una placa celular en una célula vegetal, pero no en una célula animal.
Arroz. 4. Comparación de las características de la mitosis en células animales y vegetales.
En las células vegetales durante la citocinesis, no se forma una constricción, pero en las células animales se forma una constricción. Las mitosis en las células vegetales ocurren principalmente en los meristemas, mientras que en las células animales las mitosis ocurren en diversos tejidos y áreas del cuerpo.
La mitosis se divide en cuatro fases sucesivas: profase, metafase, anafase y telofase (Fig. 5). La interfase es la etapa principal del ciclo de vida celular (ver lección anterior), es una preparación para la división o precede a la muerte celular, por lo tanto no es una fase de mitosis.
Arroz. 5. Interfase y las siguientes fases de la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase.
En la profase, se produce una espiralización del ADN en el núcleo y, al observar la célula a través de un microscopio, se pueden ver los cromosomas muy retorcidos (Fig. 6).
Arroz. 6. Profase de la mitosis
Generalmente se ve que cada cromosoma consta de dos cromátidas y regiones de conexión: centrómeros. Los nucléolos desaparecen en esta etapa. En células animales y plantas inferiores Los centríolos se mueven hacia los polos de la célula.
De cada centríolo se extienden microtúbulos cortos en forma de rayos. Forman una estructura con forma de estrella.
Arroz. 7. Profase de la mitosis en células animales y vegetales.
Hacia el final de la profase (Fig. 7), la envoltura nuclear se desintegra o se disuelve y los microtúbulos comienzan a formar un huso (Fig. 8).
Arroz. 8. Finalización de la profase y transición a la metafase.
La siguiente fase es la metafase. Los cromosomas están dispuestos de tal manera que sus centrómeros están ubicados en el plano del ecuador de la célula (Fig. 9).
9. Metafase: huso. En el ecuador hay una placa metafásica.
Se forma la llamada placa metafásica (Fig. 10), que consta de cromosomas. Los filamentos del huso están unidos a los centrómeros de cada cromosoma.
Arroz. 10. Metafase. Preparación coloreada. El huso está formado por centrómeros (azul), microfibrillas (púrpura) y cromosomas de la placa metafásica - amarillo.
La anafase es una fase muy corta (Fig. 11). Cada cromosoma se divide longitudinalmente en dos cromátidas idénticas, que divergen hacia polos opuestos de la célula, ahora llamados cromosomas hijos (o cromátidas).
Arroz. 11. Anafase de la mitosis.
Debido a la identidad de los cromosomas hijos, los dos polos de la célula tienen el mismo material genético. El mismo que había en la célula antes del inicio de la mitosis. Vale la pena señalar que cerca de cada polo hay dos veces menos portadores de información (moléculas de ADN empaquetadas de forma compacta en cromosomas) que en la célula original.
La telofase es la última fase, los cromosomas hijos desembocan en los polos celulares y quedan disponibles para la transcripción, comienza la síntesis de proteínas, se forman membranas nucleares y nucléolos (Fig. 12).
Arroz. 12. Telofase de la mitosis en células animales y vegetales.
Los hilos del husillo se desintegran. En este punto finaliza la cariocinesis y comienza la citocinesis (Fig. 13), mientras que aparece una constricción en las células animales en el plano ecuatorial. Se profundiza hasta que se produce la separación de dos células hijas.
Arroz. 13. Citocinesis
En la formación de constricción. papel importante Reproducen estructuras citoesqueléticas. La citocinesis en las células vegetales ocurre de manera diferente, ya que las plantas tienen una pared celular rígida y no se dividen para formar una constricción, sino que forman un tabique intracelular.
La mitosis proporciona principalmente estabilidad genética. Como resultado de la mitosis, se forman dos núcleos, que contienen la misma cantidad de cromosomas que había en la célula madre o parental.
Estos cromosomas se forman mediante la replicación exacta de la molécula de ADN de los cromosomas originales, como resultado de lo cual sus genes contienen exactamente la misma información hereditaria.
Por tanto, las células hijas son genéticamente idénticas a la célula madre, ya que la mitosis no puede modificar la información hereditaria. Las poblaciones de células obtenidas por mitosis a partir de células madre son genéticamente estables.
La mitosis es necesaria para altura normal y el desarrollo de organismos multicelulares, ya que el número de células aumenta como resultado de la mitosis.
La mitosis es uno de los principales mecanismos de crecimiento de los eucariotas multicelulares.
La mitosis es la base de la reproducción asexual de muchos animales y plantas, asegura la regeneración de partes perdidas (por ejemplo, las extremidades de los crustáceos), así como el reemplazo de células que ocurre en un organismo multicelular.
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§ 28. División celular - Mamontova, Sonina, grado 9 (respuestas)
1. Definir los ciclos vitales y mitóticos de una célula.
Ciclo de vida: el período de tiempo desde el momento en que aparece una célula como resultado de la división hasta su muerte o hasta la siguiente división.
El ciclo mitótico es un conjunto de procesos secuenciales e interconectados durante el período de preparación celular para la división, así como durante la propia mitosis.
2. Responder en qué se diferencia el concepto de “mitosis” del concepto de “ciclo mitótico”.
El ciclo mitótico incluye la mitosis en sí y las etapas de preparación celular para la división, mientras que la mitosis es sólo la división celular.
Enumere los períodos del ciclo mitótico.
1. período de preparación para la síntesis de ADN (G1)
2. Período de síntesis de ADN (S)
3. período de preparación para la división celular (G2)
4. Ampliar el significado biológico de la mitosis.
Durante la mitosis, las células hijas reciben un conjunto diploide de cromosomas idénticos a los de la célula madre. La constancia de la estructura y el correcto funcionamiento de los órganos sería imposible sin mantener el mismo conjunto de material genético en las generaciones celulares. La mitosis proporciona desarrollo embriónico, crecimiento, restauración de tejidos después de daños, manteniendo la integridad estructural de los tejidos con la pérdida constante de células en el proceso de su funcionamiento.
5. Indicar las fases de la mitosis y realizar dibujos esquemáticos que reflejen los acontecimientos que ocurren en la célula durante una determinada fase de la mitosis. Llena la mesa.
La división celular es el punto central de la reproducción.
Durante el proceso de división, de una célula surgen dos células. A partir de la asimilación de sustancias orgánicas e inorgánicas, una célula crea su propia célula con una estructura y funciones características.
En la división celular se pueden observar dos momentos principales: división nuclear - mitosis y división citoplasmática - citocinesis o citotomía. La principal atención de los genetistas todavía se centra en la mitosis, ya que, desde el punto de vista de la teoría cromosómica, el núcleo se considera un "órgano" de la herencia.
Durante el proceso de mitosis ocurre:
- duplicación de la sustancia cromosómica;
- cambiar condición física y organización química de los cromosomas;
- divergencia de los cromosomas hijos, o más bien hermanos, hacia los polos de la célula;
- posterior división del citoplasma y recuperación completa dos nuevos núcleos en células hermanas.
Así, en la mitosis todos ciclo vital genes nucleares: duplicación, distribución y funcionamiento; Como resultado de la finalización del ciclo mitótico, las células hermanas terminan con la misma "herencia".
Durante la división, el núcleo celular pasa por cinco etapas sucesivas: interfase, profase, metafase, anafase y telofase; Algunos citólogos identifican otra sexta etapa: la prometafase.
Diagrama de fases de la mitosis en una célula animal.
Entre dos divisiones celulares sucesivas, el núcleo se encuentra en la etapa de interfase. Durante este período, el núcleo, durante la fijación y la tinción, tiene una estructura de malla formada al teñir hilos finos, que en la siguiente fase se forman en cromosomas. Aunque la interfase también se denomina fase del núcleo en reposo, en el propio cuerpo los procesos metabólicos en el núcleo durante este período ocurren con mayor actividad.
La profase es la primera etapa de preparación del núcleo para la división. En la profase, la estructura reticulada del núcleo se convierte gradualmente en hebras cromosómicas. Desde la profase más temprana incluso en microscopio de luz Se puede observar la naturaleza dual de los cromosomas. Esto sugiere que en el núcleo es en la interfase temprana o tardía cuando la mayoría proceso importante mitosis: duplicación o reduplicación de los cromosomas, en la que cada uno de los cromosomas maternos construye uno similar: un cromosoma hijo. Como resultado, cada cromosoma aparece duplicado longitudinalmente. Sin embargo, estas mitades de los cromosomas, que se llaman cromátidas hermanas, no se separan en la profase, ya que están unidas por una región común: el centrómero; la región centromérica se divide más tarde. En la profase, los cromosomas sufren un proceso de torsión a lo largo de su eje, lo que conduce a su acortamiento y engrosamiento. Cabe destacar que en la profase, cada cromosoma de la cariolinfa se ubica de forma aleatoria.
En las células animales, incluso en la telofase tardía o en la interfase muy temprana, se produce la duplicación del centríolo, después de lo cual, en la profase, los centríolos hijos comienzan a converger hacia los polos y las formaciones de la astrosfera y el huso, llamadas el nuevo aparato. Al mismo tiempo, los nucléolos se disuelven. Un signo significativo del final de la profase es la disolución de la membrana nuclear, como resultado de lo cual los cromosomas se encuentran en la masa general de citoplasma y carioplasma, que ahora forman mixoplasma. Esto termina la profase; la célula entra en metafase.
EN Últimamente Entre la profase y la metafase, los investigadores comenzaron a distinguir una etapa intermedia llamada prometafase. La prometafase se caracteriza por la disolución y desaparición de la membrana nuclear y el movimiento de los cromosomas hacia el plano ecuatorial de la célula. Pero en este momento aún no se ha completado la formación del huso de acromatina.
metafase Se llama etapa de finalización de la disposición de los cromosomas en el ecuador del huso. La disposición característica de los cromosomas en el plano ecuatorial se denomina placa ecuatorial o metafase. La disposición de los cromosomas entre sí es aleatoria. En la metafase, el número y la forma de los cromosomas se revelan claramente, especialmente al examinar la placa ecuatorial desde los polos de la división celular. El huso de acromatina está completamente formado: los filamentos del huso adquieren una consistencia más densa que el resto del citoplasma y se unen a la región centromérica del cromosoma. El citoplasma de la célula durante este período tiene la viscosidad más baja.
Anafase Se llama siguiente fase de la mitosis, en la que se dividen las cromátidas, que ahora pueden denominarse cromosomas hermanos o hijos, y divergen hacia los polos. En este caso, en primer lugar, las regiones centroméricas se repelen entre sí y luego los propios cromosomas divergen hacia los polos. Hay que decir que la divergencia de los cromosomas en la anafase comienza simultáneamente, "como por orden", y termina muy rápidamente.
Durante la telofase, los cromosomas hijos forman espirales y pierden su aparente individualidad. Se forman la capa central y el núcleo mismo. El núcleo se reconstruye en orden inverso en comparación con los cambios que sufrió en la profase. Al final, los nucléolos (o nucléolos) también se restauran, y en la misma cantidad que estaban presentes en los núcleos originales. El número de nucléolos es característico de cada tipo de célula.
Al mismo tiempo comienza la división simétrica del cuerpo celular.
Los núcleos de las células hijas entran en el estado de interfase.
Esquema de citocinesis de células animales y vegetales.
La figura de arriba muestra un diagrama de citocinesis en células animales y vegetales. En una célula animal, la división se produce entrelazando el citoplasma de la célula madre. En una célula vegetal, se produce la formación de un tabique celular con áreas de placas de huso, formando un tabique llamado fragmoplasto en el plano ecuatorial. Esto pone fin al ciclo mitótico. Su duración aparentemente depende del tipo de tejido, estado fisiológico cuerpo, factores externos (temperatura, régimen de luz) y dura de 30 minutos a 3 horas. Según varios autores, la velocidad de paso de las fases individuales es variable.
Tanto interna como factores externos Los entornos que actúan sobre el crecimiento del organismo y su estado funcional afectan la duración de la división celular y sus fases individuales. Dado que el núcleo juega un papel muy importante en los procesos metabólicos de la célula, es natural creer que la duración de las fases mitóticas puede variar de acuerdo con el estado funcional del tejido del órgano. Por ejemplo, se ha establecido que durante el reposo y el sueño de los animales, la actividad mitótica de varios tejidos es mucho mayor que durante la vigilia. En varios animales, la frecuencia de las divisiones celulares disminuye con la luz y aumenta en la oscuridad. También se supone que las hormonas influyen en la actividad mitótica de la célula.
Las razones que determinan la disposición de una célula a dividirse aún no están claras. Hay razones para sugerir varias razones:
- duplicar la masa de protoplasma celular, cromosomas y otros orgánulos, por lo que se alteran las relaciones entre el núcleo y el plasma; Para dividirse, una célula debe alcanzar un determinado peso y volumen característico de las células de un tejido determinado;
- duplicación de cromosomas;
- Secreción de sustancias especiales por los cromosomas y otros orgánulos celulares que estimulan la división celular.
El mecanismo de divergencia cromosómica hacia los polos en la anafase de la mitosis tampoco está claro. Los filamentos del huso, que representan filamentos de proteínas organizados y orientados por centriolos y centrómeros, parecen desempeñar un papel activo en este proceso.
La naturaleza de la mitosis, como ya hemos dicho, varía según el tipo y estado funcional telas. Las células de diferentes tejidos se caracterizan por diferentes tipos de mitosis. En el tipo de mitosis descrito, la división celular se produce de manera igual y simétrica. Como resultado de la mitosis simétrica, las células hermanas son hereditariamente equivalentes tanto en términos de genes nucleares como de citoplasma. Sin embargo, además de la simétrica, existen otros tipos de mitosis, a saber: mitosis asimétrica, mitosis con citocinesis retardada, división de células multinucleadas (división de sincitios), amitosis, endomitosis, endorreproducción y politenia.
En el caso de la mitosis asimétrica, las células hermanas son desiguales en tamaño, cantidad de citoplasma y también en relación con su destino futuro. Un ejemplo de esto es el tamaño desigual de las células hermanas (hijas) del neuroblasto del saltamontes, huevos de animales durante la maduración y durante la fragmentación en espiral; cuando los núcleos de los granos de polen se dividen, una de las células hijas puede seguir dividiéndose, la otra no, etc.
La mitosis con citocinesis retardada se caracteriza por el hecho de que el núcleo celular se divide muchas veces y solo entonces se divide el cuerpo celular. Como resultado de esta división se forman células multinucleadas como el sincitio. Un ejemplo de esto es la formación de células de endospermo y la producción de esporas.
Amitosis llamada fisión nuclear directa sin la formación de figuras de fisión. En este caso, la división del núcleo se produce “entrelazándolo” en dos partes; a veces se forman varios núcleos a la vez a partir de un núcleo (fragmentación). La amitosis ocurre constantemente en las células de varios tejidos especializados y patológicos, por ejemplo en tumores cancerosos. Se puede observar bajo la influencia de diversos agentes dañinos (radiaciones ionizantes y altas temperaturas).
endomitosis Se llama así al proceso en el que se duplica la fisión nuclear. En este caso, los cromosomas, como es habitual, se reproducen en interfase, pero su divergencia posterior se produce dentro del núcleo con preservación de la envoltura nuclear y sin la formación de un huso de acromatina. En algunos casos, aunque la membrana nuclear se disuelve, los cromosomas no divergen hacia los polos, como resultado de lo cual el número de cromosomas en la célula se multiplica incluso varias decenas de veces. La endomitosis ocurre en células de diversos tejidos tanto de plantas como de animales. Por ejemplo, A.A. Prokofieva-Belgovskaya demostró que a través de la endomitosis en las células de tejidos especializados: en la hipodermis del cíclope, el cuerpo graso, el epitelio peritoneal y otros tejidos de la potra (Stenobothrus), el conjunto de cromosomas puede aumentar 10 veces. . Este aumento en el número de cromosomas está asociado con características funcionales tejido diferenciado.
Durante la politenia, el número de hebras cromosómicas se multiplica: después de la reduplicación en toda su longitud, no divergen y permanecen adyacentes entre sí. En este caso, el número de hilos cromosómicos dentro de un cromosoma se multiplica, como resultado, el diámetro de los cromosomas aumenta notablemente. El número de hilos tan finos en un cromosoma politeno puede alcanzar entre 1000 y 2000. En este caso se forman los llamados cromosomas gigantes. Con la politenia, todas las fases del ciclo mitótico desaparecen, excepto la principal: la reproducción de las hebras primarias del cromosoma. El fenómeno de la politenia se observa en las células de varios tejidos diferenciados, por ejemplo, en el tejido de las glándulas salivales de los dípteros, en las células de algunas plantas y protozoos.
A veces hay una duplicación de uno o más cromosomas sin ninguna transformación nuclear; este fenómeno se llama endorreproducción.
Entonces, todas las fases de la mitosis celular que componen el ciclo mitótico son obligatorias solo para un proceso típico.
En algunos casos, principalmente en tejidos diferenciados, el ciclo mitótico sufre cambios. Las células de dichos tejidos han perdido la capacidad de reproducirse en todo el organismo y la actividad metabólica de su núcleo se adapta a la función del tejido socializado.
Las células embrionarias y meristemáticas que no han perdido la función de reproducir todo el organismo y pertenecen a tejidos indiferenciados conservan Ciclo completo mitosis, en la que se basa la reproducción asexual y vegetativa.
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Compañeros de clase
Tema de la lección. División celular. Mitosis
El propósito de la lección: caracterizar el método principal de división de las células eucariotas: la mitosis, revelar las características de cada fase de la mitosis y crear una idea de la amitosis.
Tareas:
- formar conocimientos sobre la importancia de la división para el crecimiento, desarrollo, reproducción de la célula y del organismo en su conjunto; considere el mecanismo de la mitosis;
- caracterizar las principales etapas del ciclo celular y mitótico;
- mejorar las habilidades para trabajar con un microscopio;
- Identificar el significado biológico de la mitosis.
Recursos: computadora, microscopios, portaobjetos “Mitosis en células de raíz de cebolla”, pizarra interactiva, presentación multimedia “División celular. Mitosis”, disco – “taller de laboratorio Biología grados 6-11”, video “Etapas de la Mitosis”, manual dinámico “Mitosis”.
Pasos de la lección
1. Momento organizativo.
Establecer el objetivo de la lección, definir el problema y el tema de la lección.
En el momento del nacimiento, un niño pesa en promedio entre 3 y 3,5 kg y mide unos 50 cm, un cachorro de oso pardo, cuyos padres alcanzan un peso de 200 kg o más, no pesa más de 500 gy un pequeño El canguro pesa menos de 1 gramo. Un hermoso cisne crece a partir de un polluelo gris y discreto, un ágil renacuajo se convierte en un sapo tranquilo y una bellota plantada cerca de la casa se convierte en un enorme roble, que cien años después deleita a las nuevas generaciones con su belleza.
Pregunta problemática. ¿Qué procesos hacen posibles todos estos cambios? (Diapositiva 1)
Todos estos cambios son posibles debido a la capacidad de los organismos para crecer y desarrollarse. El árbol no se convertirá en semilla, el pez no volverá al huevo: los procesos de crecimiento y desarrollo son irreversibles. Estas dos propiedades de la materia viva están indisolublemente ligadas entre sí y se basan en la capacidad de la célula para dividirse y especializarse. . ¿Cuál es el tema de la lección? (Diapositiva 2)
Tema de la lección: “División celular. Mitosis” (Diapositiva 3)
Para comenzar a estudiar un tema nuevo, debemos recordar el material estudiado previamente (Diapositivas 4,5,6)
2. Estudiar material nuevo.
TIPOS DE DIVISIÓN CELULAR (Diapositiva 7)
Una de las disposiciones de la teoría celular se basa en la conclusión del científico alemán Rudolf Virchow: "Cada célula proviene de otra célula". Esto marcó el comienzo del estudio de los procesos de división celular, cuyos principios fundamentales se identificaron a finales del siglo XIX.
La reproducción es una de las propiedades más importantes de los organismos vivos. Todos los organismos vivos, sin excepción, son capaces de reproducirse, desde las bacterias hasta los mamíferos. Métodos de reproducción varios organismos Pueden diferir mucho entre sí, pero la base de cualquier tipo de reproducción es la división celular. La vida útil de un organismo multicelular excede la vida útil de la mayoría de sus células constituyentes. Por lo tanto, las células nerviosas dejan de dividirse incluso durante desarrollo intrauterino. Una vez formadas, las células ya no se dividen para formar células estriadas transversalmente. Tejido muscular en animales y tejidos de almacenamiento en plantas. Los organismos multicelulares crecen, se desarrollan, renuevan células y tejidos, incluso partes del cuerpo (Recuerde la regeneración) Se sabe que las células envejecen y mueren. Por ejemplo, las células del hígado viven 18 meses, los glóbulos rojos, 4 meses, el epitelio intestinal, 1 o 2 días (alrededor de 70 mil millones mueren cada día).
células epiteliales intestinales y 2 mil millones de glóbulos rojos). Esto significa que las células del cuerpo se renuevan constantemente. También se sabe que, en promedio, las células se renuevan una vez cada 7 años. Por lo tanto, casi todas las células de los organismos multicelulares deben dividirse para reemplazar las células moribundas. Todas las células nuevas surgen por división de una célula existente.
AMITOSIS. División directa del núcleo en interfase por constricción sin formación de huso (los cromosomas generalmente son indistinguibles en un microscopio óptico). Esta división ocurre en organismos unicelulares (por ejemplo, los grandes núcleos poliploides de ciliados se dividen por amitosis), así como en algunas células altamente especializadas de plantas y animales con actividad fisiológica debilitada, degeneradas, condenadas a muerte o en diversas condiciones. procesos patológicos, como crecimiento maligno, inflamación, etc. Después de la amitosis, la célula no puede entrar en la división mitótica.
La MITOSIS (del griego Mitos - hilo), división indirecta, es el principal método de división de las células eucariotas. La mitosis es el proceso de división celular en el que las células hijas reciben material genético idéntico al contenido en la célula madre.
La MEIOSIS (fisión indirecta) es manera especial División celular, que resulta en una reducción (disminución) del número de cromosomas a la mitad. Durante la meiosis se producen dos divisiones celulares y de una célula diploide(2n2c) se forman cuatro células germinales haploides (nc). Durante el proceso posterior de fertilización (fusión de gametos), el organismo de la nueva generación volverá a recibir un conjunto diploide de cromosomas, es decir, el cariotipo de los organismos de una especie determinada permanece constante a lo largo de varias generaciones.
Conclusión: Existen tres tipos de división celular, gracias a los cuales los organismos crecen, se desarrollan y se reproducen (amitosis, mitosis, meiosis).
La mitosis es el principal método de división celular.
La mitosis (del griego mitos - hilo) es una división celular indirecta. Garantiza una transmisión uniforme de información hereditaria desde la célula madre a dos células hijas.
Es gracias a este tipo de división celular que se forman casi todas las células de un organismo multicelular.
El ciclo mitótico (celular) consta de una etapa preparatoria (interfase) y la división misma: la mitosis (profase, metafase, anafase y telofase).
Características de la mitosis.
Para estudiar el tema trabajaremos en parejas.
EJERCICIO 1.
1. Estudiar las características de la primera fase de la mitosis: la profase.
2. Escribe las características de la profase en tu cuaderno después de discutir la respuesta. (Diapositiva 9)
TAREA 2.
1. Estudiar las características de la segunda fase de la mitosis: la metafase.
2. Escribe las características de la metafase en tu cuaderno después de discutir la respuesta. (Diapositiva 10)
TAREA 3.
1. Estudiar las características de la tercera fase de la mitosis: la anafase.
2. Anota las características de la anafase en tu cuaderno después de discutir la respuesta. (Diapositiva 11)
TAREA 4.
1. Estudiar las características de la cuarta fase de la mitosis: la telofase.
2. Escribe las características de la telofase en tu cuaderno después de discutir la respuesta. (Diapositiva 12)
¡Tipo! Ahora se les presentará el vídeo “MITOSIS”. Debe revisarlo detenidamente y luego completar la tarea. (Diapositiva 12)
EJERCICIO. Determinar y anotar los nombres de la fase correspondiente a su descripción. (Diapositiva 13)
3. Consolidación del material estudiado.
TRABAJO DE LABORATORIO N° 5.(Diapositiva 14,15)
Tema: “Mitosis en células de raíz de cebolla”.
Objetivo: Estudiar el proceso de mitosis en las células de la raíz de cebolla.
Equipo: microscopios ópticos, portaobjetos “Mitosis en células de raíz de cebolla”.
Progreso
1. Examine el microobjeto terminado, si es posible, encuentre células en todas las etapas de la mitosis.
2. Compare la imagen del microscopio con la microfotografía en la presentación de la lección (diapositiva).
3. Determinar el conjunto de cromosomas en cada fase de la mitosis.
4. Describe las características de cada etapa observada de la mitosis.
5. Saque una conclusión sobre el papel de la mitosis.
Preguntas para la consolidación.(Diapositiva 16, 17, 18)
1. La masa total de todas las moléculas de ADN en 46 cromosomas de una célula somática humana es de 6 a 10"9 mg. ¿Cuál será la masa de las moléculas de ADN en: a) metafase de la mitosis; b) telofase de la mitosis?
2. Considere si las condiciones podrían ambiente influyen en el proceso de mitosis. ¿Qué consecuencias puede tener esto para el organismo?
3. ¿Por qué durante la mitosis se forman células hijas con un conjunto de cromosomas igual al conjunto de cromosomas de la célula madre? ¿Qué significa esto en la vida de los organismos?
4. Considere si las condiciones ambientales pueden afectar el proceso de mitosis. ¿Qué consecuencias puede tener esto para el organismo?
5. ¿Por qué durante la mitosis se forman células hijas con un conjunto de cromosomas igual al conjunto de cromosomas de la célula madre? ¿Qué significa esto en la vida de los organismos?
Al final de la lección, se resumen los resultados.
La mitosis es muy proceso significativo, los científicos dedicaron mucho esfuerzo y tiempo a comprender todas las características de este proceso. Por ejemplo, se ha descubierto que la mitosis en células vegetales y animales se produce con determinadas diferencias, y que existen factores que inciden negativamente en su progreso.
Además, en la literatura se puede ver otra forma de división: directa o amitosis. Trabajar con literatura adicional.
Grupo 1: tarea “Amitosis”
Seleccione puntos de “referencia” del texto, es decir En 4-5 posiciones se indican los principales signos de amitosis. “La mitosis es el tipo de división celular más común, pero no el único. En casi todos los eucariotas se produce la llamada división nuclear directa o amitosis. Durante la amitosis no se produce la condensación cromosómica y no se forma un huso, y el núcleo se divide por constricción o fragmentación, permaneciendo en un estado de interfase. La citocinesis siempre sigue a la división nuclear, lo que da como resultado la formación de una célula multinucleada. La división amitótica es característica de las células que completan el desarrollo: epiteliales moribundas, células foliculares de los ovarios... La amitosis también ocurre en procesos patológicos: inflamación, neoplasma maligno... después de esto, las células no son capaces de realizar división mitótica”.
Grupo 2: tarea “trastorno de mitosis”
Hacer pares lógicos: tipo de impacto – consecuencias.
“El curso correcto de la mitosis puede verse alterado por varios factores externos: dosis altas radiación, algunos productos químicos. Por ejemplo, bajo la influencia rayos X El ADN de un cromosoma puede romperse y los cromosomas también se rompen. Estos cromosomas no pueden moverse, por ejemplo, en anafase. Alguno sustancias químicas, no característicos de los organismos vivos (alcoholes, fenoles) alteran la consistencia de los procesos mitóticos. Algunos cromosomas se mueven más rápido, otros más lento. Es posible que algunos de ellos no estén incluidos en ningún kernel secundario. Existen sustancias que previenen la formación de filamentos del huso. Se llaman citostáticos, por ejemplo, colchicina y colcemid. Al influir en la célula, se puede detener la división en la etapa de prometafase. Como resultado de este efecto, aparece un doble juego de cromosomas en el núcleo".
Conclusiones.(Diapositiva 19)
Hoy la lección estuvo dedicada al proceso más importante: la mitosis. Dedicamos suficiente tiempo al proceso en sí, sus características y problemas. Lo más importante es que este proceso asegura la estabilidad genética de la especie, así como los procesos de regeneración, crecimiento y reproducción asexual (vegetativa). El proceso es complejo, de varias etapas y muy sensible a los factores ambientales.
Tarea.
1. Estudio § 29
2. Completa la tabla “Ciclo celular mitótico”
Explique qué determina la cantidad de cromosomas en el ADN en las diferentes etapas de la mitosis.
ciclo celular mitótico
Es un proceso continuo, cada etapa del cual pasa imperceptiblemente a la siguiente. Hay cuatro etapas de la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase (Fig. 1). Cuando se estudia la mitosis, la atención se centra principalmente en el comportamiento de los cromosomas.
Profase . Al comienzo de la primera etapa de la mitosis, la profase, las células conservan la misma apariencia que en la interfase, solo el núcleo aumenta notablemente de tamaño y aparecen cromosomas en él. En esta fase, está claro que cada cromosoma consta de dos cromátidas, retorcidas en espiral entre sí. Las cromátidas se acortan y espesan como resultado del proceso de espiralización interna. Comienza a emerger una región del cromosoma menos condensada y de color débil: el centrómero, que conecta dos cromátidas y está ubicado en un lugar estrictamente definido en cada cromosoma.
Durante la profase, los nucléolos se desintegran gradualmente: la membrana nuclear también se destruye y los cromosomas acaban en el citoplasma. En la profase tardía (prometafase), el aparato mitótico de la célula se forma intensamente. En este momento, el centríolo se divide y los centríolos hijos se dispersan hacia los extremos opuestos de la célula. Desde cada centríolo se extienden filamentos finos en forma de rayos; Los filamentos del huso se forman entre los centríolos. Hay dos tipos de filamentos: los filamentos que tiran del huso, unidos a los centrómeros de los cromosomas, y los filamentos de soporte, que conectan los polos de la célula.
Cuando la contracción de los cromosomas alcanza su máxima extensión, se convierten en cuerpos cortos en forma de bastón y se dirigen al plano ecuatorial de la célula.
metafase . En la metafase, los cromosomas se sitúan completamente en el plano ecuatorial de la célula, formando la llamada metafase o placa ecuatorial. El centrómero de cada cromosoma, que mantiene unidas ambas cromátidas, está ubicado estrictamente en el ecuador de la célula, y los brazos de los cromosomas se extienden más o menos paralelos a los hilos del huso.
En la metafase, la forma y estructura de cada cromosoma se revela claramente, finaliza la formación del aparato mitótico y se produce la unión de los hilos de tracción a los centrómeros. Al final de la metafase, se produce la división simultánea de todos los cromosomas de una célula determinada (y las cromátidas se convierten en dos cromosomas hijos completamente separados).
Anafase. Inmediatamente después de la división del centrómero, las cromátidas se repelen y se mueven hacia polos opuestos de la célula. Todas las cromátidas comienzan a moverse hacia los polos simultáneamente. Los centrómeros juegan un papel importante en el movimiento orientado de las cromátidas. En anafase, las cromátidas se llaman cromosomas hermanos.
El movimiento de los cromosomas hermanos en anafase se produce mediante la interacción de dos procesos: contracción de los hilos de tracción y elongación de los hilos de soporte del huso mitótico.
Telofase. Al comienzo de la telofase finaliza el movimiento de los cromosomas hermanos y se concentran en los polos de la célula en forma de formaciones compactas y coágulos. Los cromosomas se desvían y pierden su aparente individualidad. Se forma una envoltura nuclear alrededor de cada núcleo hijo; Los nucléolos se restauran en la misma cantidad que en la célula madre. Esto completa la división nuclear (cariocinesis) y la formación de membrana celular. Simultáneamente con la formación de núcleos hijos en la telofase, se produce la división de todo el contenido de la célula madre original o citocinesis.
Cuando una célula se divide, aparece una constricción o surco en su superficie cerca del ecuador. Profundiza gradualmente y divide el citoplasma en
dos células hijas, cada una de las cuales tiene un núcleo.
Durante el proceso de mitosis, de una célula madre surgen dos células hijas que contienen el mismo conjunto de cromosomas que la célula original.
Figura 1. Diagrama de mitosis
Importancia biológica de la mitosis. . El principal significado biológico de la mitosis es la distribución precisa de los cromosomas entre dos células hijas. El proceso mitótico regular y ordenado asegura la transferencia de información genética a cada uno de los núcleos hijos. Como resultado, cada célula hija contiene información genética sobre todas las características del organismo.
La meiosis es una división especial del núcleo, que termina con la formación de una tétrada, es decir, cuatro células con un conjunto haploide de cromosomas. Las células sexuales se dividen por meiosis.
La meiosis consta de dos divisiones celulares en las que el número de cromosomas se reduce a la mitad, de modo que los gametos reciben la mitad de cromosomas que el resto de células del cuerpo. Cuando dos gametos se unen durante la fertilización, se restablece la cantidad normal de cromosomas. La disminución del número de cromosomas durante la meiosis no se produce de forma aleatoria, sino de forma bastante natural: los miembros de cada par de cromosomas se dispersan en diferentes células hijas. Como resultado, cada gameto contiene un cromosoma de cada par. Esto se logra mediante la unión por pares de cromosomas similares u homólogos (son idénticos en tamaño y forma y contienen genes similares) y la posterior divergencia de los miembros del par, cada uno de los cuales va a uno de los polos. Durante la convergencia de cromosomas homólogos, puede ocurrir un entrecruzamiento, es decir. intercambio mutuo de genes entre cromosomas homólogos, lo que aumenta el nivel de variabilidad combinativa.
En la meiosis, se producen una serie de procesos que son importantes en la herencia de rasgos: 1) reducción: reducir a la mitad el número de cromosomas en las células; 2) conjugación de cromosomas homólogos; 3) cruzar; 4) divergencia aleatoria de cromosomas en células.
La meiosis consta de dos divisiones sucesivas: la primera, que da como resultado la formación de un núcleo con un conjunto haploide de cromosomas, se llama reducción; la segunda división se llama ecuacional y se desarrolla como mitosis. En cada uno de ellos se distinguen profase, metafase, anafase y telofase (Fig. 2). Las fases de la primera división generalmente se designan con el número Ι, la segunda - P. Entre las divisiones Ι y P, la célula se encuentra en un estado de intercinesis (del latín inter - entre + gr. kinesis - movimiento). A diferencia de la interfase, en la intercinesis el ADN no se replica y el material cromosómico no se duplica.
Figura 2. Diagrama de meiosis
División de reducción
Profase I
Fase de la meiosis durante la cual ocurren transformaciones estructurales complejas del material cromosómico. Es más largo y consta de varias etapas sucesivas, cada una de las cuales tiene sus propias propiedades distintivas:
– leptoteno – etapa de leptonema (conexión de hilos). Las hebras individuales, los cromosomas, se denominan monovalentes. Los cromosomas de la meiosis son más largos y delgados que los cromosomas de la etapa más temprana de la mitosis;
– cigoteno – etapa de cigonema (conexión de hilos). Se produce la conjugación, o sinapsis (unión en pares), de cromosomas homólogos, y este proceso se lleva a cabo no solo entre cromosomas homólogos, sino entre puntos individuales de homólogos exactamente correspondientes. Como resultado de la conjugación, se forman bivalentes (complejos de cromosomas homólogos conectados en pares), cuyo número corresponde al conjunto haploide de cromosomas.
La sinapsis se produce desde los extremos de los cromosomas, por lo que las ubicaciones de los genes homólogos en un cromosoma u otro coinciden. Dado que los cromosomas se duplican, hay cuatro cromátidas en el bivalente, cada una de las cuales resulta ser un cromosoma.
– paquiteno – etapa de paquinema (filamentos gruesos). Las dimensiones del núcleo y del nucléolo aumentan, los bivalentes se acortan y engrosan. La conexión de los homólogos se vuelve tan estrecha que es difícil distinguir dos cromosomas separados. En esta etapa se produce el entrecruzamiento o cruce de cromosomas;
– diploteno – etapa de diplonema (doble cadena) o etapa de cuatro cromátidas. Cada uno de los cromosomas homólogos del bivalente se divide en dos cromátidas, de modo que el bivalente contiene cuatro cromátidas. Aunque las tétradas de cromátidas se alejan unas de otras en algunos lugares, están en estrecho contacto en otros lugares. En este caso, las cromátidas de diferentes cromosomas forman figuras en forma de X llamadas quiasmas. La presencia de un quiasma mantiene unidos a los monovalentes.
Simultáneamente con el continuo acortamiento y, en consecuencia, el engrosamiento de los cromosomas bivalentes, se produce su repulsión mutua (divergencia). La conexión se conserva sólo en el plano de decusación, en los quiasmas. Se completa el intercambio de regiones homólogas de cromátidas;
– La diacinesis se caracteriza por un acortamiento máximo de los cromosomas diplotenos. Los bivalentes de cromosomas homólogos se extienden hasta la periferia del núcleo, por lo que son fáciles de contar. La envoltura nuclear se fragmenta y los nucléolos desaparecen. Esto completa la profase 1.
Metafase I
– comienza desde el momento en que desaparece la membrana nuclear. Se completa la formación del huso mitótico, los bivalentes se ubican en el citoplasma en el plano ecuatorial. Los centrómeros cromosómicos se unen al huso mitótico, pero no se dividen.
Anafase I
– caracterizado por la completa disolución de la relación entre los cromosomas homólogos, su repulsión entre sí y su divergencia hacia diferentes polos.
Tenga en cuenta que durante la mitosis, los cromosomas de una sola cromátida divergieron hacia los polos, cada uno de los cuales consta de dos cromátidas.
Por tanto, es durante la anafase cuando se produce la reducción: la preservación del número de cromosomas.
Telofase I
– tiene una duración muy corta y está poco separada de la fase anterior. En la telofase 1 se forman dos núcleos hijos.
intercinesis
Este es un breve estado de reposo entre 1 y 2 divisiones. Los cromosomas están débilmente despiralizados, la replicación del ADN no se produce, ya que cada cromosoma ya consta de dos cromátidas. Después de la intercinesis, comienza la segunda división.
La triple división se produce en ambas células hijas de la misma forma que en la mitosis.
Profase P
En los núcleos de las células, los cromosomas son claramente visibles, cada uno de los cuales consta de dos cromátidas conectadas por un centrómero. Parecen hilos bastante delgados ubicados a lo largo de la periferia del núcleo. Al final de la profase P, la envoltura nuclear se fragmenta.
Metafase P
En cada celda se completa la formación del huso de división. Los cromosomas se encuentran a lo largo del ecuador. Las hebras del huso están unidas a los centrómeros de los cromosomas.
Anafase P
Los centrómeros se dividen y las cromátidas suelen moverse rápidamente hacia los polos opuestos de la célula.
Telofase P
Los cromosomas hermanos se concentran en los polos celulares y se desspiralizan. Se forman el núcleo y la membrana celular. La meiosis finaliza con la formación de cuatro células con un conjunto de cromosomas haploides.
Importancia biológica de la meiosis.
Al igual que la mitosis, la meiosis asegura la distribución precisa del material genético en las células hijas. Pero, a diferencia de la mitosis, la meiosis es un medio para aumentar el nivel de variabilidad combinativa, lo que se explica por dos razones: 1) en las células se produce una combinación libre y aleatoria de cromosomas; 2) entrecruzamiento, que conduce al surgimiento de nuevas combinaciones de genes dentro de los cromosomas.
En cada generación posterior de células en división, como resultado de las razones anteriores, se forman nuevas combinaciones de genes en los gametos, y cuando los animales se reproducen, se forman nuevas combinaciones de genes de los padres en su descendencia. Esto cada vez abre nuevas posibilidades para la acción de la selección y la creación de formas genéticamente diferentes, lo que permite que un grupo de animales exista en condiciones ambientales variables.
Así, la meiosis resulta ser un medio de adaptación genética, aumentando la fiabilidad de la existencia de los individuos a lo largo de generaciones.
La división celular es el punto central de la reproducción.
Durante el proceso de división, de una célula surgen dos células. A partir de la asimilación de sustancias orgánicas e inorgánicas, una célula crea su propia célula con una estructura y funciones características.
En la división celular se pueden observar dos momentos principales: división nuclear - mitosis y división citoplasmática - citocinesis o citotomía. La principal atención de los genetistas todavía se centra en la mitosis, ya que, desde el punto de vista de la teoría cromosómica, el núcleo se considera un "órgano" de la herencia.
Durante el proceso de mitosis ocurre:
- duplicación de la sustancia cromosómica;
- cambios en el estado físico y organización química de los cromosomas;
- divergencia de los cromosomas hijos, o más bien hermanos, hacia los polos de la célula;
- posterior división del citoplasma y restauración completa de dos nuevos núcleos en células hermanas.
Así, en la mitosis se establece todo el ciclo de vida de los genes nucleares: duplicación, distribución y funcionamiento; Como resultado de la finalización del ciclo mitótico, las células hermanas terminan con la misma "herencia".
Durante la división, el núcleo celular pasa por cinco etapas sucesivas: interfase, profase, metafase, anafase y telofase; Algunos citólogos identifican otra sexta etapa: la prometafase.
Entre dos divisiones celulares sucesivas, el núcleo se encuentra en la etapa de interfase. Durante este período, el núcleo, durante la fijación y la tinción, tiene una estructura de malla formada al teñir hilos finos, que en la siguiente fase se forman en cromosomas. Aunque la interfase se llama de manera diferente fase de un núcleo en reposo, en el propio cuerpo, los procesos metabólicos en el núcleo durante este período ocurren con mayor actividad.
La profase es la primera etapa de preparación del núcleo para la división. En la profase, la estructura reticulada del núcleo se convierte gradualmente en hebras cromosómicas. Desde la profase más temprana, incluso con un microscopio óptico, se puede observar la naturaleza dual de los cromosomas. Esto sugiere que en el núcleo es en la interfase temprana o tardía donde ocurre el proceso más importante de mitosis: la duplicación o reduplicación de los cromosomas, en el que cada uno de los cromosomas maternos construye uno similar: uno hijo. Como resultado, cada cromosoma aparece duplicado longitudinalmente. Sin embargo, estas mitades de los cromosomas, que se llaman cromátidas hermanas, no divergen en la profase, ya que están unidos por un área común: el centrómero; la región centromérica se divide más tarde. En la profase, los cromosomas sufren un proceso de torsión a lo largo de su eje, lo que conduce a su acortamiento y engrosamiento. Cabe destacar que en la profase, cada cromosoma de la cariolinfa se ubica de forma aleatoria.
En las células animales, incluso en la telofase tardía o en la interfase muy temprana, se produce la duplicación del centríolo, después de lo cual, en la profase, los centríolos hijos comienzan a converger hacia los polos y las formaciones de la astrosfera y el huso, llamadas el nuevo aparato. Al mismo tiempo, los nucléolos se disuelven. Un signo significativo del final de la profase es la disolución de la membrana nuclear, como resultado de lo cual los cromosomas se encuentran en la masa general de citoplasma y carioplasma, que ahora forman mixoplasma. Esto termina la profase; la célula entra en metafase.
Recientemente, entre la profase y la metafase, los investigadores han comenzado a distinguir una etapa intermedia llamada prometafase. La prometafase se caracteriza por la disolución y desaparición de la membrana nuclear y el movimiento de los cromosomas hacia el plano ecuatorial de la célula. Pero en este momento aún no se ha completado la formación del huso de acromatina.
metafase Se llama etapa de finalización de la disposición de los cromosomas en el ecuador del huso. La disposición característica de los cromosomas en el plano ecuatorial se denomina placa ecuatorial o metafase. La disposición de los cromosomas entre sí es aleatoria. En la metafase, el número y la forma de los cromosomas se revelan claramente, especialmente al examinar la placa ecuatorial desde los polos de la división celular. El huso de acromatina está completamente formado: los filamentos del huso adquieren una consistencia más densa que el resto del citoplasma y se unen a la región centromérica del cromosoma. El citoplasma de la célula durante este período tiene la viscosidad más baja.
Anafase Se llama siguiente fase de la mitosis, en la que se dividen las cromátidas, que ahora pueden denominarse cromosomas hermanos o hijos, y divergen hacia los polos. En este caso, en primer lugar, las regiones centroméricas se repelen entre sí y luego los propios cromosomas divergen hacia los polos. Hay que decir que la divergencia de los cromosomas en la anafase comienza simultáneamente, "como por orden", y termina muy rápidamente.
Durante la telofase, los cromosomas hijos forman espirales y pierden su aparente individualidad. Se forman la capa central y el núcleo mismo. El núcleo se reconstruye en orden inverso a los cambios que sufrió en la profase. Al final, los nucléolos (o nucléolos) también se restauran, y en la misma cantidad que estaban presentes en los núcleos originales. El número de nucléolos es característico de cada tipo de célula.
Al mismo tiempo comienza la división simétrica del cuerpo celular. Los núcleos de las células hijas entran en el estado de interfase.
La figura de arriba muestra un diagrama de citocinesis en células animales y vegetales. En una célula animal, la división se produce entrelazando el citoplasma de la célula madre. En una célula vegetal, se produce la formación de un tabique celular con áreas de placas de huso, formando un tabique llamado fragmoplasto en el plano ecuatorial. Esto pone fin al ciclo mitótico. Su duración aparentemente depende del tipo de tejido, del estado fisiológico del cuerpo, de factores externos (temperatura, condiciones de luz) y dura de 30 minutos a 3 horas. Según diversos autores, la velocidad de paso de las distintas fases es variable.
Tanto los factores ambientales internos como externos que actúan sobre el crecimiento del organismo y su estado funcional afectan la duración de la división celular y sus fases individuales. Dado que el núcleo juega un papel muy importante en los procesos metabólicos de la célula, es natural creer que la duración de las fases mitóticas puede variar de acuerdo con el estado funcional del tejido del órgano. Por ejemplo, se ha establecido que durante el reposo y el sueño de los animales, la actividad mitótica de varios tejidos es mucho mayor que durante la vigilia. En varios animales, la frecuencia de las divisiones celulares disminuye con la luz y aumenta en la oscuridad. También se supone que las hormonas influyen en la actividad mitótica de la célula.
Las razones que determinan la disposición de una célula a dividirse aún no están claras. Hay razones para sugerir varias razones:
- duplicar la masa de protoplasma celular, cromosomas y otros orgánulos, por lo que se alteran las relaciones entre el núcleo y el plasma; Para dividirse, una célula debe alcanzar un determinado peso y volumen característico de las células de un tejido determinado;
- duplicación de cromosomas;
- Secreción de sustancias especiales por los cromosomas y otros orgánulos celulares que estimulan la división celular.
El mecanismo de divergencia cromosómica hacia los polos en la anafase de la mitosis tampoco está claro. Los filamentos del huso, que representan filamentos de proteínas organizados y orientados por centriolos y centrómeros, parecen desempeñar un papel activo en este proceso.
La naturaleza de la mitosis, como ya hemos dicho, varía según el tipo y estado funcional del tejido. Las células de diferentes tejidos se caracterizan por diferentes tipos de mitosis. En el tipo de mitosis descrito, la división celular se produce de manera igual y simétrica. Como resultado de la mitosis simétrica, las células hermanas son hereditariamente equivalentes tanto en términos de genes nucleares como de citoplasma. Sin embargo, además de la simétrica, existen otros tipos de mitosis, a saber: mitosis asimétrica, mitosis con citocinesis retardada, división de células multinucleadas (división de sincitios), amitosis, endomitosis, endorreproducción y politenia.
En el caso de la mitosis asimétrica, las células hermanas son desiguales en tamaño, cantidad de citoplasma y también en relación con su destino futuro. Un ejemplo de esto es el tamaño desigual de las células hermanas (hijas) del neuroblasto del saltamontes, huevos de animales durante la maduración y durante la fragmentación en espiral; cuando los núcleos de los granos de polen se dividen, una de las células hijas puede seguir dividiéndose, la otra no, etc.
La mitosis con citocinesis retardada se caracteriza por el hecho de que el núcleo celular se divide muchas veces y solo entonces se divide el cuerpo celular. Como resultado de esta división se forman células multinucleadas como el sincitio. Un ejemplo de esto es la formación de células de endospermo y la producción de esporas.
Amitosis llamada fisión nuclear directa sin la formación de figuras de fisión. En este caso, la división del núcleo se produce “entrelazándolo” en dos partes; a veces se forman varios núcleos a la vez a partir de un núcleo (fragmentación). La amitosis ocurre constantemente en las células de varios tejidos especializados y patológicos, por ejemplo, en los tumores cancerosos. Se puede observar bajo la influencia de diversos agentes dañinos (radiaciones ionizantes y altas temperaturas).
endomitosis Se llama así al proceso en el que se duplica la fisión nuclear. En este caso, los cromosomas, como es habitual, se reproducen en interfase, pero su divergencia posterior se produce dentro del núcleo con preservación de la envoltura nuclear y sin la formación de un huso de acromatina. En algunos casos, aunque la membrana nuclear se disuelve, los cromosomas no divergen hacia los polos, como resultado de lo cual el número de cromosomas en la célula se multiplica incluso varias decenas de veces. La endomitosis ocurre en células de diversos tejidos tanto de plantas como de animales. Por ejemplo, A.A. Prokofieva-Belgovskaya demostró que a través de la endomitosis en las células de tejidos especializados: en la hipodermis del cíclope, el cuerpo graso, el epitelio peritoneal y otros tejidos de la potra (Stenobothrus), el conjunto de cromosomas puede aumentar 10 veces. . Este aumento en el número de cromosomas está asociado con las características funcionales del tejido diferenciado.
Durante la politenia, el número de hebras cromosómicas se multiplica: después de la reduplicación en toda su longitud, no divergen y permanecen adyacentes entre sí. En este caso, el número de hilos cromosómicos dentro de un cromosoma se multiplica, como resultado, el diámetro de los cromosomas aumenta notablemente. El número de hilos tan finos en un cromosoma politeno puede alcanzar entre 1000 y 2000. En este caso se forman los llamados cromosomas gigantes. Con la politenia, todas las fases del ciclo mitótico desaparecen, excepto la principal: la reproducción de las hebras primarias del cromosoma. El fenómeno de la politenia se observa en las células de varios tejidos diferenciados, por ejemplo, en el tejido de las glándulas salivales de los dípteros, en las células de algunas plantas y protozoos.
A veces hay una duplicación de uno o más cromosomas sin ninguna transformación nuclear; este fenómeno se llama endorreproducción.
Entonces, todas las fases de la mitosis celular, sus componentes, son obligatorios solo para un proceso típico.
En algunos casos, principalmente en tejidos diferenciados, el ciclo mitótico sufre cambios. Las células de dichos tejidos han perdido la capacidad de reproducirse en todo el organismo y la actividad metabólica de su núcleo se adapta a la función del tejido socializado.
Las células embrionarias y meristemáticas, que no han perdido la función de reproducir todo el organismo y pertenecen a tejidos indiferenciados, conservan el ciclo completo de la mitosis, en el que se basa la reproducción asexual y vegetativa.
