La división celular mitótica se lleva a cabo como un estereotipo. Mitosis de células vegetales

División celular mitótica

El cachorro crece y aumenta de tamaño debido a la división de células somáticas llamadas mitosis. La mitosis no es división directa célula somática cuando ocurren cambios complejos en su núcleo y citoplasma. Después de la fertilización (ovogamia) de un óvulo por un espermatozoide (fusión o cópula de gametos), un cigoto(ooquiste) es un organismo nuevo que consta de una sola célula. El proceso de crecimiento y desarrollo de un nuevo organismo comienza desde el momento de la primera división mitótica de esta célula (materna), cuando de ella surgen dos células hijas (más precisamente, hermanas) completamente similares a ella, y continúa hasta la muerte.

Fig.1 Estructura celular

Durante el proceso de mitosis ocurre:

1- duplicación de la sustancia cromosómica;

2- cambiar condición física y organización química de los cromosomas;

3- divergencia de los cromosomas hermanos hacia los polos de la célula;

4- posterior división del citoplasma y recuperación completa dos núcleos en células nuevas.

Puesto en mitosis ciclo vital Genes nucleares: duplicación, distribución y funcionamiento. El periodo entre divisiones celulares se llama interfase, durante el cual en él tienen lugar procesos de vida activos y preparación para la próxima división. Todo el ciclo de cambios que ocurren en la célula.

de una división a otra se llama ciclo mitótico. Este último consta de dos períodos principales: la interfase y la propia mitosis.

Como resultado de la mitosis, una célula produce dos células con cromosomas idénticos. Por lo tanto, la mitosis asegura la continuidad y constancia del número y conjunto, es decir, la especificidad cualitativa de los cromosomas en generaciones sucesivas de células en división (ver Fig. 2).

En la interfase, el período entre dos divisiones celulares sucesivas, la replicación (autoduplicación o autoduplicación) del ADN ocurre en el núcleo y, por lo tanto, el número de cromosomas en la célula (la formación de cromátidas hermanas unidas por el centrómero, es decir , cuerpo que funciona como centro mecánico del cromosoma), así como la despiralización de este último.

En la metafase, o fase central de la división nuclear, un cromosoma que consta de dos cromátidas se convierte en dos cromosomas hijos.

Arroz. 2. Mitosis

1 - tres pares de cromosomas; 2 - replicación de cromosomas con formación de cromátidas hermanas conectadas en el centrómero; 3 - en los polos de la envoltura nuclear se ven centrosomas con rayos asterales, que se dirigen a la región centromérica de las cromátidas, alineadas a lo largo del ecuador, para separar los centrómeros de las cromátidas hermanas y moverlas a diferentes polos; 4 - despiralización de los cromosomas, restauración de la membrana nuclear y formación de un tabique celular con la formación de dos células hijas idénticas a la madre con exactamente el mismo número de cromosomas que en ella.

En la anafase, se produce la división y divergencia de los cromosomas hijos hacia los polos de la célula, es decir, se restablece su número adecuado. En la telofase, la etapa final de la división celular, los cromosomas adquieren la misma apariencia que antes del inicio de la división y la cantidad de ADN en cada núcleo hijo se reduce a la mitad en comparación con las etapas anteriores. Por tanto, ambas células hijas contienen cantidades iguales citoplasma y conjuntos idénticos de cromosomas y están listos para sufrir mitosis.

No todas las células somáticas del cuerpo se dividen constantemente. En curso desarrollo embriónico Se produce la diferenciación de órganos y tejidos, que se desarrollan a lo largo de su propio camino específico, determinado genéticamente. Por tanto, algunas células se convierten en células cerebrales, otras en células sanguíneas, etc. Además, algunas se dividen constantemente, mientras que otras sólo en una determinada etapa de desarrollo o si es necesario, siendo responsables, por ejemplo, de la regeneración.

procesos (restaurativos).

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:

1. duplicación de la sustancia cromosómica;
2. cambios en el estado físico y organización química de los cromosomas;
3. divergencia de los cromosomas hijos, o más bien hermanos, hacia los polos de la célula;
4. 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 profase estructura de malla el núcleo se convierte gradualmente en hilos cromosómicos. 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 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.

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.

La figura de arriba muestra un diagrama de citocinesis en células animales y vegetales. EN 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:

1. 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;
2. duplicación de cromosomas;
3. 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 Varios tipos mitosis En el tipo descrito de mitosis, 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 y, 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. glándulas salivales 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 Ciclo completo mitosis, en la que se basa la reproducción asexual y vegetativa.

Las células de un organismo multicelular son extremadamente diversas en las funciones que realizan. De acuerdo con su especialización, las células tienen diferentes duraciones vida. Por ejemplo, nervioso y células musculares despues de terminar periodo embrionario Los desarrollos dejan de dividirse y funcionan durante toda la vida del organismo. Células de otros tejidos - médula ósea, epidermis, epitelio intestino delgado- en el proceso de realizar su función, mueren rápidamente y son reemplazadas por otras nuevas como resultado de la reproducción celular continua.

Por tanto, el ciclo de vida de las células en los tejidos en renovación incluye funcionalmente trabajo activo y período de división. La división celular es la base del desarrollo y crecimiento de los organismos, su reproducción y también asegura la autorrenovación de los tejidos a lo largo de la vida del organismo y la restauración de su integridad después de un daño.

La forma más común de reproducción celular en los organismos vivos es división indirecta, o mitosis. La mitosis se caracteriza por transformaciones complejas del núcleo celular, acompañadas de la formación de estructuras cromosómicas específicas. Los cromosomas están constantemente presentes en la célula, pero durante el período entre dos divisiones (interfase) se encuentran en un estado despiralizado y, por lo tanto, no son visibles con un microscopio óptico. En la interfase se produce la preparación para la mitosis, que consiste principalmente en la duplicación (reduplicación) del ADN. El conjunto de procesos que ocurren durante la preparación de una célula para la división, así como durante la propia mitosis, se denomina ciclo mitótico. La figura muestra que una vez completada la división, la célula puede entrar en un período de preparación para la síntesis de ADN, designado por el símbolo G1. . En este momento, el ARN y las proteínas se sintetizan intensamente en la célula y aumenta la actividad de las enzimas implicadas en la síntesis del ADN. Luego, la célula comienza la síntesis de ADN. Las dos hélices de la antigua molécula de ADN se separan y cada una se convierte en una plantilla para la síntesis de nuevas cadenas de ADN. Como resultado, cada una de las dos moléculas hijas incluye necesariamente una hélice antigua y una nueva. La nueva molécula es absolutamente idéntica a la antigua. Esto tiene un profundo significado biológico: de esta manera se preserva la continuidad de la información genética a lo largo de innumerables generaciones de células.

La duración de la síntesis de ADN en diferentes células varía y oscila entre varios minutos en las bacterias y entre 6 y 12 horas en las células de los mamíferos. Después de completar la síntesis de ADN - fase S ciclo mitótico: la célula no comienza a dividirse inmediatamente. El período que va desde el final de la síntesis de ADN hasta el inicio de la mitosis se llama fase. G2. Durante este período, la célula completa su preparación para la mitosis: se acumula ATP, se sintetizan las proteínas del huso de acromatina y se duplican los centríolos.

El proceso de división celular mitótica en sí consta de cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.

EN profase el volumen del núcleo y de la célula en su conjunto aumenta, la célula se redondea, disminuye o se detiene actividad funcional(por ejemplo, movimiento ameboide en protozoos y leucocitos de animales superiores). A menudo desaparecen estructuras celulares específicas (cilios, etc.). Los centriolos divergen en pares hacia los polos, los cromosomas giran en espiral y, como resultado, se espesan y se vuelven visibles. Leer la información genética de las moléculas de ADN se vuelve imposible: la síntesis de ARN se detiene y el nucléolo desaparece. Los filamentos del huso de división se estiran entre los polos de la célula: se forma un aparato que asegura la divergencia de los cromosomas hacia los polos de la célula. A lo largo de la profase, los cromosomas continúan girando en espiral, volviéndose gruesos y cortos. Al final de la profase, la membrana nuclear se desintegra y los cromosomas aparecen dispersos aleatoriamente en el citoplasma.

EN metafase La espiralización de los cromosomas alcanza un máximo y los cromosomas acortados se precipitan hacia el ecuador de la célula, ubicado a la misma distancia de los polos. Se forma una placa ecuatorial o metafase. En esta etapa de la mitosis, la estructura de los cromosomas es claramente visible, es fácil contarlos y estudiar sus características individuales.

Cada cromosoma tiene una región de constricción primaria: el centrómero, al que se unen el hilo del huso y los brazos durante la mitosis. En la etapa de metafase, el cromosoma consta de dos cromátidas, conectadas entre sí solo en el centrómero.

Todas las células somáticas de cualquier organismo contienen un número estrictamente definido de cromosomas. En todos los organismos que pertenecen a la misma especie, el número de cromosomas en las células es el mismo: en una mosca doméstica - 12, en Drosophila - 8, en el maíz - 20, en las fresas - 56, en los cangrejos de río - 116, en los humanos - 46 , en chimpancés , cucaracha y pimiento - 48. Como puede verse, el número de cromosomas no depende del crecimiento de la organización y no siempre indica una relación filogenética. Por lo tanto, el número de cromosomas no constituye una característica específica de la especie: la totalidad de las características del conjunto de cromosomas (cariotipo), es decir, la forma, el tamaño y el número de cromosomas, es característica de una sola especie de planta o animal.

El número de cromosomas en las células somáticas siempre está emparejado. Esto se explica por el hecho de que en estas células hay dos cromosomas de la misma forma y tamaño: uno proviene del organismo paterno y el otro del organismo materno. Los cromosomas que son idénticos en forma y tamaño y portan los mismos genes se llaman homólogos. El conjunto de cromosomas de una célula somática, en el que cada cromosoma tiene un par, se llama doble, o conjunto diploide, y se denota por 2n. La cantidad de ADN correspondiente al conjunto diploide de cromosomas se denomina 2c. De cada par de cromosomas homólogos, solo uno ingresa a las células germinales, por lo que el conjunto cromosómico de gametos se llama soltero o haploide.

Estudiar los detalles de la estructura cromosómica de la placa en metafase es muy gran importancia para el diagnóstico de enfermedades humanas causadas por anomalías en la estructura de los cromosomas.

EN anafase la viscosidad del citoplasma disminuye, los centrómeros se separan y a partir de este momento las cromátidas se convierten en cromosomas independientes. Los hilos del huso unidos a los centrómeros tiran de los cromosomas hacia los polos de la célula, mientras que los brazos de los cromosomas siguen pasivamente al centrómero. Así, en la anafase, las cromátidas de los cromosomas duplicadas en la interfase divergen precisamente hacia los polos de la célula. En este momento, la célula contiene dos conjuntos diploides de cromosomas (4n4c).

En la etapa final - telofase - Los cromosomas se relajan y giran. La envoltura nuclear se forma a partir de las estructuras de membrana del citoplasma. En los animales, la célula se divide en dos más pequeñas mediante la formación de una constricción. En las plantas, la membrana citoplasmática surge en el centro de la célula y se extiende hacia la periferia, dividiendo la célula por la mitad. Después de la formación de la transversal. membrana citoplasmática Las células vegetales desarrollan una pared de celulosa. Así, a partir de una célula se forman dos células hijas, en las que la información hereditaria copia exactamente la información contenida en la célula madre. A partir de la primera división mitótica de un óvulo fertilizado (cigoto), todas las células hijas resultantes de la mitosis contienen el mismo conjunto de cromosomas y los mismos genes. Por tanto, la mitosis es un método de división celular que implica la distribución precisa del material genético entre las células hijas.

Como resultado de la mitosis, ambas células hijas reciben un conjunto diploide de cromosomas.

La mitosis es inhibida por la alta temperatura. dosis altas Radiaciones ionizantes, la acción de los venenos vegetales. Uno de estos venenos, la colchicina, se utiliza en citogenética: se puede utilizar para detener la mitosis en la etapa de metafase de la placa, lo que permite contar el número de cromosomas y darles a cada uno de ellos una característica individual, es decir, realizar cariotipo.

Mesa Ciclo mitótico y mitosis ( TL Bogdánov. Biología. Tareas y ejercicios. Una guía para aspirantes a universidades. M., 1991 )

		Proceso que ocurre en la célula.
Interfase (fase entre divisiones celulares)	Período presintético	Síntesis de proteínas. El ARN se sintetiza en moléculas de ADN despiralizadas.
	Periodo sintético	La síntesis de ADN es la autoduplicación de una molécula de ADN. Construcción de la segunda cromátida por la que pasa la molécula de ADN recién formada: se obtienen los cromosomas bicromátidos
	Período postsintético	Síntesis de proteínas, almacenamiento de energía, preparación para la división.
	Profase (primera fase de la división)	Los cromosomas bicromátidos giran en espiral, los nucléolos se disuelven, los centríolos se separan, la envoltura nuclear se disuelve y se forman los filamentos del huso.
Fases de la mitosis	Metafase (fase de acumulación de cromosomas)	Las hebras del huso están unidas a los centrómeros de los cromosomas; los cromosomas bicromátidos se concentran en el ecuador de la célula.
	Anafase (fase de segregación cromosómica)	Los centrómeros se dividen, los cromosomas monocromátidos son estirados por los filamentos del huso hacia los polos celulares.
	Telofase (fin de la fase de división)	Los cromosomas de una sola cromátida se desvían, se forma un nucléolo, se restaura la membrana nuclear, comienza a formarse una partición entre las células en el ecuador y los filamentos del huso se disuelven.

Características de la mitosis en plantas y animales.

Tiempo de uno a otro. Tiene lugar en dos etapas sucesivas: la interfase y la división misma. La duración de este proceso varía y depende del tipo de célula.

La interfase es el período entre dos divisiones celulares, el tiempo desde la última división hasta que la célula muere o pierde la capacidad de dividirse.

Durante este período, la célula crece y duplica su ADN, así como las mitocondrias y los plastidios. Otros también pasan por la interfase. compuestos orgánicos. El proceso de síntesis ocurre con mayor intensidad en el período sintético de la interfase. En este momento, las cromátidas nucleares se duplican, se acumula energía que se utilizará durante la división. También aumenta el número de orgánulos y centríolos celulares.

La interfase ocupa casi el 90%. ciclo celular. Después de esto, ocurre la mitosis, que es el principal método de división celular en los eucariotas (organismos cuyas células contienen un núcleo formado).

Durante la mitosis, los cromosomas se compactan y se forma un aparato especial que es responsable de distribución uniforme información hereditaria entre células que se forman como resultado de este proceso.

Se desarrolla en varias etapas. Las etapas de la mitosis se caracterizan. características individuales y una duración determinada.

Fases de la mitosis

Durante la división celular mitótica, pasan las fases correspondientes de la mitosis: profase, seguida de metafase, anafase y la fase final es la telofase.

Las fases de la mitosis se caracterizan por las siguientes características:

Cual significado biológico proceso de mitosis?

Las fases de la mitosis contribuyen a la transmisión precisa de información hereditaria a las células hijas, independientemente del número de divisiones. En este caso, cada uno de ellos recibe 1 cromátida, lo que ayuda a mantener un número constante de cromosomas en todas las células que se forman como resultado de la división. Es la mitosis la que asegura la transferencia de un conjunto estable de material genético.

¡Recordar!

¿Cómo, según teoría celular, ¿hay un aumento en el número de células?

¿Crees que la esperanza de vida de los diferentes tipos de células en un organismo multicelular es la misma? Justifica tu opinión.

En el momento del nacimiento, un niño pesa una media de 3 a 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. 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.

El crecimiento de un ciliado o ameba es un aumento de tamaño y una complicación de la estructura de una célula individual debido a procesos de biosíntesis. Pero el crecimiento de un organismo multicelular no es sólo un aumento en el tamaño de las células, sino también su división activa: un aumento en su número. La tasa de crecimiento, las características del desarrollo, el tamaño al que puede crecer un determinado individuo: todo esto depende de muchos factores, incluida la influencia del medio ambiente. Pero el factor principal y determinante en todos estos procesos es la información hereditaria, que se almacena en forma de cromosomas en el núcleo de cada célula. Todas las células de un organismo multicelular proceden de un único óvulo fecundado. Durante el proceso de crecimiento, cada célula recién formada debe recibir copia exacta material genético, de modo que, teniendo un programa hereditario general del organismo, pueda especializarse y, cumpliendo su función específica, ser parte integrante del todo.

En relación con la diferenciación, es decir, la división en diferentes tipos, las células de un organismo multicelular tienen una esperanza de vida desigual. Por ejemplo, células nerviosas dejar de dividir incluso durante desarrollo intrauterino, y durante la vida del organismo su número solo puede disminuir. Una vez que han surgido, ya no se dividen y viven tanto como el tejido u órgano en el que se incluyen, formando células estriadas. Tejido muscular en animales y tejidos de almacenamiento en plantas. Las células rojas de la médula ósea se dividen continuamente para formar células sanguíneas, que tienen una vida útil limitada. En el proceso de realizar sus funciones, las células epiteliales de la piel mueren rápidamente, por lo tanto zona germinal Las células epidérmicas se dividen de forma muy intensa. Las células cambiales y las células de los conos de crecimiento de las plantas se dividen activamente. Cuanto mayor es la especialización de las células, menor es su capacidad de reproducirse.

Hay alrededor de 10 14 células en el cuerpo humano. Cada día mueren alrededor de 70 mil millones de células epiteliales intestinales y 2 mil millones de glóbulos rojos. Las células de vida más corta son las células epiteliales intestinales, cuya vida útil es de sólo 1 a 2 días.

Ciclo de vida de una célula. El período de vida de una célula desde el momento de su origen en el proceso de división hasta la muerte o el final de la división posterior. llamado ciclo vital. Una célula aparece durante la división de la célula madre y desaparece durante su propia división o muerte. Duración del ciclo de vida diferentes celdas varía mucho y depende del tipo de célula y las condiciones ambiente externo(temperatura, disponibilidad de oxígeno y nutrientes). Por ejemplo, el ciclo de vida de una ameba es de 36 horas y las bacterias pueden dividirse cada 20 minutos.

El ciclo de vida de cualquier célula es un conjunto de eventos que ocurren en la célula desde el momento en que surge como resultado de la división hasta la muerte o posterior mitosis. El ciclo de vida puede incluir un ciclo mitótico que consiste en la preparación para la mitosis. interfase y la división en sí, así como la etapa de especialización: diferenciación, durante la cual la célula realiza sus funciones específicas. La duración de la interfase es siempre mayor que la propia división. En las células epiteliales intestinales de roedores, la interfase dura un promedio de 15 horas y la división se produce en 0,5 a 1 hora. Durante la interfase, los procesos de biosíntesis ocurren activamente en la célula, la célula crece, forma orgánulos y se prepara para la siguiente división. Pero sin duda lo más proceso importante, que ocurre durante la interfase en preparación para la división, es la duplicación del ADN (§).

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Arroz. 52. Fases de la mitosis

Las dos hélices de la molécula de ADN divergen y en cada una de ellas se sintetiza una nueva cadena de polinucleótidos. La reduplicación del ADN ocurre con máxima precisión, lo que está garantizado por el principio de complementariedad. Las nuevas moléculas de ADN son copias absolutamente idénticas de la original y, una vez completado el proceso de duplicación, permanecen conectadas en el centrómero. Las moléculas de ADN que forman parte de un cromosoma después de la reduplicación se llaman cromátidas.

La precisión del proceso de reduplicación contiene un profundo significado biológico: una violación de la copia conduciría a una distorsión de la información hereditaria y, como consecuencia, a una alteración en el funcionamiento de las células hijas y de todo el organismo en su conjunto.

Si no se produjera la duplicación del ADN, con cada división celular el número de cromosomas se reduciría a la mitad y muy pronto no quedarían cromosomas en cada célula. Sin embargo, sabemos que en todas las células del cuerpo de un organismo multicelular el número de cromosomas es el mismo y no cambia de generación en generación. Esta constancia se logra mediante la división celular mitótica.

Mitosis. Mitosis- esta es una división durante la cual hay una distribución estrictamente idéntica de cromosomas exactamente copiados entre las células hijas, lo que asegura la formación de células genéticamente idénticas - idénticas.

Todo el proceso de división mitótica se divide convencionalmente en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase (Fig. 52).

EN profase Los cromosomas comienzan a girar activamente en espiral, girar y adquirir una forma compacta. Como resultado de tal empaquetado, la lectura de información del ADN se vuelve imposible y la síntesis de ARN se detiene. La espiralización cromosómica es requisito previo División exitosa del material genético entre células hijas. Imagine una habitación pequeña, cuyo volumen total está lleno de 46 hilos, largo total que es cientos de miles de veces más grande que el tamaño de esta sala. Este es el núcleo de una célula humana. Durante el proceso de reduplicación, cada cromosoma se duplica y ya tenemos 92 hebras entrelazadas en el mismo volumen. Es casi imposible separarlos por igual sin que se enreden o se rompan. Pero enrolle estos hilos en bolas y podrá distribuirlas fácilmente en dos grupos iguales: 46 bolas en cada uno. Algo similar ocurre durante la división mitótica.

Hacia el final de la profase, la membrana nuclear se desintegra y los filamentos del huso, un aparato que asegura la distribución uniforme de los cromosomas, se estiran entre los polos de la célula.

EN metafase La espiralización de los cromosomas se vuelve máxima y los cromosomas compactos se ubican en el plano ecuatorial de la célula. En esta etapa, es claramente visible que cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas conectadas en el centrómero. Los filamentos del huso están unidos al centrómero.

Anafase procede muy rápidamente. Los centrómeros se dividen en dos, y a partir de este momento las cromátidas hermanas se convierten en cromosomas independientes. Los filamentos del huso unidos a los centrómeros tiran de los cromosomas hacia los polos de la célula.

En el escenario telofases Los cromosomas hijos, reunidos en los polos de la célula, se relajan y estiran. Vuelven a convertirse en cromatina y se vuelven difíciles de ver con un microscopio óptico. Se forman nuevas membranas nucleares alrededor de los cromosomas en ambos polos de la célula. Se forman dos núcleos que contienen conjuntos diploides idénticos de cromosomas.

Arroz. 53. El significado de la mitosis: A – crecimiento (punta de la raíz); B – propagación vegetativa (gemación de levadura); B – regeneración (cola de lagarto)

La mitosis termina con la división del citoplasma. Simultáneamente con la divergencia de los cromosomas, los orgánulos celulares se distribuyen aproximadamente uniformemente en los dos polos. En células animales membrana celular comienza a abultarse hacia adentro y la célula se divide por constricción. En las células vegetales, la membrana se forma dentro de la célula en el plano ecuatorial y, extendiéndose hacia la periferia, divide la célula en dos partes iguales.

El significado de la mitosis. Como resultado de la mitosis, aparecen dos células hijas que contienen la misma cantidad de cromosomas que había en el núcleo de la célula madre, es decir, se forman células idénticas a la madre. EN condiciones normales No se producen cambios en la información genética durante la mitosis, por lo tanto. división mitótica apoya estabilidad genética células. La mitosis es la base del crecimiento, el desarrollo y la reproducción vegetativa. organismos multicelulares. Gracias a la mitosis se llevan a cabo los procesos de regeneración y reposición de las células moribundas (Fig. 53). En los eucariotas unicelulares, la mitosis asegura la reproducción asexual.

Revisar preguntas y tareas

1. ¿Cuál es el ciclo de vida de una célula?

2. ¿Cómo ocurre la duplicación del ADN en el ciclo mitótico? ¿Cuál es el objetivo de este proceso?

3. ¿Cuál es la preparación de una célula para la mitosis?

4. Describe las fases de la mitosis en secuencia.

5. ¿Cuál es el significado biológico de la mitosis?

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