Cosa succede durante la mitosi. Mitosi, ciclo cellulare

La mitosi (cariocinesi, divisione indiretta) è il processo di divisione del nucleo delle cellule umane, animali e vegetali, seguito dalla divisione del citoplasma cellulare. Nel processo di divisione del nucleo cellulare (vedi), si distinguono diverse fasi. Nel nucleo, che si trova nel periodo tra la divisione cellulare (interfase), (vedi) sono solitamente rappresentati da fili sottili, lunghi (Fig., a) intrecciati; La membrana nucleare e il nucleolo sono chiaramente visibili.

Il nucleo nelle diverse fasi della mitosi: a - nucleo interfasico che non si divide; b - d - fase profase; d - stadio metafase; e - stadio anafase; g e h - stadio telofasico; e - la formazione di due nuclei figli.

Nella prima fase della mitosi, la cosiddetta profase, i cromosomi diventano chiaramente visibili (Fig., b-d), si accorciano e si ispessiscono, lungo ciascun cromosoma appare uno spazio che lo divide in due parti completamente simili tra loro, per cui ogni cromosoma appare doppio. Nella fase successiva della mitosi - metafase, la membrana nucleare viene distrutta, il nucleolo si dissolve e i cromosomi si ritrovano nel citoplasma della cellula (Fig., e). Tutti i cromosomi sono disposti in una fila lungo l'equatore, formando la cosiddetta placca equatoriale (stadio a stella). Anche il centrosoma subisce cambiamenti. È diviso in due parti, divergenti verso i poli della cellula, tra le quali si formano dei fili che formano un fuso di acromatina biconico (Fig. e. f).

La mitosi (dal greco mitos - filo) è una divisione cellulare indiretta, consistente nella distribuzione uniforme del doppio numero di cromosomi tra le due cellule figlie risultanti (Fig.). Il processo di mitosi coinvolge due tipi di strutture: i cromosomi e l'apparato dell'acromatina, che comprende i centri cellulari e un fuso (vedi Cella).

Rappresentazione schematica del nucleo interfasico e dei vari stadi della mitosi: 1 - interfase; 2 - profase; 3 - prometafase; 4 e 5 - metafase (4 - vista dall'equatore, 5 - vista dal polo cellulare); 6 - anafase; 7 - telofase; 8 - tarda telofase, inizio della ricostruzione nucleare; 9 - cellule figlie all'inizio dell'interfase; NO: involucro nucleare; YAK: nucleolo; XP - cromosomi; C - centriolo; B - mandrino.

Il primo stadio della mitosi - profase - inizia con la comparsa nel nucleo cellulare di filamenti sottili - cromosomi (vedi). Ciascun cromosoma profase è costituito da due cromatidi, strettamente adiacenti l'uno all'altro in lunghezza; uno di essi è il cromosoma della cellula madre, l'altro si forma ex novo a causa della duplicazione del suo DNA sul DNA del cromosoma madre in interfase (pausa tra due mitosi). Man mano che la profase procede, i cromosomi si muovono a spirale, provocandone l'accorciamento e l'ispessimento. Alla fine della profase il nucleolo scompare. Nella profase avviene anche lo sviluppo dell'apparato dell'acromatina. Nelle cellule animali, i centri cellulari (centrioli) si biforcano; attorno ad essi compaiono zone nel citoplasma che rifrangono fortemente la luce (centrosfere). Queste formazioni iniziano a divergere in direzioni opposte, formando alla fine della profase due poli della cellula, che a questo punto spesso acquisisce una forma sferica. Nelle cellule delle piante superiori non ci sono centrioli.

La prometafase è caratterizzata dalla scomparsa della membrana nucleare e dalla formazione nella cellula di una struttura filamentosa fusiforme (fusibile dell'acromatina), alcuni dei cui fili collegano i poli dell'apparato dell'acromatina (fili interzonali), e altri - ciascuno dei due cromatidi con poli opposti della cellula (fili tiranti). I cromosomi, che si trovano casualmente nel nucleo della profase, iniziano a spostarsi nella zona centrale della cellula, dove si trovano nel piano equatoriale del fuso (metacinesi). Questa fase è chiamata metafase.

Durante l'anafase, i partner di ciascuna coppia di cromatidi divergono verso i poli opposti della cellula a causa della contrazione dei fili del fuso che li tirano. Da questo momento in poi ogni cromatide riceve il nome di un cromosoma figlia. I cromosomi che si sono divergenti ai poli si riuniscono in gruppi compatti, che è caratteristico della fase successiva della mitosi: la telofase. In questo caso i cromosomi cominciano gradualmente a dispirare, perdendo la loro struttura densa; intorno a loro appare un involucro nucleare: inizia il processo di ricostruzione nucleare. Il volume dei nuovi nuclei aumenta e in essi compaiono nucleoli (l'inizio dell'interfase o lo stadio del “nucleo a riposo”).

Il processo di separazione della sostanza nucleare di una cellula - cariocinesi - è accompagnato dalla separazione del citoplasma (vedi) - citocinesi. Nelle cellule animali in telofase, nella zona equatoriale appare un restringimento che, approfondendosi, porta alla divisione del citoplasma della cellula originaria in due parti. Nelle cellule vegetali, nel piano equatoriale, un setto cellulare è formato da piccoli vacuoli del reticolo endoplasmatico, che separano due nuovi corpi cellulari l'uno dall'altro.

In linea di principio, vicino alla mitosi c'è l'endomitosi, cioè il processo che raddoppia il numero di cromosomi nelle cellule, ma senza separare i nuclei. Dopo l'endomitosi può verificarsi la divisione diretta dei nuclei e delle cellule, la cosiddetta amitosi.

Vedi anche Cariotipo, Nucleo cellulare.

Mitosi- divisione cellulare indiretta, che consiste nella divisione del nucleo (cariotomia) e del citoplasma (citotomia).

La mitosi è divisa in profase (fase iniziale e tardiva), prometafase, metafase, anafase e telofase. La divisione stessa richiede un periodo di tempo relativamente breve: circa 30 minuti.

La mitosi, o divisione cellulare indiretta, è un metodo di divisione di una cellula eucariotica in cui ciascuna delle due cellule neoformate riceve materiale genetico identico alla cellula originale, cioè porta alla formazione di due cellule a tutti gli effetti con una cellula diploide insieme di cromosomi e materiale citoplasmatico uniformemente distribuito.

Profase. La prima fase della mitosi è la profase. All'inizio della profase inizia la condensazione dei cromosomi (lo stadio di una palla densa e sciolta), il nucleolo va incontro a disintegrazione e i centrioli vengono polarizzati.

All'inizio della profase, coppie di centrioli si spostano verso poli diversi della cellula. Allo stesso tempo si formano fili sottili, divergenti radialmente da ciascuna coppia di centrioli - microtubuli. I microtubuli formati da un centro cellulare vengono attratti verso i microtubuli che polimerizzano in un altro centro cellulare. Di conseguenza, si intrecciano. L'involucro nucleare si disintegra in vescicole (cariolisi) e il contenuto del nucleo si fonde con il contenuto della matrice citoplasmatica. Sulle membrane delle vescicole formate a seguito della disintegrazione del caryolemma, vengono conservati i complessi recettoriali e le lamine.

Nella fase finale della profase, la condensazione dei cromosomi continua. Si ispessiscono e sono chiaramente visibili al microscopio ottico. Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli collegati da un centromero. In questa fase inizia a formarsi il fuso mitotico, una struttura bipolare costituita da microtubuli. È organizzato da centrioli, che fanno parte del centro della cellula, da cui si estendono radialmente i microtubuli.

I centrioli si trovano inizialmente vicino alla membrana nucleare e poi divergono per formare il fuso mitotico bipolare. Questo processo coinvolge i microtubuli polari, che interagiscono tra loro mentre si allungano. Il nucleo e il nucleolo cessano di esistere come unità separate. La cellula diventa più allungata. Durante la profase, i cromosomi sono inizialmente visibili come strutture a doppio filo. Successivamente acquisiscono una forma a forma di bastoncino.

Durante la profase della mitosi, il complesso ER e Golgi si scompone in vescicole. Questa distruzione temporanea degli organelli gioca un ruolo significativo nella distribuzione uniforme del materiale citoplasmatico.

Prometafase. Questa è una continuazione della tarda profase. Durante la prometafase si formano i cinetocori (centromeri), che funzionano come centri per l'organizzazione dei microtubuli del cinetocore. La partenza dei cinetocori da ciascun cromosoma in entrambe le direzioni e la loro interazione con i microtubuli polari del fuso mitotico è la ragione del movimento dei cromosomi.

Metafase. Durante questa fase i cromosomi si distribuiscono nella regione equatoriale e formano la placca metafasica. Se la placca metafase viene catturata in una sezione tangenziale, allora è visibile come una stella madre. Il grado di condensazione cromosomica raggiunge il suo livello massimo. Ciascun cromosoma è tenuto in posizione da una coppia di cinetocori e dai microtubuli del cinetocoro associati, diretti verso i poli opposti del fuso mitotico.

Un cromosoma contiene una molecola di DNA e proteine ​​che legano il DNA. La cromatina all'interno di un cromosoma forma numerose anse e contiene molti nucleosomi strettamente ravvicinati. Durante la profase e la metafase nei mammiferi, i cromosomi hanno una forma x o y. Nei cromosomi X c'è una cosiddetta costrizione primaria (centromero), che collega i bracci dei cromosomi. Le sezioni del cromosoma metafisario dal centromero ad entrambe le estremità sono chiamate bracci cromosomici. Le braccia sono strutture doppie costituite da cromosomi S adiacenti l'uno all'altro. La costrizione primaria contiene cinetocori.

Se i bracci cromosomici sono uguali, tali cromosomi sono chiamati metacentrici. I cromosomi che hanno bracci corti e lunghi sono detti acrocentrici. Bracci quasi uguali o di dimensioni non molto diverse hanno cromosomi submetacentrici.

In uno dei poli del braccio cromosomico a volte puoi trovare una sezione ristretta - una costrizione secondaria. L'area distale della spalla dietro la costrizione secondaria è chiamata satellite. La costrizione secondaria contiene la zona organizzatrice nucleolare.

I centromeri di tutti i cromosomi D (con un doppio set di DNA) si trovano sullo stesso piano: questo è il piano equatoriale della cellula. Attraversa la cellula ad angolo retto rispetto all'asse longitudinale del fuso. Il centromero ha un cinetocore, una piccola struttura a forma di disco che giace su entrambi i lati della regione centromerica del cromosoma d. I cinetocori sono così piccoli che possono essere visti solo con un microscopio elettronico. Nello stato attivo, i cinetocori si comportano come centrioli, cioè servono come centri per l'organizzazione dei microtubuli (microtubuli del cinetocore). I cinetocori mostrano la loro attività solo dal momento della distruzione dell'involucro nucleare e quando interagiscono con le tubuline.

Tra i microtubuli del fuso si distinguono diversi tipi: cinetocore, polare e astrale.

I microtubuli del cinetocore sono attaccati con un polo al cinetocore del cromosoma e con l'altro a uno dei diplosomi e separano i cromosomi. I microtubuli polari sono diretti dai centrioli (diplosomi) al centro del fuso, dove si sovrappongono reciprocamente con microtubuli simili del diplosoma opposto.

I microtubuli astrali sono diretti dal diplosoma alla superficie cellulare. Gli ultimi due tipi di microtubuli servono per la distribuzione uniforme del materiale citoplasmatico e della citocinesi.

Anafase. Inizia con la divergenza dei cromosomi figli rispetto ai poli delle cellule in via di sviluppo. Ciò avviene con la partecipazione diretta dei microtubuli e avviene ad una velocità di circa 1 μm/min.

A causa della divergenza, da ciascun cromosoma d si formano due cromosomi s. Di conseguenza, ogni cellula riceve un identico set diploide di cromosomi s. Quando i cromosomi si spostano verso i poli, i microtubuli del cinetocore si accorciano e il fuso si allunga. Oltre al disassemblaggio dei microtubuli del cinetocore, il processo di divergenza del materiale genetico è assicurato dall'allungamento dei microtubuli polari e dall'attività funzionale delle proteine ​​traslocatrici.

Convenzionalmente si distingue l'anafase precoce e quella tardiva, a seconda del grado di separazione del materiale genetico ai poli opposti. In generale, questa è la fase più breve della mitosi.

Telofase. Questa è la fase finale della mitosi. Durante la telofase, i cromatidi si avvicinano ai poli e continua la distribuzione uniforme del materiale citoplasmatico della cellula, compresa l'eredità extranucleare; Si forma l'involucro nucleare e si formano nuovamente i nucleoli. La telofase termina con la citocinesi cellulare con la divisione di una cellula madre in due cellule figlie.

Durante la telofase iniziale, i cromosomi s condensati si trovano ai poli opposti della cellula vicino ai centri cellulari e non cambiano ancora il loro orientamento.

I processi di allungamento della cellula in divisione continuano. Il plasmalemma viene retratto tra i due nuclei figli in un piano perpendicolare all'asse lungo del fuso, e due nuove cellule iniziano a delinearsi.

Nella tarda telofase inizia la decondensazione dei cromosomi e le membrane nucleari si formano dalla fusione delle vescicole del cariolemma precedentemente disintegrato e si formano i nucleoli. Il solco di scissione si approfondisce e tra le cellule figlie rimane un ponte citoplasmatico, che viene successivamente separato dalla membrana cellulare, il che porta all'autonomia delle cellule figlie.

La formazione di una membrana cellulare che separa due nuove cellule l'una dall'altra avviene con la contrazione dei microfilamenti nella zona del ponte citoplasmatico e grazie al trasporto di vescicole che si fondono tra loro.

Dopo la citotomia (separazione cellulare), le vescicole nelle cellule si fondono per formare il complesso ER e Golgi.

La mitosi e il ciclo mitotico non sono fenomeni automatici ma sono regolati da vari fattori. Le più studiate sono le chinasi ciclina-dipendenti (protein chinasi). Queste proteine ​​sono abbreviate Cdk. Queste proteine ​​sono simili in tutte le cellule degli organismi animali. Queste proteine ​​chinasi fosforilano le proteine ​​che controllano le singole fasi del ciclo mitotico e legano proteine ​​speciali: le cicline. Solo il complesso Cdk con le cicline controlla il ciclo mitotico.

Ogni fase del ciclo mitotico ha la propria ciclina, che innesca un complesso di reazioni biologiche della cellula. Nella fase iniziale del periodo presintetico dell'interfase, la cellula non entra nel periodo Go a causa dei complessi di Cdk4 e Cdk6 con la ciclina D.

Nella seconda metà del periodo G 1, il principale complesso di controllo diventa Cdk2 con la ciclina E. Nel periodo sintetico, la ciclina cambia, ma la proteina chinasi rimane. Pertanto, all'inizio del periodo S, il complesso principale è la diclina A-Cdk2, quindi la ciclina B-Cdk2. Nel periodo C 2 non è la ciclina a cambiare, ma la proteina chinasi. Di conseguenza, il complesso di controllo è designato ciclina B-Cdk1. Quest'ultimo complesso introduce effettivamente la cellula nella mitosi ed è chiamato fattore stimolante la mitosi.

La ciclina B-Cdk1 è in grado di fosforilare l'istone H1. Questo istone fosforilato è coinvolto nel ripiegamento (condensazione) del filamento di DNA. Ma questo non basta. Durante la prometafase della mitosi, il fattore stimolante la mitosi fosforila anche un gruppo di proteine, il cui complesso è chiamato condensina, e la sua formazione è innescata proprio dalla fosforilazione. Sotto l'influenza dell'istone H1 e della condensina, i cromosomi sono organizzati in strutture metafasiche. Questo processo richiede l'uso di ATP.

Inoltre, sotto l'influenza di un fattore stimolante la mitosi nella profase, avviene la fosforilazione delle lamine sulla superficie interna della membrana nucleare. Di conseguenza, le lamine A e C passano allo stato disciolto. L'integrità strutturale del guscio viene interrotta e si disintegra in un sistema di bolle. Una cosa simile probabilmente avviene nel pronto soccorso con il complesso di Golgi.

Sotto l'influenza di un fattore stimolante la mitosi nella profase, viene attivata la polimerizzazione dei microtubuli e le catene leggere della miosina vengono bloccate, impedendo la citotomia cellulare prematura.

La divisione cellulare è regolata da due gruppi di fattori: mitogeni e antimitogenici, o keylon. I fattori mitogeni vengono prodotti nei tessuti (ormoni tissutali) e attivano la divisione cellulare, mentre la dimensione della popolazione cellulare aumenta. I fattori mitogeni includono fattori di crescita di fibroblasti, epidermide, piastrine, fattori di crescita trasformanti, ecc.

I fattori mitogeni causano la divisione cellulare attraverso l'attivazione della tirosina chinasi. Ciò stimola la formazione di una serie di fattori di trascrizione, i cosiddetti geni di risposta precoce e ritardata. I cambiamenti nella loro attività stimolano la formazione di chinasi e cicline ciclina-dipendenti. Ciò a sua volta incoraggia le cellule a dividersi.

La concentrazione dei fattori di crescita è relativamente bassa e non appena il numero di cellule aumenta in modo significativo, i fattori di crescita diventano insufficienti e le cellule smettono di dividersi e iniziano a differenziarsi. Alcuni autori ritengono che il meccanismo di cessazione della divisione e l'inizio della differenziazione sia controllato da speciali sostanze biologicamente attive: keylon o altri regolatori. Un esempio di tale regolatore sono gli ormoni tiroidei iodati: triiodotironina e tetraiodotironina. Questi ormoni attivano i processi di differenziazione cellulare e bloccano la divisione cellulare. Importante a questo proposito è l'effetto della tetraiodotironina sulla differenziazione dei neuroni, e quindi, con la sua carenza, si sviluppa cretinismo, accompagnato da ritardo mentale (oligofrenia).

Un esempio di fattore antimitogenico è il fattore di necrosi tumorale. Blocca la formazione del complesso della proteina chinasi che attiva il mitogeno attraverso una serie di intermediari intracellulari (sfingosina). Alla fine, il contenuto dei complessi della ciclina D con Cdk6 e Cdk4 diminuisce e la divisione cellulare si arresta.

Una variante della mitosi è la scissione: si tratta della divisione cellulare quando la cellula madre non si allarga durante una breve interfase. Di conseguenza, dopo ogni divisione la dimensione della cella diminuisce. La frammentazione è caratteristica della formazione di un organismo multicellulare (blastula) da un embrione unicellulare (zigote) nelle prime fasi dello sviluppo embrionale.

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La crescita e lo sviluppo degli organismi viventi sono impossibili senza i processi di divisione cellulare. Uno di questi è la mitosi, il processo di divisione delle cellule eucariotiche in cui le informazioni genetiche vengono trasmesse e archiviate. In questo articolo imparerai di più sulle caratteristiche del ciclo mitotico e conoscerai le caratteristiche di tutte le fasi della mitosi, che saranno incluse nella tabella.

Il concetto di "ciclo mitotico"

Tutti i processi che avvengono in una cellula, a partire da una divisione all'altra e terminando con la produzione di due cellule figlie, sono chiamati ciclo mitotico. Il ciclo vitale di una cellula è anche uno stato di riposo e un periodo in cui svolge le sue funzioni dirette.

Le fasi principali della mitosi includono:

• Autoduplicazione o riduplicazione del codice genetico, che viene trasmesso da una cellula madre a due cellule figlie. Il processo influenza la struttura e la formazione dei cromosomi.
• Ciclo cellulare- consiste di quattro periodi: presintetico, sintetico, postsintetico e, appunto, mitosi.

I primi tre periodi (presintetico, sintetico e postsintetico) si riferiscono all'interfase della mitosi.

Alcuni scienziati chiamano il periodo sintetico e postsintetico la preprofase della mitosi. Poiché tutte le fasi si verificano ininterrottamente, passando agevolmente dall'una all'altra, non esiste una chiara divisione tra loro.

Il processo di divisione cellulare diretta, mitosi, avviene in quattro fasi, corrispondenti alla seguente sequenza:

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

Riso. 1. Fasi della mitosi

Puoi trovare una breve descrizione di ciascuna fase nella tabella "Fasi della mitosi", presentata di seguito.

Tabella "Fasi della mitosi"

NO.	Fase	Caratteristica
		Nella profase della mitosi, la membrana nucleare e il nucleolo si dissolvono, i centrioli divergono in poli diversi, inizia la formazione di microtubuli, i cosiddetti filamenti del fuso, e i cromatidi nei cromosomi si condensano.
	Metafase	In questa fase, i cromatidi nei cromosomi si condensano il più possibile e si allineano nella parte equatoriale del fuso, formando una placca metafasica. I fili centrioli sono attaccati ai centromeri dei cromatidi o tesi tra i poli.
		È la fase più breve durante la quale avviene la separazione dei cromatidi dopo la disintegrazione dei centromeri dei cromosomi. La coppia va in poli diversi e inizia uno stile di vita indipendente.
	Telofase	È la fase finale della mitosi, durante la quale i cromosomi appena formati acquisiscono le loro dimensioni normali. Attorno a loro si forma un nuovo involucro nucleare con un nucleolo all'interno. I filamenti del fuso si disintegrano e scompaiono e inizia il processo di divisione del citoplasma e dei suoi organelli (citotomia).

Il processo di citotomia in una cellula animale avviene utilizzando il solco di scissione e in una cellula vegetale - utilizzando la piastra cellulare.

Forme atipiche di mitosi

Talvolta in natura si trovano forme atipiche di mitosi:

• Amitosi - un metodo di divisione diretta del nucleo, in cui la struttura del nucleo viene preservata, il nucleolo non si disintegra e i cromosomi non sono visibili. Il risultato è una cellula a due nuclei.

Riso. 2. Amitosi

• Politenia - Le cellule del DNA aumentano più volte, ma senza aumentare il contenuto cromosomico.
• Endomitosi - Durante il processo successivo alla replicazione del DNA, non avviene la separazione dei cromosomi in cromatidi figli. In questo caso, il numero di cromosomi aumenta decine di volte, compaiono cellule poliploidi che possono portare alla mutazione.

Riso. 3. Endomitosi

Cosa abbiamo imparato?

Il processo di divisione indiretta delle cellule eucariotiche avviene in più fasi, ognuna delle quali ha le proprie caratteristiche. Il ciclo mitotico è costituito dalle fasi dell'interfase e della divisione cellulare diretta, composta da quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. A volte in natura esistono metodi di divisione atipici, tra cui l'amitosi, la politenia e l'endomitosi.

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Tra tutti gli argomenti interessanti e piuttosto complessi della biologia, vale la pena evidenziare due processi di divisione cellulare nel corpo: meiosi e mitosi. All'inizio può sembrare che questi processi siano gli stessi, poiché in entrambi i casi avviene la divisione cellulare, ma in realtà c'è una grande differenza tra loro. Prima di tutto, devi capire la mitosi. Cos'è questo processo, cos'è l'interfase della mitosi e che ruolo svolgono nel corpo umano? Questo sarà discusso più dettagliatamente in questo articolo.

Un processo biologico complesso che è accompagnato dalla divisione cellulare e dalla distribuzione dei cromosomi tra queste cellule: tutto questo si può dire della mitosi. Grazie ad esso, i cromosomi contenenti DNA sono distribuiti uniformemente tra le cellule figlie del corpo.

Ci sono 4 fasi principali nel processo di mitosi. Sono tutti interconnessi, poiché le fasi passano agevolmente dall'una all'altra. La prevalenza della mitosi in natura è dovuta al fatto che è coinvolta nel processo di divisione di tutte le cellule, inclusi muscoli, nervi e così via.

Brevemente sull'interfase

Prima di entrare nello stato di mitosi, una cellula che si divide entra in interfase, cioè cresce. La durata dell'interfase può occupare più del 90% del tempo totale di attività cellulare in modalità normale.

L’interfase è divisa in 3 periodi principali:

• fase G1;
• Fase S;
• fase G2.

Si svolgono tutti in una certa sequenza. Esaminiamo ciascuna di queste fasi separatamente.

Interfase - componenti principali (formula)

Fase G1

Questo periodo è caratterizzato dalla preparazione della cellula alla divisione. Aumenta di volume per l'ulteriore fase della sintesi del DNA.

Fase S

Questa è la fase successiva del processo interfase, durante il quale le cellule del corpo si dividono. Di norma, la sintesi della maggior parte delle cellule avviene in un breve periodo di tempo. Dopo la divisione, le cellule non aumentano di dimensioni, ma inizia l'ultima fase.

Fase G2

La fase finale dell'interfase, durante la quale le cellule continuano a sintetizzare proteine ​​aumentando di dimensioni. Durante questo periodo nella cellula sono ancora presenti nucleoli. Inoltre, nell'ultima parte dell'interfase, avviene la duplicazione dei cromosomi e la superficie del nucleo in questo momento è ricoperta da uno speciale guscio che ha una funzione protettiva.

Una nota! Alla fine della terza fase avviene la mitosi. Comprende anche diverse fasi, dopo le quali avviene la divisione cellulare (questo processo in medicina è chiamato citocinesi).

Fasi della mitosi

Come notato in precedenza, la mitosi è divisa in 4 fasi, ma a volte possono essercene di più. Di seguito sono riportati i principali.

Tavolo. Descrizione delle principali fasi della mitosi.

Nome della fase, foto	Descrizione
	Durante la profase si verifica la spiralizzazione dei cromosomi, a seguito della quale assumono una forma contorta (è più compatta). Tutti i processi sintetici nelle cellule del corpo si fermano, quindi i ribosomi non vengono più prodotti.
	Molti esperti non distinguono la prometafase come una fase separata della mitosi. Spesso tutti i processi che si verificano in esso vengono definiti profase. Durante questo periodo, il citoplasma avvolge i cromosomi, che si muovono liberamente all'interno della cellula fino a un certo punto.
	La fase successiva della mitosi, che è accompagnata dalla distribuzione dei cromosomi condensati sul piano equatoriale. Durante questo periodo, i microtubuli vengono rinnovati continuamente. Durante la metafase, i cromosomi sono disposti in modo tale che i loro cinetocori siano in una direzione diversa, cioè diretti verso i poli opposti.
	Questa fase della mitosi è accompagnata dalla separazione dei cromatidi di ciascun cromosoma l'uno dall'altro. La crescita dei microtubuli si ferma, ora iniziano a smontarsi. L'anafase non dura a lungo, ma durante questo periodo di tempo le cellule riescono a disperdersi più vicino a poli diversi in numero approssimativamente uguale.
	Questa è l'ultima fase durante la quale inizia la decondensazione dei cromosomi. Le cellule eucariotiche completano la loro divisione e attorno a ciascun insieme di cromosomi umani si forma un guscio speciale. Quando l'anello contrattile si contrae, il citoplasma si separa (in medicina questo processo è chiamato citotomia).

Importante! La durata dell'intero processo di mitosi, di norma, non supera 1,5-2 ore. La durata può variare a seconda del tipo di cellula da dividere. Inoltre, la durata del processo è influenzata da fattori esterni, come le condizioni di luce, la temperatura e così via.

Che ruolo biologico gioca la mitosi?

Cerchiamo ora di comprendere le caratteristiche della mitosi e la sua importanza nel ciclo biologico. Prima di tutto, assicura molti processi vitali del corpo, compreso lo sviluppo embrionale.

La mitosi è anche responsabile del ripristino dei tessuti e degli organi interni del corpo dopo vari tipi di danni, con conseguente rigenerazione. Nel processo di funzionamento, le cellule muoiono gradualmente, ma con l'aiuto della mitosi l'integrità strutturale dei tessuti viene costantemente mantenuta.

La mitosi garantisce la conservazione di un certo numero di cromosomi (corrisponde al numero di cromosomi nella cellula madre).

Video - Caratteristiche e tipi di mitosi

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Seconda divisione meiotica (meiosi 2) chiamato equazionale.

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

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

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

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

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

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

Amitosi

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

Ciclo cellulare

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

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