Prima divisione mitotica. Mitosi: divisione indiretta

Divisione cellulare mitotica

Mitosi(dal greco Mitos - filo), detta anche cariocinesi, o divisione cellulare indiretta, è un meccanismo universale di divisione cellulare. La mitosi segue il periodo G2 e completa il ciclo cellulare.

Dura 1-3 ore e fornisce distribuzione uniforme materiale genetico nelle cellule figlie. La mitosi comprende 4 fasi principali: profase, metafase, anafase e telofase.

La mitosi è uno dei processi fondamentali dell'ontogenesi. La divisione mitotica garantisce la crescita degli eucarioti multicellulari aumentando le popolazioni di cellule dei tessuti.

Come risultato della divisione mitotica delle cellule del meristema, il numero delle cellule dei tessuti vegetali aumenta. Anche la frammentazione di un ovulo fecondato e la crescita della maggior parte dei tessuti negli animali avvengono attraverso divisioni mitotiche.

Basato caratteristiche morfologiche La mitosi è convenzionalmente divisa in fasi: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase. Le prime descrizioni delle fasi della mitosi e la determinazione della loro sequenza furono intraprese negli anni 70-80 del XIX secolo. Alla fine del 1870, l’istologo tedesco Walter Flemming coniò il termine “mitosi” per riferirsi al processo di divisione cellulare indiretta.

La durata media della mitosi è di 1-2 ore. La mitosi delle cellule animali, di regola, dura 30-60 minuti e le piante - 2-3 ore. Nel corso di 70 anni nel corpo umano si verificano complessivamente circa 10 14 divisioni cellulari.

Le prime descrizioni incomplete riguardanti il comportamento e i cambiamenti dei nuclei nelle cellule in divisione si trovano nei lavori degli scienziati all'inizio degli anni '70 dell'Ottocento.

Nell'opera del botanico russo Russov, risalente al 1872, le piastre metafase e anafase costituite da singoli cromosomi sono chiaramente descritte e raffigurate.

Un anno dopo, lo zoologo tedesco G.A. Schneider descrisse la divisione mitotica in modo ancora più chiaro e coerente, ma, ovviamente, non del tutto completo, usando l'esempio della frantumazione delle uova della turbellaria mesostomum rettale. Nella sua opera, in sostanza, vengono descritte e illustrate nella sequenza corretta le principali fasi della mitosi: profase, metafase, anafase (precoce e tardiva). Nel 1874, il botanico di Mosca I.D. Chistyakov osservò anche le singole fasi della divisione cellulare nelle spore dei muschi e degli equiseti. Nonostante i primi successi, né Russov, né Schneider, né Chistyakov riuscirono a fornire una descrizione chiara e coerente della divisione mitotica.

Nel 1875, opere contenenti più di descrizioni dettagliate mitosi. O. Büchli ha descritto i modelli citologici nelle uova schiacciate nematodi e molluschi e nelle cellule spermatogeniche degli insetti.

E. Strassburger studiò la divisione mitotica nelle cellule dell'alga verde Spirogyra, nelle cellule madri del polline della cipolla e nelle cellule sporali madri del muschio. Riferendosi al lavoro di O. Büchli e sulla base delle sue ricerche, E. Strassburger ha attirato l'attenzione sull'unità dei processi di divisione cellulare nelle cellule vegetali e animali.

Dalla fine del 1878 all'inizio del 1879, lavoro dettagliato Schleicher e W. Flemming. Nel suo lavoro del 1879, Schleicher propose il termine "cariocinesi" a cui riferirsi processi complessi divisione cellulare, che implica movimento componenti noccioli. Walter Flemming fu il primo a coniare il termine “mitosi” per riferirsi alla divisione cellulare indiretta, termine che in seguito divenne generalmente accettato. Flemming è anche responsabile della formulazione finale della definizione di mitosi come processo ciclico che termina con la divisione dei cromosomi tra le cellule figlie.

Nel 1880 O.V. Baranetsky stabilì la struttura a spirale dei cromosomi. Nel corso di ulteriori ricerche sono state sviluppate idee sulla spiralizzazione e despiralizzazione dei cromosomi durante il ciclo mitotico.

Agli inizi del 1900, i cromosomi furono identificati come portatori di informazioni ereditarie, cosa che in seguito fornì una spiegazione ruolo biologico mitosi, che consiste nella formazione di cellule figlie geneticamente identiche.

Negli anni '70 iniziò la decifrazione e lo studio dettagliato dei regolatori della divisione mitotica, grazie ad una serie di esperimenti sulla fusione di cellule situate su diverse fasi ciclo cellulare. In quegli esperimenti in cui una cellula nella fase M veniva combinata con una cellula in uno qualsiasi degli stadi interfase (G 1, S o G 2), le cellule interfase entravano nello stato mitotico (iniziava la condensazione cromosomica e la membrana nucleare si disintegrava).

Di conseguenza, si è concluso che la cellula citoplasmatica contiene un fattore (o più fattori) che stimola la mitosi, o, in altre parole, un fattore M-stimolante (MSF, dall'inglese M-phase-promoting factor, MPF).

Per la prima volta è stato scoperto il “fattore di stimolazione della mitosi” nelle uova mature di rana artigliata non fecondate nella fase M del ciclo cellulare. Il citoplasma di un tale ovulo, iniettato nell'ovocita, ha portato ad una transizione prematura alla fase M e all'inizio della maturazione dell'ovocita (originariamente l'abbreviazione MPF stava per Maturation Promoting Factor, che si traduce come "promotore della maturazione" fattore"). Nel corso di ulteriori esperimenti è stato stabilito il significato universale e allo stesso tempo un alto grado di conservazione del “fattore di stimolazione della mitosi”: estratti preparati da cellule mitotiche molto vari organismi, quando introdotti negli ovociti di rana artigliata, venivano trasferiti alla fase M.

Studi successivi hanno rivelato che il fattore stimolante la mitosi è un complesso eterodimerico costituito da una proteina ciclina e una proteina chinasi ciclina-dipendente. La ciclina è una proteina regolatrice e si trova in tutti gli eucarioti. La sua concentrazione aumenta periodicamente durante il ciclo cellulare, raggiungendo il massimo nella metafase della mitosi. Con l'inizio dell'anafase, si osserva una forte diminuzione della concentrazione di ciclina, a causa della sua decomposizione con l'aiuto di complessi proteolitici proteici - proteasomi. La proteina chinasi ciclina-dipendente è un enzima (fosforilasi) che modifica le proteine trasferendo un gruppo fosfato dall'ATP agli aminoacidi serina e treonina. Pertanto, con la definizione del ruolo e della struttura del principale regolatore della divisione mitotica, è iniziata la ricerca sui fini meccanismi di regolazione della mitosi, che continua ancora oggi.

Lo sviluppo di una tipologia e classificazione unificata delle mitosi è complicato da tutta una serie di caratteristiche che, in varie combinazioni, creano diversità ed eterogeneità nei modelli di divisione mitotica. Allo stesso tempo, alcune opzioni di classificazione sviluppate in relazione ad alcuni taxa sono inaccettabili rispetto ad altri, poiché non tengono conto delle specificità delle loro mitosi. Ad esempio, alcune opzioni per classificare le mitosi caratteristiche degli animali o organismi vegetali, risultano inaccettabili per le alghe.

Una delle caratteristiche chiave alla base delle varie tipologie e classificazioni della divisione mitotica è il comportamento dell'involucro nucleare. Se la formazione del fuso e la divisione mitotica stessa avvengono all'interno del nucleo senza distruzione della membrana nucleare, allora questo tipo di mitosi viene chiamato chiuso. La mitosi con la disintegrazione della membrana nucleare, rispettivamente, è chiamata aperta, e la mitosi con la disintegrazione della membrana nucleare solo ai poli del fuso, con la formazione di “finestre polari” è detta semichiusa.

Ancora uno tratto caratteristicoè il tipo di simmetria del fuso mitotico. Nella pleuromitosi, il fuso è bilateralmente simmetrico o asimmetrico e consiste, di regola, di due semifusi situati in metafase-anafase ad angolo tra loro. La categoria delle ormitosi è caratterizzata dalla simmetria bipolare del fuso e in metafase si osserva spesso una placca equatoriale distinguibile.

Nell'ambito dei sintomi indicati, il più numeroso è la tipica ortomitosi aperta, ad esempio i principi e le fasi della divisione mitotica sono discussi di seguito. Questo tipo di mitosi è caratteristico degli animali, delle piante superiori e di alcuni protozoi.

La profase inizia con la condensazione dei cromosomi, che diventano visibili al microscopio ottico come strutture filiformi. Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli paralleli legati al centromero. Il nucleolo e l'involucro nucleare scompaiono alla fine della fase (quest'ultimo si disintegra in vescicole di membrana, simili agli elementi dell'EPS, e il complesso dei pori e la lamina si dissociano in subunità). Il carioplasma è mescolato al citoplasma.

I centrioli migrano verso i poli opposti della cellula e danno origine ai filamenti del fuso mitotico (acromatina). Nella regione del centromero si formano speciali complessi proteici: cinetocori, ai quali sono attaccati alcuni microtubuli del fuso (microtubuli del cinetocore); È stato dimostrato che i cinetocori stessi sono in grado di indurre l'assemblaggio dei microtubuli e possono quindi fungere da centri di organizzazione dei microtubuli. I restanti microtubuli del fuso sono detti microtubuli polari, poiché si estendono da un polo all'altro della cellula; I microtubuli che si trovano all'esterno del fuso, divergenti radialmente dai centri cellulari al plasmalemma, sono chiamati astrali o microtubuli (fili) di luminosità.

La metafase corrisponde al livello massimo di condensazione dei cromosomi, che si allineano nella regione equatoriale del fuso mitotico, formando un'immagine della placca equatoriale (metafase) (vista laterale) o della stella madre (vista dai poli). I cromosomi si spostano sul piano equatoriale e vi vengono trattenuti dalla tensione equilibrata dei microtubuli del cinetocore. Alla fine di questa fase, i cromatidi fratelli sono separati da una fessura, ma vengono trattenuti nella regione del centromero.

L'anafase inizia con la scissione sincrona di tutti i cromosomi in cromatidi fratelli (nella regione del centromero) e il movimento dei cromosomi figli verso i poli opposti della cellula, che avviene lungo i microtubuli del fuso ad una velocità di 0,2-0,5 μm/min. Il segnale per l'inizio dell'anafase include un forte aumento (di un ordine di grandezza) della concentrazione di cationi calcio nello ialoplasma, secreti dalle vescicole di membrana che formano grappoli ai poli del fuso. Il meccanismo del movimento dei cromosomi in anafase non è stato completamente chiarito, ma è stato stabilito che nella regione del fuso, oltre all'actina, sono presenti proteine come miosina e dineina, oltre a numerose proteine regolatrici. Secondo alcune osservazioni, è causato dall'accorciamento (disassemblaggio) dei microtubuli attaccati ai cinetocori. L’anafase è caratterizzata dall’allungamento del fuso mitotico dovuto alla divergenza dei poli cellulari. Termina con l'accumulo ai poli della cellula di due serie identiche di cromosomi, che formano immagini di stelle (stadio di stelle figlie). Al termine dell'anafase, a causa della contrazione dei microfilamenti di actina concentrati attorno alla circonferenza della cellula (anello contrattile), inizia a formarsi una costrizione cellulare che, approfondendosi, porterà alla citotomia nella fase successiva.

La telofase è la fase finale della mitosi, durante la quale i nuclei delle cellule figlie vengono ricostruiti e la loro separazione viene completata. Intorno ai cromosomi condensati delle cellule figlie delle vescicole di membrana (secondo altre fonti, dall'EPS), viene ripristinato il cariolemma, a cui è associata la lamina in formazione, e ricompaiono i nucleoli, che si formano da sezioni dei cromosomi corrispondenti. I nuclei cellulari si allargano gradualmente e i cromosomi progressivamente despirano e scompaiono, sostituiti dallo schema cromatinico del nucleo interfase. Allo stesso tempo, la costrizione cellulare si approfondisce e le cellule rimangono collegate per qualche tempo da un ponte citoplasmatico affusolato contenente un fascio di microtubuli (corpo mediano). L'ulteriore legatura del citoplasma termina con la formazione di due cellule figlie. Nella telofase, gli organelli sono distribuiti tra le cellule figlie; L'uniformità di questo processo è facilitata dal fatto che alcuni organelli sono piuttosto numerosi (ad esempio i mitocondri), mentre altri (come il RE e il complesso di Golgi) si disintegrano in piccoli frammenti e vescicole durante la mitosi.

Le mitosi atipiche si verificano quando l'apparato mitotico è danneggiato e sono caratterizzate da una distribuzione non uniforme del materiale genetico tra le cellule - aneuploidia (dal greco an - not, eu - corretto, ploon - piega); in molti casi non avviene alcuna citotomia, con conseguente formazione di cellule giganti. Le mitosi atipiche sono caratteristiche di tumore maligno e tessuti irradiati. Maggiore è la loro frequenza e il grado maggiore aneuploidia, più il tumore è maligno. L'interruzione della normale divisione cellulare mitotica può essere causata da anomalie cromosomiche, chiamate aberrazioni cromosomiche (dal latino Aberratio - deviazione). Le varianti delle aberrazioni cromosomiche includono l'adesione dei cromosomi, la loro rottura in frammenti, la perdita di una sezione, lo scambio di frammenti, il raddoppio delle singole sezioni dei cromosomi, ecc. Le aberrazioni cromosomiche possono verificarsi spontaneamente, ma più spesso si sviluppano come risultato dell'azione di mutageni e radiazioni ionizzanti sulle cellule.

Cariotipo - Test diagnostico per valutare il cariotipo (insieme dei cromosomi), si esegue studiando i cromosomi nella piastra metafase. Per il cariotipo si ottiene una coltura cellulare nella quale viene introdotta la colchicina, una sostanza che blocca la formazione del fuso mitotico. Da tali cellule vengono estratti i cromosomi, che vengono poi colorati e identificati. Un cariotipo umano normale è rappresentato da 46 cromosomi: 22 paia di autosomi e due cromosomi sessuali (XY negli uomini e XX nelle donne). Il cariotipo consente di diagnosticare una serie di malattie associate anomalie cromosomiche, in particolare, la sindrome di Down (trisomia del 21° cromosoma), la sindrome di Edwards (trisomia del 18° cromosoma), la sindrome di Patau (trisomia del 13° cromosoma), nonché una serie di sindromi associate ad anomalie dei cromosomi sessuali - sindrome di Klinefelter (genotipo - XXY) , Turner (genotipo - XO) e altri.

Si presume che il complesso processo mitotico degli organismi superiori si sia sviluppato gradualmente dai meccanismi di divisione dei procarioti. Questa ipotesi è confermata dal fatto che i procarioti apparvero circa un miliardo di anni prima dei primi eucarioti. Inoltre, proteine simili sono coinvolte nella mitosi degli eucarioti e nella fissione binaria dei procarioti.

Possibili stadi intermedi tra la fissione binaria e la mitosi possono essere rintracciati negli eucarioti unicellulari, nei quali la membrana nucleare non viene distrutta durante la divisione. Nella maggior parte degli altri eucarioti, compresi piante e animali, il fuso si forma all'esterno del nucleo e l'involucro nucleare viene distrutto durante la mitosi. Sebbene la mitosi negli eucarioti unicellulari non sia stata ancora sufficientemente studiata, si può presumere che abbia avuto origine dalla fissione binaria e che alla fine abbia raggiunto il livello di complessità riscontrato in organismi multicellulari.

In molti eucarioti semplici, anche la mitosi è rimasta un processo associato alla membrana, ma ora non è plasma, ma nucleare.

I principali meccanismi di regolazione della mitosi sono i processi di fosforilazione e proteolisi.

Le reazioni reversibili di fosforilazione e defosforilazione consentono eventi reversibili della mitosi, come l'assemblaggio/disintegrazione del fuso o la disintegrazione/riparazione dell'involucro nucleare. La proteolisi è alla base degli eventi irreversibili della mitosi, come la separazione dei cromatidi fratelli in anafase o la scomposizione delle cicline mitotiche in fasi tardive mitosi

La divisione di tutte le cellule eucariotiche è associata alla formazione di uno speciale apparato di divisione cellulare.

Un ruolo attivo nella divisione cellulare mitotica è spesso assegnato alle strutture citoscheletriche. Universale sia per le cellule animali che per quelle vegetali è il fuso mitotico bipolare, costituito da microtubuli e proteine associate. Il fuso garantisce una distribuzione rigorosamente identica dei cromosomi tra i poli di divisione, nell'area della quale si formano i nuclei delle cellule figlie in telofase.

Il processo di mitosi garantisce una distribuzione rigorosamente uniforme dei cromosomi tra due nuclei figli, in modo che in un organismo multicellulare tutte le cellule abbiano esattamente gli stessi set di cromosomi (in numero e carattere).

I cromosomi contengono informazioni genetiche codificate nel DNA, e quindi il processo mitotico regolare e ordinato garantisce anche che tutte le informazioni siano completamente trasmesse a ciascuno dei nuclei figli; di conseguenza ogni cellula possiede tutte le informazioni genetiche necessarie per sviluppare tutte le caratteristiche dell'organismo. A questo proposito diventa chiaro perché una cellula prelevata da una pianta adulta completamente differenziata può, in condizioni adeguate, svilupparsi in una pianta intera. Abbiamo descritto la mitosi in una cellula diploide, ma questo processo avviene in modo simile nelle cellule aploidi, ad esempio nelle cellule della generazione gametofitica delle piante.

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Metodo twin nello studio di caratteristiche a distribuzione continua

Esistono due metodi di divisione: 1) la divisione completa più comune è la mitosi ( divisione indiretta) e 2) amitosi (divisione diretta). Durante la divisione mitotica, il citoplasma viene riorganizzato, la membrana nucleare viene distrutta e i cromosomi vengono rivelati. Nella vita di una cellula c'è un periodo di mitosi stessa e un intervallo tra le divisioni, chiamato interfase. Tuttavia, il periodo di interfase (cellula che non si divide) può essere di natura diversa. In alcuni casi, durante l'interfase la cellula funziona e allo stesso tempo si prepara alla divisione successiva. In altri casi, le cellule entrano in interfase, funzionano, ma non sono più pronte a dividersi. Come parte di un organismo multicellulare complesso, esistono numerosi gruppi di cellule che hanno perso la capacità di dividersi. Questi includono, ad esempio, le cellule nervose. La preparazione della cellula per la mitosi avviene nell'interfase. Per immaginare le caratteristiche principali di questo processo, ricorda la struttura del nucleo cellulare.

Cellule di cipolla nelle diverse fasi del ciclo cellulare

Di base unità strutturale i nuclei sono cromosomi costituiti da DNA e proteine. Nei nuclei delle cellule viventi che non si dividono, di regola, i singoli cromosomi sono indistinguibili, ma la maggior parte della cromatina, che si trova nei preparati colorati sotto forma di fili sottili o grani di varie dimensioni, corrisponde ai cromosomi. In alcune cellule, i singoli cromosomi sono chiaramente visibili nel nucleo interfase, ad esempio, nelle cellule che si dividono rapidamente di un uovo fecondato in via di sviluppo e nei nuclei di alcuni protozoi. IN periodi diversi Durante la vita di una cellula, i cromosomi subiscono cambiamenti ciclici che possono essere rintracciati da una divisione all'altra. I cromosomi durante la mitosi sono corpi densi allungati, lungo la cui lunghezza si possono distinguere due filamenti: cromatidi contenenti DNA, che sono il risultato del raddoppio dei cromosomi. Ogni cromosoma ha una costrizione primaria, o centromero. Questa parte ristretta del cromosoma può essere posizionata al centro o più vicino a una delle estremità, ma per ciascun cromosoma specifico la sua posizione è rigorosamente costante. Durante la mitosi, i cromosomi e i cromatidi sono filamenti strettamente avvolti (stato arrotolato o condensato). Nel nucleo interfase, i cromosomi sono molto allungati, cioè despiralizzati, rendendoli difficili da distinguere. Di conseguenza, il ciclo dei cambiamenti cromosomici consiste nella spiralizzazione, quando si accorciano, si ispessiscono e diventano chiaramente distinguibili, e nella despiralizzazione, quando sono fortemente allungati, intrecciati, e quindi diventa impossibile distinguerli separatamente. La spiralizzazione e la despiralizzazione sono associate all'attività del DNA, poiché funziona solo in uno stato despiralizzato. L'emissione di informazioni, la formazione di RNA sul DNA in uno stato elicoidale, cioè durante la mitosi, si interrompe. Il fatto che i cromosomi siano presenti nel nucleo di una cellula che non si divide è dimostrato anche dalla costanza della quantità di DNA, dal numero di cromosomi e dalla conservazione della loro individualità da divisione a divisione.

Preparazione della cellula per la mitosi. Durante l'interfase si verificano numerosi processi che consentono la mitosi. Chiamiamo i più importanti: 1) i centrioli raddoppiano, 2) i cromosomi raddoppiano, cioè la quantità di DNA e proteine cromosomiche, 3) vengono sintetizzate le proteine da cui è costruito il fuso dell'acromatina, 4) l'energia viene accumulata sotto forma di ATP, che viene consumata durante la divisione, 5) la crescita cellulare termina. La sintesi del DNA e la duplicazione dei cromosomi sono di primaria importanza nella preparazione della cellula alla mitosi. La duplicazione dei cromosomi è associata principalmente alla sintesi del DNA e alla sintesi simultanea delle proteine cromosomiche. Il processo di raddoppio dura 6-10 ore e richiede Parte di mezzo interfase. La duplicazione dei cromosomi procede in modo tale che ogni vecchio filamento di DNA ne costruisce un secondo. Questo processo è rigorosamente ordinato e, partendo da più punti, si diffonde lungo l'intero cromosoma.

Mitosi

La mitosi è un metodo universale di divisione cellulare nelle piante e negli animali, la cui essenza principale è la distribuzione precisa dei cromosomi duplicati tra entrambe le cellule figlie risultanti. La preparazione della cellula alla divisione occupa, come vediamo, una parte significativa dell'interfase e la mitosi inizia solo quando la preparazione nel nucleo e nel citoplasma è completamente completata. L'intero processo è diviso in quattro fasi. Durante la prima, la profase, i centrioli si dividono e iniziano a divergere in direzioni opposte. Attorno a loro si formano filamenti acromatici dal citoplasma che, insieme ai centrioli, formano un fuso acromatico. Quando la divergenza dei centrioli termina, l'intera cellula risulta essere polare, entrambi i centrioli si trovano ai poli opposti e il piano medio può essere chiamato equatore. I filamenti del fuso di acromatina convergono nei centrioli e sono ampiamente posizionati all'equatore, ricordando la forma di un fuso. Contemporaneamente alla formazione del fuso nel citoplasma, il nucleo inizia a gonfiarsi e al suo interno è chiaramente visibile una palla di fili ispessiti - i cromosomi. Durante la profase i cromosomi si muovono a spirale e si accorciano e si ispessiscono. La profase termina con la dissoluzione della membrana nucleare e i cromosomi si trovano nel citoplasma. In questo momento, è chiaro che tutti i cromosomi sono già doppi. Poi arriva la seconda fase: la metafase. I cromosomi, inizialmente disposti in modo casuale, cominciano a spostarsi verso l'equatore. Di solito si trovano tutti sullo stesso piano ad uguale distanza dai centrioli. In questo momento, una parte dei fili del fuso è attaccata ai cromosomi, mentre l'altra parte si estende ancora continuamente da un centriolo all'altro: questi sono i fili di supporto. I fili di trazione, o cromosomici, sono attaccati ai centromeri (restrizioni primarie dei cromosomi), ma va ricordato che sia i cromosomi che i centromeri sono già doppi. Tirando i fili dai poli si attaccano a quei cromosomi che sono più vicini a loro. C'è una breve pausa. Questo parte centrale mitosi, dopo di che inizia la terza fase: anafase. Durante l'anafase, le fibre del fuso iniziano a contrarsi, tirando i cromosomi verso poli diversi. In questo caso, i cromosomi si comportano passivamente; piegandosi come una forcina, avanzano con i centromeri, per cui vengono tirati da un filo del fuso. All'inizio dell'anafase, la viscosità del citoplasma diminuisce, il che contribuisce al rapido movimento dei cromosomi. Di conseguenza, i fili del fuso assicurano la precisa divergenza dei cromosomi (raddoppiati in interfase) verso i diversi poli della cellula. La mitosi finisce ultima fase-telofase. I cromosomi, avvicinandosi ai poli, sono strettamente intrecciati tra loro. Allo stesso tempo inizia il loro allungamento (despiralizzazione) e diventa impossibile distinguere i singoli cromosomi. A poco a poco, dal citoplasma si forma una membrana nucleare, il nucleo si gonfia, appare un nucleolo e viene ripristinata la precedente struttura della cellula interfase

1. Definire la vita e i cicli mitotici di una cellula.
Ciclo vitale- il periodo di tempo dal momento in cui appare una cellula come risultato della divisione fino alla sua morte o fino alla divisione successiva.
Ciclo mitotico– una serie di sequenziali e processi interconnessi durante la preparazione della cellula per la divisione, nonché durante la mitosi stessa.

2. Rispondere in che modo il concetto di “mitosi” differisce dal concetto di “ciclo mitotico”.
Il ciclo mitotico comprende la mitosi stessa e le fasi di preparazione cellulare alla divisione, mentre la mitosi è solo la divisione cellulare.

3. Elencare i periodi del ciclo mitotico.

2. Periodo di sintesi del DNA (S)

4. mitosi.

4. Apri significato biologico mitosi

La mitosi (divisione indiretta) è la divisione delle cellule somatiche (cellule del corpo). Il significato biologico della mitosi è la riproduzione delle cellule somatiche, la produzione di cellule copia (con lo stesso set di cromosomi, con esattamente le stesse informazioni ereditarie). Tutte le cellule somatiche del corpo derivano da un'unica cellula madre (zigote) attraverso la mitosi.

1) Profase

spirali di cromatina (si torce, si condensa) nei cromosomi
i nucleoli scompaiono
l'involucro nucleare si disintegra
I centrioli divergono verso i poli cellulari, si forma un fuso

2) Metafase- I cromosomi si allineano lungo l'equatore della cellula, si forma una placca metafasica

3) Anfase- i cromosomi figli si separano gli uni dagli altri (i cromatidi diventano cromosomi) e si muovono verso i poli

4) Telofase

i cromosomi despirano (si svolgono, decondensano) allo stato di cromatina
compaiono il nucleo e i nucleoli
i filamenti del fuso vengono distrutti
si verifica la citocinesi: la divisione del citoplasma della cellula madre in due cellule figlie

La durata della mitosi è di 1-2 ore.

Ciclo cellulare

Questo è il periodo della vita di una cellula dal momento della sua formazione attraverso la divisione della cellula madre fino alla sua stessa divisione o morte.

Il ciclo cellulare è composto da due periodi:

interfase(lo stato in cui la cellula NON si divide);
divisione (mitosi o meiosi).

L'interfase è composta da diverse fasi:

presintetico: la cellula cresce, in essa avviene la sintesi attiva di RNA e proteine e il numero di organelli aumenta; inoltre avviene la preparazione al raddoppio del DNA (accumulo di nucleotidi)
sintetico: avviene il raddoppio (replicazione, riduplicazione) del DNA
postsintetico: la cellula si prepara alla divisione, sintetizza le sostanze necessarie per la divisione, ad esempio le proteine del fuso.

MAGGIORI INFORMAZIONI: Mitosi, Differenze tra mitosi e meiosi, Ciclo cellulare, Duplicazione (replicazione) del DNA
COMPITI PARTE 2: Mitosi

Test e compiti

Installare sequenza corretta processi che avvengono durante la mitosi. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) decadimento del guscio nucleare
2) ispessimento e accorciamento dei cromosomi
3) allineamento dei cromosomi nella parte centrale della cellula
4) l'inizio del movimento dei cromosomi verso il centro
5) divergenza dei cromatidi rispetto ai poli cellulari
6) formazione di nuove membrane nucleari

Scegli quello più adatto a te opzione corretta. Il processo di riproduzione cellulare negli organismi regni diversi si chiama fauna selvatica
1) meiosi
2) mitosi
3) fecondazione
4) frantumazione

Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi di interfase del ciclo cellulare. Identificare due caratteristiche da cui “cadono”. elenco generale, e annotare i numeri sotto i quali sono indicati nella tabella.
1) crescita cellulare
2) divergenza dei cromosomi omologhi
3) disposizione dei cromosomi lungo l'equatore della cellula
4) Replicazione del DNA
5) sintesi di sostanze organiche

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della vita i cromosomi si sviluppano a spirale nelle cellule?
1) interfase
2) profase
3) anafase
4) metafase

Scegli tre opzioni.

A quali strutture sono sottoposte le cellule? cambiamenti più grandi durante la mitosi?
1) nucleo
2) citoplasma
3) ribosomi
4) lisosomi
5) centro della cellula
6) cromosomi

1. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano in una cellula con cromosomi in interfase e successiva mitosi
1) disposizione dei cromosomi sul piano equatoriale
2) Replicazione del DNA e formazione di cromosomi bicromatidi
3) spiralizzazione dei cromosomi
4) divergenza dei cromosomi fratelli rispetto ai poli cellulari

2. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante l'interfase e la mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) spiralizzazione dei cromosomi, scomparsa dell'involucro nucleare
2) divergenza dei cromosomi fratelli rispetto ai poli cellulari
3) formazione di due cellule figlie
4) raddoppio delle molecole di DNA
5) posizionamento dei cromosomi nel piano dell'equatore cellulare

3. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano nell'interfase e nella mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) dissoluzione della membrana nucleare
2) Replicazione del DNA
3) distruzione del fuso di fissione
4) divergenza dei cromosomi monocromatici rispetto ai poli cellulari
5) formazione di una placca metafasica

Scegline uno, l'opzione più corretta. Quando una cellula si divide si forma un fuso
1) profase
2) telofase
3) metafase
4) anafase

Scegline uno, l'opzione più corretta. La mitosi NON avviene in profase
1) dissoluzione della membrana nucleare
2) formazione del fuso
3) raddoppio dei cromosomi
4) dissoluzione dei nucleoli

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della vita le cellule cromatidiche diventano cromosomi?
1) interfase
2) profase
3) metafase
4) anafase

Scegline uno, l'opzione più corretta. La despiralizzazione dei cromosomi durante la divisione cellulare avviene in
1) profase
2) metafase
3) anafase
4) telofase

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della mitosi le coppie di cromatidi sono attaccate mediante i loro centromeri ai filamenti del fuso?
1) anafase
2) telofase
3) profase
4) metafase

Stabilire una corrispondenza tra i processi e le fasi della mitosi: 1) anafase, 2) telofase. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) si forma l'involucro nucleare
B) i cromosomi fratelli divergono ai poli della cellula
C) il mandrino finalmente scompare
D) despirazione dei cromosomi
D) i centromeri dei cromosomi si separano

Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi che si verificano nell'interfase. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate nella tabella.
1) Replicazione del DNA
2) formazione della membrana nucleare
3) spiralizzazione dei cromosomi
4) Sintesi di ATP
5) sintesi di tutti i tipi di RNA

Quante cellule si formano a seguito della mitosi di una cellula? Scrivi solo il numero corrispondente nella tua risposta.

Tutte le caratteristiche elencate di seguito tranne due vengono utilizzate per descrivere la fase della mitosi mostrata nella figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) il nucleolo scompare
2) si forma un fuso di fissione
3) Le molecole di DNA raddoppiano
4) i cromosomi sono attivamente coinvolti nella biosintesi delle proteine
5) spirale dei cromosomi

Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante la mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) spiralizzazione dei cromosomi
2) divergenza dei cromatidi
3) formazione di un fuso di fissione
4) despiralizzazione dei cromosomi
5) divisione del citoplasma
6) posizione dei cromosomi all'equatore della cellula

Scegline uno, l'opzione più corretta. Cosa è accompagnato dalla spiralizzazione dei cromosomi all'inizio della mitosi?
1) acquisizione di una struttura bicromatica
2) partecipazione attiva cromosomi nella biosintesi delle proteine
3) raddoppiare la molecola di DNA
4) aumento della trascrizione

Stabilire una corrispondenza tra i processi e i periodi di interfase: 1) postsintetico, 2) presintetico, 3) sintetico. Scrivi i numeri 1, 2, 3 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) crescita cellulare
B) Sintesi di ATP per il processo di fissione
B) Sintesi di ATP per la replicazione delle molecole di DNA
D) sintesi di proteine per costruire microtubuli
D) Replicazione del DNA
E) duplicazione dei centrioli

1. Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere il processo della mitosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) è la base riproduzione asessuata
2) divisione indiretta
3) fornisce la rigenerazione
4) divisione di riduzione
5) aumenta la diversità genetica

2. Tutte le caratteristiche di cui sopra, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi della mitosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) formazione di bivalenti
2) coniugazione e incrocio
3) costanza del numero di cromosomi nelle cellule
4) formazione di due cellule
5) conservazione della struttura cromosomica

Tutti i segni elencati di seguito, tranne due, vengono utilizzati per descrivere il processo mostrato in figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) le cellule figlie hanno lo stesso corredo cromosomico delle cellule madri
2) distribuzione non uniforme del materiale genetico tra le cellule figlie
3) fornisce crescita
4) formazione di due cellule figlie
5) divisione diretta

Tutti i processi elencati di seguito tranne due si verificano durante la divisione cellulare indiretta. Identificare due processi che “cadono” dall'elenco generale e annotare i numeri con cui sono indicati.
1) si formano due cellule diploidi
2) si formano quattro cellule aploidi
3) avviene la divisione cellulare somatica
4) avviene la coniugazione e l'incrocio dei cromosomi
5) la divisione cellulare è preceduta da un'interfase

Stabilire una corrispondenza tra le fasi del ciclo di vita cellulare e i processi. Si verificano durante loro: 1) interfase, 2) mitosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) si forma il fuso
B) la cellula cresce, in essa avviene la sintesi attiva di RNA e proteine
B) avviene la citocinesi
D) il numero di molecole di DNA raddoppia
D) avviene la spiralizzazione dei cromosomi

Quali processi avvengono in una cellula durante l'interfase?
1) sintesi proteica nel citoplasma
2) spiralizzazione dei cromosomi
3) sintesi dell'mRNA nel nucleo
4) duplicazione delle molecole di DNA
5) dissoluzione della membrana nucleare
6) divergenza dei centrioli del centro cellulare rispetto ai poli cellulari

Determinare la fase e il tipo di divisione mostrati in figura. Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosi
6) meiosi I
7) meiosi II

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Mitosi nelle cellule animali e vegetali

L'evento più importante che si verifica nella mitosi è la distribuzione uniforme del materiale genetico. Mitosi negli animali e cellule vegetali quasi lo stesso, ma ci sono alcune differenze che sono indicate nella nostra tabella (Fig.

4). Non ci sono centrioli nella cellula vegetale, ma dentro cellula animale Sono presenti centrioli, una placca cellulare si forma in una cellula vegetale, ma non in una cellula animale.

Riso. 4. Confronto delle caratteristiche della mitosi nelle cellule animali e vegetali

Nelle cellule vegetali durante la citocinesi non si forma una costrizione, ma nelle cellule animali si forma una costrizione. Le mitosi nelle cellule vegetali si verificano principalmente nei meristemi, mentre nelle cellule animali le mitosi si verificano in vari tessuti e aree del corpo.

La mitosi è divisa in quattro fasi successive: profase, metafase, anafase e telofase (Fig. 5). L'interfase è la fase principale del ciclo di vita cellulare (vedi lezione precedente), è una preparazione alla divisione o precede la morte cellulare, quindi non è una fase di mitosi.

Riso. 5. Interfase e le seguenti fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase

Nella profase, la spiralizzazione del DNA avviene nel nucleo e, osservando la cellula al microscopio, si possono vedere cromosomi strettamente attorcigliati (Fig. 6).

Riso. 6. Profase della mitosi

Di solito si vede che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi e regioni di collegamento: centromeri. I nucleoli scompaiono in questa fase. Nelle cellule animali e piante inferiori I centrioli si spostano verso i poli della cellula.

Da ciascun centriolo si estendono corti microtubuli sotto forma di raggi. Formano una struttura a forma di stella.

Riso. 7. Profase della mitosi in cellule animali e vegetali

Verso la fine della profase (Fig. 7), l'involucro nucleare si disintegra o si dissolve e i microtubuli iniziano a formare un fuso (Fig. 8).

Riso. 8. Completamento della profase e transizione alla metafase

La fase successiva è la metafase. I cromosomi sono disposti in modo tale che i loro centromeri si trovino sul piano dell'equatore della cellula (Fig. 9).

9. Metafase: fuso. All'equatore c'è una placca metafasica.

Si forma una cosiddetta piastra metafase (Fig. 10), composta da cromosomi. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri di ciascun cromosoma.

Riso. 10. Metafase. Preparazione colorata. Il fuso è formato da centromeri (blu), microfibrille (viola) e cromosomi della piastra metafase - gialli.

L'anafase è una fase molto breve (Fig. 11). Ogni cromosoma si divide longitudinalmente in due cromatidi identici, che divergono verso i poli opposti della cellula, ora chiamati cromosomi figli (o cromatidi).

Riso. 11. Anafase della mitosi

A causa dell'identità dei cromosomi figli, i due poli della cellula hanno lo stesso materiale genetico. Lo stesso che era nella cellula prima dell'inizio della mitosi. Vale la pena notare che vicino a ciascun polo ci sono due volte meno portatori di informazioni - molecole di DNA compattate nei cromosomi - rispetto alla cellula originale.

La telofase è l'ultima fase, i cromosomi figli despirano ai poli cellulari e diventano disponibili per la trascrizione, inizia la sintesi proteica, si formano membrane nucleari e nucleoli (Fig. 12).

Riso. 12. Telofase della mitosi nelle cellule animali e vegetali

Le filettature del mandrino si disintegrano. A questo punto termina la cariocinesi e inizia la citocinesi (Fig. 13), mentre nelle cellule animali sul piano equatoriale appare una costrizione. Si approfondisce fino a quando non avviene la separazione di due cellule figlie.

Riso. 13. Citocinesi

Nella formazione di costrizione ruolo importante giocano con le strutture citoscheletriche. La citocinesi nelle cellule vegetali avviene in modo diverso, poiché le piante hanno una parete cellulare rigida e non si dividono per formare una costrizione, ma formano un setto intracellulare.

La mitosi fornisce principalmente stabilità genetica. Come risultato della mitosi si formano due nuclei che contengono lo stesso numero di cromosomi presenti nella cellula madre o genitrice.

Questi cromosomi sono formati dall'esatta replicazione della molecola di DNA dei cromosomi genitori, per cui i loro geni contengono esattamente le stesse informazioni ereditarie.

Pertanto, le cellule figlie sono geneticamente identiche alla cellula madre, poiché la mitosi non può apportare alcuna modifica alle informazioni ereditarie. Le popolazioni cellulari ottenute mediante mitosi da cellule madri sono geneticamente stabili.

La mitosi è necessaria per altezza normale e lo sviluppo di organismi multicellulari, poiché il numero di cellule aumenta a seguito della mitosi.

La mitosi è uno dei principali meccanismi di crescita degli eucarioti multicellulari.

La mitosi è alla base della riproduzione asessuata di molti animali e piante, garantisce la rigenerazione delle parti perdute (ad esempio gli arti dei crostacei), nonché la sostituzione delle cellule che avviene in un organismo multicellulare.

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§ 28. Divisione cellulare - Mamontova, Sonina, grado 9 (risposte)

1. Definire la vita e i cicli mitotici di una cellula.

Ciclo di vita: il periodo di tempo dal momento in cui appare una cellula come risultato della divisione fino alla sua morte o fino alla divisione successiva.

Il ciclo mitotico è un insieme di processi sequenziali e interconnessi durante il periodo di preparazione cellulare alla divisione, nonché durante la mitosi stessa.

2. Rispondere in che modo il concetto di “mitosi” differisce dal concetto di “ciclo mitotico”.

Il ciclo mitotico comprende la mitosi stessa e le fasi di preparazione cellulare alla divisione, mentre la mitosi è solo la divisione cellulare.

Elencare i periodi del ciclo mitotico.

1. periodo di preparazione per la sintesi del DNA (G1)

2. Periodo di sintesi del DNA (S)

3. periodo di preparazione alla divisione cellulare (G2)

4. Espandere il significato biologico della mitosi.

Durante la mitosi, le cellule figlie ricevono un corredo diploide di cromosomi identici alla cellula madre. La costanza della struttura e il corretto funzionamento degli organi sarebbero impossibili senza il mantenimento dello stesso insieme di materiale genetico nelle generazioni cellulari. La mitosi fornisce sviluppo embrionale, crescita, ripristino dei tessuti dopo il danno, mantenimento dell'integrità strutturale dei tessuti con la costante perdita di cellule nel processo del loro funzionamento.

5. Indicare le fasi della mitosi e realizzare disegni schematici che riflettano gli eventi che si verificano nella cellula durante una determinata fase della mitosi. Riempi la tabella.

La divisione cellulare è il punto centrale della riproduzione.

Durante il processo di divisione, da una cellula nascono due cellule. Sulla base dell'assimilazione di sostanze organiche e inorganiche, una cellula crea la propria cellula con struttura e funzioni caratteristiche.

Nella divisione cellulare si possono osservare due momenti principali: divisione nucleare - mitosi e divisione citoplasmatica - citocinesi o citotomia. L'attenzione principale dei genetisti è ancora focalizzata sulla mitosi, poiché dal punto di vista della teoria dei cromosomi il nucleo è considerato un “organo” dell'ereditarietà.

Durante il processo di mitosi si verifica:

raddoppio della sostanza cromosomica;
modifica condizione fisica e organizzazione chimica dei cromosomi;
divergenza dei cromosomi figli, o meglio sorelle, ai poli della cellula;
successiva divisione del citoplasma e pieno recupero due nuovi nuclei nelle cellule sorelle.

Quindi, nella mitosi tutto ciclo vitale geni nucleari: duplicazione, distribuzione e funzionamento; Come risultato del completamento del ciclo mitotico, le cellule sorelle ottengono la stessa “eredità”.

Durante la divisione, il nucleo cellulare attraversa cinque fasi successive: interfase, profase, metafase, anafase e telofase; alcuni citologi identificano un altro sesto stadio: la prometafase.

Diagramma delle fasi della mitosi in una cellula animale

Tra due successive divisioni cellulari il nucleo si trova nella fase interfase. Durante questo periodo il nucleo, durante la fissazione e la colorazione, presenta una struttura a rete formata dalla tintura di fili sottili, che nella fase successiva vengono formati in cromosomi. Sebbene l'interfase sia altrimenti chiamata la fase del nucleo a riposo, sul corpo stesso i processi metabolici nel nucleo durante questo periodo si verificano con la massima attività.

La profase è la prima fase di preparazione del nucleo alla divisione. Nella profase, la struttura reticolata del nucleo si trasforma gradualmente in filamenti cromosomici. Dalla prima profase anche in microscopio ottico si può osservare la duplice natura dei cromosomi. Ciò suggerisce che nel nucleo è soprattutto l'interfase precoce o tardiva processo importante mitosi: raddoppio o duplicazione dei cromosomi, in cui ciascuno dei cromosomi materni ne costruisce uno simile, un cromosoma figlia. Di conseguenza, ciascun cromosoma appare raddoppiato longitudinalmente. Tuttavia, queste metà dei cromosomi, chiamate cromatidi fratelli, non si separano durante la profase, poiché sono tenute insieme da una regione comune: il centromero; la regione centromerica si divide successivamente. Nella profase, i cromosomi subiscono un processo di torsione lungo il loro asse, che porta al loro accorciamento e ispessimento. Va sottolineato che nella profase ogni cromosoma della cariolinfa si trova in modo casuale.

Nelle cellule animali, anche nella tarda telofase o nell'interfase molto precoce, avviene la duplicazione del centriolo, dopodiché nella profase i centrioli figli iniziano a convergere verso i poli e le formazioni dell'astrosfera e del fuso, chiamate nuovo apparato. Allo stesso tempo, i nucleoli si dissolvono. Un segno essenziale della fine della profase è la dissoluzione della membrana nucleare, a seguito della quale i cromosomi finiscono nella massa generale di citoplasma e carioplasma, che ora forma il mixoplasma. Questo pone fine alla profase; la cellula entra in metafase.

IN Ultimamente Tra profase e metafase, i ricercatori hanno iniziato a distinguere uno stadio intermedio chiamato prometafase. La prometafase è caratterizzata dalla dissoluzione e scomparsa della membrana nucleare e dallo spostamento dei cromosomi verso il piano equatoriale della cellula. Ma a questo punto la formazione del fuso dell'acromatina non è ancora stata completata.

Metafase chiamato lo stadio di completamento della disposizione dei cromosomi all'equatore del fuso. La disposizione caratteristica dei cromosomi sul piano equatoriale è chiamata placca equatoriale o metafase. La disposizione dei cromosomi in relazione tra loro è casuale. Nella metafase, il numero e la forma dei cromosomi vengono rivelati chiaramente, soprattutto quando si esamina la placca equatoriale dai poli della divisione cellulare. Il fuso dell'acromatina è completamente formato: i filamenti del fuso acquisiscono una consistenza più densa rispetto al resto del citoplasma e si attaccano alla regione centromerica del cromosoma. Il citoplasma della cellula durante questo periodo ha la viscosità più bassa.

Anafase chiamata la fase successiva della mitosi, in cui i cromatidi si dividono, che ora possono essere chiamati cromosomi fratelli o figli, e divergono ai poli. In questo caso, prima di tutto, le regioni centromeriche si respingono a vicenda, quindi i cromosomi stessi divergono ai poli. Va detto che la divergenza dei cromosomi in anafase inizia simultaneamente - "come a comando" - e termina molto rapidamente.

Durante la telofase, i cromosomi figli despirano e perdono la loro apparente individualità. Si formano il guscio centrale e il nucleo stesso. Il nucleo viene ricostruito in ordine inverso rispetto ai cambiamenti che ha subito in profase. Alla fine, vengono ripristinati anche i nucleoli (o nucleoli), e nella stessa quantità in cui erano presenti nei nuclei genitori. Il numero di nucleoli è caratteristico di ciascun tipo di cellula.

Allo stesso tempo inizia la divisione simmetrica del corpo cellulare.

I nuclei delle cellule figlie entrano nello stato interfase.

Schema della citocinesi delle cellule animali e vegetali

La figura sopra mostra un diagramma della citocinesi nelle cellule animali e vegetali. In una cellula animale, la divisione avviene allacciando il citoplasma della cellula madre. In una cellula vegetale, la formazione di un setto cellulare avviene con aree di placche del fuso, che formano una partizione chiamata fragmoplasto sul piano equatoriale. Questo termina il ciclo mitotico. La sua durata dipende apparentemente dal tipo di tessuto, stato fisiologico corpo, fattori esterni (temperatura, regime luminoso) e dura da 30 minuti a 3 ore.Secondo vari autori, la velocità di passaggio delle singole fasi è variabile.

Sia interni che fattori esterni Gli ambienti che agiscono sulla crescita dell'organismo e sul suo stato funzionale influenzano la durata della divisione cellulare e le sue singole fasi. Poiché il nucleo svolge un ruolo enorme nei processi metabolici della cellula, è naturale ritenere che la durata delle fasi mitotiche possa variare in base allo stato funzionale del tessuto dell'organo. Ad esempio, è stato stabilito che durante il riposo e il sonno degli animali, l'attività mitotica di vari tessuti è molto più elevata che durante la veglia. In molti animali la frequenza delle divisioni cellulari diminuisce alla luce e aumenta al buio. Si presume inoltre che gli ormoni influenzino l'attività mitotica della cellula.

Le ragioni che determinano la disponibilità di una cellula a dividersi rimangono ancora poco chiare. Ci sono ragioni per suggerire diverse ragioni:

raddoppiando la massa del protoplasma cellulare, dei cromosomi e di altri organelli, a causa dei quali le relazioni nucleo-plasma vengono interrotte; Per dividersi, una cellula deve raggiungere un certo peso e volume caratteristici delle cellule di un dato tessuto;
raddoppiamento dei cromosomi;
secrezione di sostanze speciali da parte dei cromosomi e di altri organelli cellulari che stimolano la divisione cellulare.

Anche il meccanismo della divergenza cromosomica ai poli nell'anafase della mitosi rimane poco chiaro. Un ruolo attivo in questo processo sembra essere svolto dai filamenti del fuso, che rappresentano filamenti proteici organizzati e orientati da centrioli e centromeri.

La natura della mitosi, come abbiamo già detto, varia a seconda del tipo e stato funzionale tessuti. Cellule di tessuti diversi sono caratterizzate da diversi tipi di mitosi.Nel tipo di mitosi descritto, la divisione cellulare avviene in modo uguale e simmetrico. Come risultato della mitosi simmetrica, le cellule sorelle sono ereditariamente equivalenti in termini sia di geni nucleari che di citoplasma. Tuttavia, oltre a quella simmetrica, esistono altri tipi di mitosi, vale a dire: mitosi asimmetrica, mitosi con citocinesi ritardata, divisione delle cellule multinucleate (divisione dei sincizi), amitosi, endomitosi, endoriproduzione e politenia.

Nel caso della mitosi asimmetrica, le cellule sorelle non sono uguali in termini di dimensioni, quantità di citoplasma e anche in relazione al loro destino futuro. Un esempio di ciò è la dimensione disuguale delle cellule sorelle (figlie) del neuroblasto della cavalletta, delle uova degli animali durante la maturazione e durante la frammentazione a spirale; quando i nuclei dei granuli di polline si dividono, una delle cellule figlie può dividersi ulteriormente, l'altra no, ecc.

La mitosi con citocinesi ritardata è caratterizzata dal fatto che il nucleo cellulare si divide molte volte e solo allora si divide il corpo cellulare. Come risultato di questa divisione, si formano cellule multinucleate come il sincizio. Un esempio di ciò è la formazione delle cellule dell'endosperma e la produzione di spore.

Amitosi chiamata fissione nucleare diretta senza la formazione di figure di fissione. In questo caso la divisione del nucleo avviene “allacciandolo” in due parti; a volte si formano più nuclei contemporaneamente da un nucleo (frammentazione). L'amitosi si verifica costantemente nelle cellule di numerosi tessuti specializzati e patologici, ad esempio in tumori cancerosi. Può essere osservato sotto l'influenza di vari agenti dannosi (radiazioni ionizzanti e alta temperatura).

Endomitosi Questo è il nome dato al processo in cui la fissione nucleare raddoppia. In questo caso, i cromosomi, come al solito, si riproducono in interfase, ma la loro successiva divergenza avviene all'interno del nucleo con conservazione dell'involucro nucleare e senza la formazione di un fuso di acromatina. In alcuni casi, sebbene la membrana nucleare si dissolva, i cromosomi non divergono ai poli, per cui il numero di cromosomi nella cellula si moltiplica anche di diverse decine di volte. L'endomitosi si verifica nelle cellule di vari tessuti sia di piante che di animali. Ad esempio, A.A. Prokofieva-Belgovskaya ha dimostrato che attraverso l'endomitosi nelle cellule di tessuti specializzati: nell'ipoderma del ciclope, nel corpo grasso, nell'epitelio peritoneale e in altri tessuti della puledra (Stenobothrus) - l'insieme dei cromosomi può aumentare di 10 volte . Questo aumento del numero di cromosomi è associato a caratteristiche funzionali tessuto differenziato.

Durante la politenia, il numero di filamenti cromosomici si moltiplica: dopo la duplicazione su tutta la lunghezza, non divergono e rimangono adiacenti l'uno all'altro. In questo caso, il numero di fili cromosomici all'interno di un cromosoma viene moltiplicato, di conseguenza il diametro dei cromosomi aumenta notevolmente. Il numero di fili così sottili in un cromosoma politenico può raggiungere 1000-2000. In questo caso si formano i cosiddetti cromosomi giganti. Con la politenia, tutte le fasi del ciclo mitotico vengono abbandonate, ad eccezione di quella principale: la riproduzione dei filamenti primari del cromosoma. Il fenomeno della politenia si osserva nelle cellule di numerosi tessuti differenziati, ad esempio nel tessuto delle ghiandole salivari dei ditteri, nelle cellule di alcune piante e protozoi.

A volte avviene la duplicazione di uno o più cromosomi senza alcuna trasformazione nucleare: questo fenomeno è chiamato endoriproduzione.

Quindi, tutte le fasi della mitosi cellulare che compongono il ciclo mitotico sono obbligatorie solo per un processo tipico.

In alcuni casi, soprattutto nei tessuti differenziati, il ciclo mitotico subisce modifiche. Le cellule di tali tessuti hanno perso la capacità di riprodurre l'intero organismo e l'attività metabolica del loro nucleo è adattata alla funzione del tessuto socializzato.

Conservano le cellule embrionali e meristematiche che non hanno perso la funzione di riprodurre l'intero organismo e appartenenti a tessuti indifferenziati ciclo completo mitosi, su cui si basa la riproduzione asessuata e vegetativa.

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Argomento della lezione. Divisione cellulare. Mitosi

Lo scopo della lezione: caratterizzare il principale metodo di divisione delle cellule eucariotiche - mitosi, rivelare le caratteristiche di ciascuna fase della mitosi, creare un'idea di amitosi.

Compiti:

formare conoscenze sull'importanza della divisione per la crescita, lo sviluppo, la riproduzione della cellula e dell'organismo nel suo insieme; considerare il meccanismo della mitosi;
caratterizzare le principali fasi del ciclo cellulare e mitotico;
migliorare le capacità di lavorare con un microscopio;
identificare il significato biologico della mitosi.

Risorse: computer, microscopi, microslide “Mitosi nelle cellule della radice di cipolla”, lavagna interattiva, presentazione multimediale “Divisione cellulare. Mitosi”, disco – “laboratorio di biologia gradi 6-11”, video “Fasi della mitosi”, manuale dinamico “Mitosi”.

Passi della lezione

1. Momento organizzativo.

Stabilire l'obiettivo della lezione, definire il problema e l'argomento della lezione.

Al momento della nascita, un bambino pesa in media 3 - 3,5 kg ed è alto circa 50 cm, un cucciolo di orso bruno, i cui genitori raggiungono un peso di 200 kg o più, non pesa più di 500 g, e un minuscolo il canguro pesa meno di 1 grammo. Un bellissimo cigno cresce da un pulcino grigio e poco appariscente, un agile girino si trasforma in un rospo tranquillo e una ghianda piantata vicino alla casa cresce in un'enorme quercia, che cento anni dopo delizia le nuove generazioni di persone con la sua bellezza.

Domanda problematica. Quali processi rendono possibili tutti questi cambiamenti? (Diapositiva1)

Tutti questi cambiamenti sono possibili grazie alla capacità degli organismi di crescere e svilupparsi. L'albero non si trasformerà in un seme, il pesce non tornerà nell'uovo: i processi di crescita e sviluppo sono irreversibili. Queste due proprietà della materia vivente sono indissolubilmente legate tra loro e si basano sulla capacità della cellula di dividersi e specializzarsi . Qual è l'argomento della lezione? (Diapositiva 2)

Argomento della lezione: “Divisione cellulare. Mitosi” (Diapositiva 3)

Per iniziare a studiare un nuovo argomento, dobbiamo ricordare il materiale precedentemente studiato (Diapositive 4,5,6)

2. Studio di nuovo materiale.

TIPI DI DIVISIONE CELLULARE (Diapositiva 7)

Una delle disposizioni della teoria cellulare si basa sulla conclusione dello scienziato tedesco Rudolf Virchow “Ogni cellula proviene da una cellula”. Ciò segnò l'inizio dello studio dei processi di divisione cellulare, i cui principi fondamentali furono identificati alla fine del XIX secolo.

La riproduzione è una delle proprietà più importanti degli organismi viventi. Tutti gli organismi viventi, senza eccezioni, sono in grado di riprodursi, dai batteri ai mammiferi. Metodi di riproduzione vari organismi possono differire notevolmente l'uno dall'altro, ma la base di qualsiasi tipo di riproduzione è la divisione cellulare. La durata della vita di un organismo multicellulare supera la durata della maggior parte delle cellule che lo costituiscono. Pertanto, le cellule nervose smettono di dividersi anche durante sviluppo intrauterino. Una volta formate, le cellule non si dividono più per formare striate trasversali tessuto muscolare negli animali e nei tessuti di deposito nelle piante. Gli organismi multicellulari crescono, si sviluppano, rinnovano cellule e tessuti, anche parti del corpo (Ricordate la rigenerazione) È noto che le cellule invecchiano e muoiono. Ad esempio, le cellule del fegato vivono 18 mesi, i globuli rossi - 4 mesi, l'epitelio intestinale 1-2 giorni (circa 70 miliardi muoiono ogni giorno).

cellule epiteliali intestinali e 2 miliardi di globuli rossi). Ciò significa che le cellule si rinnovano costantemente nel corpo. È anche noto che in media le cellule vengono rinnovate una volta ogni 7 anni. Pertanto, quasi tutte le cellule degli organismi multicellulari devono dividersi per sostituire le cellule morenti. Tutte le nuove cellule nascono per divisione di una cellula esistente.

AMITOSI. Divisione diretta del nucleo interfase mediante costrizione senza formazione di fuso (i cromosomi sono generalmente indistinguibili al microscopio ottico). Questa divisione si verifica negli organismi unicellulari (ad esempio, i grandi nuclei poliploidi dei ciliati sono divisi per amitosi), così come in alcune cellule altamente specializzate di piante e animali con attività fisiologica indebolita, degenerante, condannate alla morte o in varie condizioni. processi patologici, come crescita maligna, infiammazione, ecc. Dopo l'amitosi, la cellula non è in grado di entrare nella divisione mitotica.

MITOSI (dal greco Mitos - filo) divisione indiretta, è il metodo principale di divisione delle cellule eucariotiche. La mitosi è il processo di divisione cellulare in cui le cellule figlie ricevono materiale genetico identico a quello contenuto nella cellula madre.

MEIOSI (fissione indiretta) è modo speciale divisione cellulare, che si traduce in una riduzione (diminuzione) della metà del numero di cromosomi. Durante la meiosi si verificano due divisioni cellulari e da una cellula diploide(2n2c) si formano quattro cellule germinali aploidi (nc). Durante l'ulteriore processo di fecondazione (fusione dei gameti), l'organismo della nuova generazione riceverà nuovamente un corredo diploide di cromosomi, cioè il cariotipo degli organismi di una determinata specie rimane costante per un numero di generazioni.

Conclusione: Esistono tre tipi di divisione cellulare, grazie ai quali gli organismi crescono, si sviluppano e si riproducono (amitosi, mitosi, meiosi).

La mitosi è il principale metodo di divisione cellulare.

La mitosi (dal greco mitos - filo) è la divisione cellulare indiretta. Assicura la trasmissione uniforme delle informazioni ereditarie dalla cellula madre a due cellule figlie.

È grazie a questo tipo di divisione cellulare che si formano quasi tutte le cellule di un organismo multicellulare.

Il ciclo mitotico (cellulare) consiste in una fase preparatoria (interfase) e nella divisione stessa: mitosi (profase, metafase, anafase e telofase).

Caratteristiche della mitosi.

Per approfondire l’argomento lavoreremo in coppia.

ESERCIZIO 1.

1. Studia le caratteristiche della prima fase della mitosi - profase.

2. Annota le caratteristiche della profase sul tuo quaderno dopo aver discusso la risposta. (Diapositiva 9)

COMPITO 2.

1. Studia le caratteristiche della seconda fase della mitosi - metafase.

2. Annota le caratteristiche della metafase sul tuo quaderno dopo aver discusso la risposta. (Diapositiva 10)

COMPITO 3.

1. Studia le caratteristiche della terza fase della mitosi: anafase.

2. Annota le caratteristiche dell'anafase sul tuo quaderno dopo aver discusso la risposta. (Diapositiva 11)

COMPITO 4.

1. Studia le caratteristiche della quarta fase della mitosi: la telofase.

2. Annota le caratteristiche della telofase sul tuo quaderno dopo aver discusso la risposta. (Diapositiva 12)

Ragazzi! Ora verrà presentato alla vostra attenzione il video “MITOSIS”. È necessario esaminarlo attentamente e quindi completare l'attività. (Diapositiva 12)

ESERCIZIO. Determina e annota i nomi della fase corrispondente alla sua descrizione. (Diapositiva 13)

3. Consolidamento del materiale studiato.

LAVORO DI LABORATORIO N. 5.(Diapositiva 14,15)

Argomento: "Mitosi nelle cellule della radice della cipolla".

Bersaglio: studiare il processo di mitosi nelle cellule della radice della cipolla.

Attrezzatura: microscopi ottici, microvetrini “Mitosi nelle cellule della radice della cipolla”.

Progresso

1. Esaminare il microvetrino finito, se possibile, trovare le cellule in tutte le fasi della mitosi.

2. Confronta l'immagine al microscopio con la microfotografia nella presentazione della lezione (diapositiva).
3. Determinare l'insieme dei cromosomi in ciascuna fase della mitosi.
4. Descrivi le caratteristiche di ogni fase osservata della mitosi.
5. Trarre una conclusione sul ruolo della mitosi.
Domande per il consolidamento.(Diapositiva 16, 17, 18)

1. La massa totale di tutte le molecole di DNA nei 46 cromosomi di una cellula somatica umana è di 6-10"9 mg. Quale sarà la massa delle molecole di DNA in: a) metafase della mitosi; b) telofase della mitosi?

2. Considerare se le condizioni potrebbero ambiente influenzare il processo di mitosi. A quali conseguenze può portare questo per il corpo?

3. Perché durante la mitosi si formano cellule figlie con un corredo di cromosomi uguale al corredo di cromosomi della cellula madre? Cosa significa questo nella vita degli organismi?

4. Considerare se le condizioni ambientali possono influenzare il processo di mitosi. A quali conseguenze può portare questo per il corpo?

5. Perché durante la mitosi si formano cellule figlie con un corredo di cromosomi uguale a quello della cellula madre? Cosa significa questo nella vita degli organismi?

Alla fine della lezione si riassumono i risultati.

La mitosi è molto processo significativo, gli scienziati hanno dedicato molti sforzi e tempo per comprendere tutte le caratteristiche di questo processo. Ad esempio, si è scoperto che la mitosi nelle cellule vegetali e animali avviene con alcune differenze e che esistono fattori che influenzano negativamente il suo svolgimento.

Inoltre, in letteratura è possibile vedere un'altra forma di divisione: diretta o amitosi. Lavorare con letteratura aggiuntiva.

Gruppo 1: compito “Amitosi”

Seleziona i punti di “riferimento” dal testo, ad es. In 4-5 posizioni indicano i principali segni di amitosi. “La mitosi è il tipo più comune, ma non l’unico, di divisione cellulare. In quasi tutti gli eucarioti si trova la cosiddetta divisione nucleare diretta, o amitosi. Durante l'amitosi, non avviene la condensazione dei cromosomi e non si forma il fuso, e il nucleo viene diviso per costrizione o frammentazione, rimanendo in uno stato interfasico. La citocinesi segue sempre la divisione nucleare, con conseguente formazione di una cellula multinucleata. La divisione amitotica è caratteristica delle cellule che completano lo sviluppo: cellule epiteliali e follicolari morenti delle ovaie... L'amitosi si verifica anche nei processi patologici: infiammazione, neoplasia maligna... dopo di ciò le cellule non sono più in grado di dividersi mitoticamente."

Gruppo 2: compito “disturbo della mitosi”

Crea coppie logiche: tipo di impatto – conseguenze.

“il corretto corso della mitosi può essere interrotto da vari fattori esterni: dosi elevate radiazioni, alcune sostanze chimiche. Ad esempio, sotto l'influenza raggi X Il DNA di un cromosoma può rompersi e anche i cromosomi si rompono. Tali cromosomi non sono in grado di muoversi, ad esempio, in anafase. Alcuni sostanze chimiche, non caratteristici degli organismi viventi (alcoli, fenoli) interrompono la consistenza dei processi mitotici. Alcuni cromosomi si muovono più velocemente, altri più lentamente. Alcuni di essi potrebbero non essere affatto inclusi nei kernel figli. Esistono sostanze che impediscono la formazione dei filamenti del fuso. Sono chiamati citostatici, ad esempio colchicina e colcemid. Influendo sulla cellula è possibile arrestare la divisione nella fase prometafase. Come risultato di questo effetto, nel nucleo appare una doppia serie di cromosomi."

Conclusioni.(Diapositiva 19)

Oggi la lezione è stata dedicata al processo più importante: la mitosi. Abbiamo dedicato abbastanza tempo al processo stesso, alle sue caratteristiche e ai suoi problemi. La cosa più importante è che questo processo garantisce la stabilità genetica della specie, così come i processi di rigenerazione, crescita e riproduzione asessuata (vegetativa). Il processo è complesso, a più fasi e molto sensibile ai fattori ambientali.

Compiti a casa.

1. Studio § 29

2. Compila la tabella “Ciclo cellulare mitotico”

Spiegare cosa determina il numero di cromosomi nel DNA nei diversi stadi della mitosi.

Ciclo cellulare mitotico

È un processo continuo, ogni fase del quale passa impercettibilmente a quella successiva. Esistono quattro fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase (Fig. 1). Quando si studia la mitosi, l'attenzione principale è rivolta al comportamento dei cromosomi.

Profase . All'inizio della prima fase della mitosi - profase - le cellule mantengono lo stesso aspetto dell'interfase, solo il nucleo aumenta notevolmente di dimensioni e in esso compaiono i cromosomi. In questa fase, è chiaro che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi, attorcigliati a spirale l'uno rispetto all'altro. I cromatidi si accorciano e si ispessiscono a causa del processo di spiralizzazione interna. Inizia ad emergere una regione debolmente colorata e meno condensata del cromosoma: il centromero, che collega due cromatidi e si trova in un luogo rigorosamente definito su ciascun cromosoma.

Durante la profase, i nucleoli si disintegrano gradualmente: anche la membrana nucleare viene distrutta e i cromosomi finiscono nel citoplasma. Nella tarda profase (prometafase), l'apparato mitotico della cellula è intensamente formato. A questo punto, il centriolo si divide e i centrioli figli si disperdono alle estremità opposte della cellula. Da ciascun centriolo si estendono sottili filamenti raggiati; Tra i centrioli si formano i filamenti del fuso. Esistono due tipi di filamenti: i filamenti che tirano il fuso, attaccati ai centromeri dei cromosomi, e i filamenti di supporto, che collegano i poli della cellula.

Quando la contrazione dei cromosomi raggiunge la sua massima estensione, si trasformano in corti corpi a forma di bastoncino e si dirigono verso il piano equatoriale della cellula.

Metafase . Nella metafase i cromosomi si trovano completamente nel piano equatoriale della cellula, formando la cosiddetta metafase o placca equatoriale. Il centromero di ciascun cromosoma, che tiene insieme entrambi i cromatidi, si trova rigorosamente all'equatore della cellula, e i bracci dei cromosomi si estendono più o meno parallelamente ai fili del fuso.

Nella metafase, la forma e la struttura di ciascun cromosoma vengono chiaramente rivelate, termina la formazione dell'apparato mitotico e avviene l'attaccamento dei fili di trazione ai centromeri. Alla fine della metafase avviene la divisione simultanea di tutti i cromosomi di una determinata cellula (e i cromatidi si trasformano in due cromosomi figli completamente separati).

Anafase. Subito dopo la divisione del centromero, i cromatidi si respingono e si muovono verso i poli opposti della cellula. Tutti i cromatidi iniziano a muoversi simultaneamente verso i poli. I centromeri svolgono un ruolo importante nel movimento orientato dei cromatidi. In anafase i cromatidi sono detti cromosomi fratelli.

Il movimento dei cromosomi fratelli in anafase avviene attraverso l'interazione di due processi: contrazione dei fili di trazione e allungamento dei fili di sostegno del fuso mitotico.

Telofase. All'inizio della telofase termina il movimento dei cromosomi fratelli, che si concentrano ai poli della cellula sotto forma di formazioni compatte e coaguli. I cromosomi despirano e perdono la loro apparente individualità. Attorno a ciascun nucleo figlia si forma un involucro nucleare; i nucleoli vengono ripristinati nella stessa quantità che erano nella cellula madre. Ciò completa la divisione nucleare (cariocinesi) e la formazione di membrana cellulare. Contemporaneamente alla formazione dei nuclei figli in telofase, avviene la divisione dell'intero contenuto della cellula madre originale o la citocinesi.

Quando una cellula si divide, sulla sua superficie vicino all'equatore appare una costrizione o un solco. Approfondisce gradualmente e divide il citoplasma in

due cellule figlie, ciascuna delle quali ha un nucleo.

Durante il processo di mitosi, da una cellula madre nascono due cellule figlie, contenenti lo stesso corredo di cromosomi della cellula originale.

Figura 1. Diagramma della mitosi

Significato biologico della mitosi . Il principale significato biologico della mitosi è la precisa distribuzione dei cromosomi tra due cellule figlie. Il processo mitotico regolare e ordinato assicura il trasferimento dell'informazione genetica a ciascuno dei nuclei figli. Di conseguenza, ogni cellula figlia contiene informazioni genetiche su tutte le caratteristiche dell'organismo.

La meiosi è una divisione speciale del nucleo, che termina con la formazione di una tetrade, cioè quattro cellule con un corredo cromosomico aploide. Le cellule sessuali si dividono per meiosi.

La meiosi consiste in due divisioni cellulari in cui il numero di cromosomi è dimezzato, in modo che i gameti ricevano la metà dei cromosomi del resto delle cellule del corpo. Quando due gameti si uniscono durante la fecondazione, viene ripristinato il normale numero di cromosomi. La diminuzione del numero di cromosomi durante la meiosi non avviene in modo casuale, ma in modo del tutto naturale: i membri di ciascuna coppia di cromosomi si disperdono in diverse cellule figlie. Di conseguenza, ogni gamete contiene un cromosoma di ciascuna coppia. Ciò si ottiene mediante l'unione a coppie di cromosomi simili o omologhi (sono identici per dimensione e forma e contengono geni simili) e la successiva divergenza dei membri della coppia, ciascuno dei quali va a uno dei poli. Durante la convergenza dei cromosomi omologhi può verificarsi il crossover, cioè scambio reciproco di geni tra cromosomi omologhi, che aumenta il livello di variabilità combinatoria.

Nella meiosi si verificano numerosi processi importanti nell'ereditarietà dei tratti: 1) riduzione - dimezzamento del numero di cromosomi nelle cellule; 2) coniugazione di cromosomi omologhi; 3) attraversamento; 4) divergenza casuale dei cromosomi nelle cellule.

La meiosi consiste in due divisioni successive: la prima, che porta alla formazione di un nucleo con un corredo cromosomico aploide, è detta riduzione; la seconda divisione è detta equazionale e procede come mitosi. In ciascuno di essi si distinguono profase, metafase, anafase e telofase (Fig. 2). Le fasi della prima divisione sono solitamente designate dal numero Ι, la seconda - P. Tra le divisioni Ι e P, la cellula è in uno stato di intercinesi (latino inter - tra + gr. kinesis - movimento). A differenza dell'interfase, nell'intercinesi il DNA non viene replicato e il materiale cromosomico non viene raddoppiato.

Figura 2. Diagramma della meiosi

Divisione di riduzione

Profase I

La fase della meiosi durante la quale si verificano complesse trasformazioni strutturali del materiale cromosomico. È più lungo e consiste in una serie di fasi successive, ognuna delle quali ha le sue proprietà distintive:

– leptotene – stadio del leptonema (connessione di fili). I singoli filamenti - i cromosomi - sono chiamati monovalenti. I cromosomi nella meiosi sono più lunghi e più sottili dei cromosomi nella prima fase della mitosi;

– zigotene – stadio dello zygonema (connessione di fili). Si verifica la coniugazione, o sinapsi (unione in coppie), dei cromosomi omologhi e questo processo viene eseguito non solo tra cromosomi omologhi, ma tra singoli punti di omologhi esattamente corrispondenti. Come risultato della coniugazione, si formano bivalenti (complessi di cromosomi omologhi collegati a coppie), il cui numero corrisponde all'insieme aploide dei cromosomi.

La sinapsi avviene dalle estremità dei cromosomi, quindi le posizioni dei geni omologhi su un cromosoma o sull'altro coincidono. Poiché i cromosomi sono raddoppiati, nel bivalente ci sono quattro cromatidi, ognuno dei quali alla fine risulta essere un cromosoma.

– pachitene – stadio del pachinema (filamenti spessi). Le dimensioni del nucleo e del nucleolo aumentano, i bivalenti si accorciano e si ispessiscono. La connessione degli omologhi diventa così stretta che è difficile distinguere due cromosomi separati. In questa fase avviene l'incrocio o crossover dei cromosomi;

– diplotene – stadio di diplonema (doppi filamenti), o stadio di quattro cromatidi. Ciascuno dei cromosomi omologhi del bivalente è diviso in due cromatidi, così che il bivalente contiene quattro cromatidi. Sebbene in alcuni punti le tetradi dei cromatidi si allontanino l'una dall'altra, in altri sono in stretto contatto. In questo caso, i cromatidi dei diversi cromosomi formano figure a forma di X chiamate chiasmi. La presenza di un chiasma tiene insieme i monovalenti.

Contemporaneamente al continuo accorciamento e, di conseguenza, all'ispessimento dei cromosomi bivalenti, avviene la loro reciproca repulsione - divergenza. La connessione è conservata solo nel piano di decussazione - nei chiasmi. Lo scambio delle regioni omologhe dei cromatidi è completato;

– la diacinesi è caratterizzata dal massimo accorciamento dei cromosomi del diplotene. I bivalenti dei cromosomi omologhi si estendono fino alla periferia del nucleo, quindi sono facili da contare. I frammenti dell'involucro nucleare e i nucleoli scompaiono. Questo completa la profase 1.

Metafase I

– inizia dal momento in cui scompare la membrana nucleare. La formazione del fuso mitotico è completata, i bivalenti si trovano nel citoplasma nel piano equatoriale. I centromeri dei cromosomi si attaccano al fuso mitotico, ma non si dividono.

Anafase I

– caratterizzato dalla completa dissoluzione della relazione tra cromosomi omologhi, repulsione reciproca e divergenza verso poli diversi.

Si noti che durante la mitosi, i cromosomi monocromatici divergono ai poli, ciascuno dei quali è costituito da due cromatidi.

Pertanto, è durante l'anafase che avviene la riduzione, ovvero la conservazione del numero di cromosomi.

Telofase I

– è di brevissima durata e scarsamente separata dalla fase precedente. Nella telofase 1 si formano due nuclei figli.

Intercinesi

Questo è un breve stato di riposo tra 1 e 2 divisioni. I cromosomi sono debolmente despiralizzati, la replicazione del DNA non avviene, poiché ciascun cromosoma è già costituito da due cromatidi. Dopo l'intercinesi inizia la seconda divisione.

La tripla divisione avviene in entrambe le cellule figlie allo stesso modo della mitosi.

Profase P

Nei nuclei delle cellule sono chiaramente visibili i cromosomi, ciascuno dei quali è costituito da due cromatidi collegati da un centromero. Sembrano fili piuttosto sottili situati lungo la periferia del nucleo. Alla fine della profase P l’involucro nucleare si frammenta.

Metafase P

In ogni cella è completata la formazione del fuso di divisione. I cromosomi si trovano lungo l'equatore. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi.

Anafase P

I centromeri si dividono e i cromatidi di solito si spostano rapidamente verso i poli opposti della cellula.

Telofase P

I cromosomi fratelli sono concentrati ai poli cellulari e despiralizzati. Si formano il nucleo e la membrana cellulare. La meiosi termina con la formazione di quattro cellule con un corredo cromosomico aploide.

Significato biologico della meiosi

Come la mitosi, la meiosi garantisce la precisa distribuzione del materiale genetico nelle cellule figlie. Ma, a differenza della mitosi, la meiosi è un mezzo per aumentare il livello di variabilità combinatoria, che è spiegata da due ragioni: 1) nelle cellule si verifica una combinazione libera e casuale di cromosomi; 2) incrocio, che porta all'emergere di nuove combinazioni di geni all'interno dei cromosomi.

In ogni generazione successiva di cellule in divisione, come risultato dei motivi di cui sopra, nei gameti si formano nuove combinazioni di geni e quando gli animali si riproducono, nella loro prole si formano nuove combinazioni di geni dei genitori. Ciò apre ogni volta nuove possibilità per l'azione di selezione e la creazione di forme geneticamente diverse, che consentono a un gruppo di animali di esistere in condizioni ambientali variabili.

Pertanto, la meiosi risulta essere un mezzo di adattamento genetico, aumentando l'affidabilità dell'esistenza degli individui nel corso delle generazioni.

La divisione cellulare è il punto centrale della riproduzione.

Durante il processo di mitosi si verifica:

raddoppio della sostanza cromosomica;
cambiamenti nello stato fisico e nell'organizzazione chimica dei cromosomi;
divergenza dei cromosomi figli, o meglio sorelle, ai poli della cellula;
successiva divisione del citoplasma e ripristino completo di due nuovi nuclei in cellule sorelle.

Pertanto, l'intero ciclo di vita dei geni nucleari è stabilito nella mitosi: duplicazione, distribuzione e funzionamento; Come risultato del completamento del ciclo mitotico, le cellule sorelle ottengono la stessa “eredità”.

Durante la divisione, il nucleo cellulare attraversa cinque fasi successive: interfase, profase, metafase, anafase e telofase; alcuni citologi identificano un altro sesto stadio: la prometafase.

Tra due successive divisioni cellulari il nucleo si trova nella fase interfase. Durante questo periodo il nucleo, durante la fissazione e la colorazione, presenta una struttura a rete formata dalla tintura di fili sottili, che nella fase successiva vengono formati in cromosomi. Sebbene l'interfase sia chiamata diversamente fase di un nucleo a riposo, sul corpo stesso, i processi metabolici nel nucleo durante questo periodo si verificano con la massima attività.

La profase è la prima fase di preparazione del nucleo alla divisione. Nella profase, la struttura reticolata del nucleo si trasforma gradualmente in filamenti cromosomici. Fin dalla prima profase, anche al microscopio ottico, si può osservare la duplice natura dei cromosomi. Ciò suggerisce che nel nucleo è nell'interfase precoce o tardiva che avviene il processo più importante della mitosi: il raddoppio, o la duplicazione, dei cromosomi, in cui ciascuno dei cromosomi materni ne costruisce uno simile, uno figlia. Di conseguenza, ciascun cromosoma appare raddoppiato longitudinalmente. Tuttavia, queste metà dei cromosomi, che vengono chiamate cromatidi fratelli, non divergono in profase, poiché sono tenuti insieme da un'area comune: il centromero; la regione centromerica si divide successivamente. Nella profase, i cromosomi subiscono un processo di torsione lungo il loro asse, che porta al loro accorciamento e ispessimento. Va sottolineato che nella profase ogni cromosoma della cariolinfa si trova in modo casuale.

Recentemente, tra profase e metafase, i ricercatori hanno iniziato a distinguere uno stadio intermedio chiamato prometafase. La prometafase è caratterizzata dalla dissoluzione e scomparsa della membrana nucleare e dallo spostamento dei cromosomi verso il piano equatoriale della cellula. Ma a questo punto la formazione del fuso dell'acromatina non è ancora stata completata.

Durante la telofase, i cromosomi figli despirano e perdono la loro apparente individualità. Si formano il guscio centrale e il nucleo stesso. Il nucleo viene ricostruito in ordine inverso rispetto alle modifiche subite in profase. Alla fine, vengono ripristinati anche i nucleoli (o nucleoli), e nella stessa quantità in cui erano presenti nei nuclei genitori. Il numero di nucleoli è caratteristico di ciascun tipo di cellula.

Allo stesso tempo inizia la divisione simmetrica del corpo cellulare. I nuclei delle cellule figlie entrano nello stato interfase.

La figura sopra mostra un diagramma della citocinesi nelle cellule animali e vegetali. In una cellula animale, la divisione avviene allacciando il citoplasma della cellula madre. In una cellula vegetale, la formazione di un setto cellulare avviene con aree di placche del fuso, che formano una partizione chiamata fragmoplasto sul piano equatoriale. Questo termina il ciclo mitotico. La sua durata dipende apparentemente dal tipo di tessuto, dallo stato fisiologico del corpo, da fattori esterni (temperatura, condizioni di luce) e va dai 30 minuti alle 3 ore.Secondo vari autori la velocità di passaggio delle singole fasi è variabile.

Sia i fattori ambientali interni che quelli esterni che agiscono sulla crescita dell'organismo e sul suo stato funzionale influenzano la durata della divisione cellulare e le sue singole fasi. Poiché il nucleo svolge un ruolo enorme nei processi metabolici della cellula, è naturale ritenere che la durata delle fasi mitotiche possa variare in base allo stato funzionale del tessuto dell'organo. Ad esempio, è stato stabilito che durante il riposo e il sonno degli animali, l'attività mitotica di vari tessuti è molto più elevata che durante la veglia. In molti animali la frequenza delle divisioni cellulari diminuisce alla luce e aumenta al buio. Si presume inoltre che gli ormoni influenzino l'attività mitotica della cellula.

Le ragioni che determinano la disponibilità di una cellula a dividersi rimangono ancora poco chiare. Ci sono ragioni per suggerire diverse ragioni:

raddoppiando la massa del protoplasma cellulare, dei cromosomi e di altri organelli, a causa dei quali le relazioni nucleo-plasma vengono interrotte; Per dividersi, una cellula deve raggiungere un certo peso e volume caratteristici delle cellule di un dato tessuto;
raddoppiamento dei cromosomi;
secrezione di sostanze speciali da parte dei cromosomi e di altri organelli cellulari che stimolano la divisione cellulare.

La natura della mitosi, come abbiamo già detto, varia a seconda della tipologia e dello stato funzionale del tessuto. Cellule di tessuti diversi sono caratterizzate da diversi tipi di mitosi.Nel tipo di mitosi descritto, la divisione cellulare avviene in modo uguale e simmetrico. Come risultato della mitosi simmetrica, le cellule sorelle sono ereditariamente equivalenti in termini sia di geni nucleari che di citoplasma. Tuttavia, oltre a quella simmetrica, esistono altri tipi di mitosi, vale a dire: mitosi asimmetrica, mitosi con citocinesi ritardata, divisione delle cellule multinucleate (divisione dei sincizi), amitosi, endomitosi, endoriproduzione e politenia.

Amitosi chiamata fissione nucleare diretta senza la formazione di figure di fissione. In questo caso la divisione del nucleo avviene “allacciandolo” in due parti; a volte si formano più nuclei contemporaneamente da un nucleo (frammentazione). L'amitosi si verifica costantemente nelle cellule di numerosi tessuti specializzati e patologici, ad esempio nei tumori cancerosi. Può essere osservato sotto l'influenza di vari agenti dannosi (radiazioni ionizzanti e alta temperatura).

A volte si verifica una duplicazione di uno o più cromosomi senza alcuna trasformazione nucleare: questo fenomeno viene chiamato endoriproduzione.

Quindi, tutte le fasi della mitosi cellulare, i componenti, sono obbligatori solo per un processo tipico.

Le cellule embrionali e meristematiche, che non hanno perso la funzione di riprodurre l'intero organismo e appartengono a tessuti indifferenziati, conservano l'intero ciclo della mitosi, su cui si basa la riproduzione asessuata e vegetativa.

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