Ce este diviziunea mitotică? Ce am învățat? Din această scurtă considerație, este clar că principala caracteristică a mitozei în general este apariția structurilor fusului, formate în legătură cu centrele diferitelor structuri.
Mitoză- Aceasta este cea mai comună modalitate de împărțire a celulelor eucariote. În timpul mitozei, genomul fiecăreia dintre cele două celule rezultate sunt identici unul cu celălalt și coincid cu genomul celulei originale.
Mitoza este ultima și de obicei cea mai scurtă etapă ciclul celulei. Cu finalul ei ciclu de viață celulele se termină și încep ciclurile a două nou formate.
Diagrama ilustrează durata etapelor ciclului celular. Litera M indică mitoză. Cea mai mare viteză Mitoza este observată în celulele germinale, cele mai mici din țesuturile cu un grad ridicat de diferențiere, dacă celulele lor se divid deloc.
Deși mitoza este considerată independent de interfază, constând din perioadele G 1, S și G 2, pregătirea pentru aceasta are loc tocmai în ea. Cel mai punct important este replicarea ADN-ului care are loc în perioada sintetică (S). După replicare, fiecare cromozom este deja format din două cromatide identice. Ele sunt apropiate unele de altele pe toată lungimea lor și conectate la centromerul cromozomului.
În timpul interfazei, cromozomii sunt localizați în nucleu și sunt o încurcătură de fire de cromatină subțiri, foarte lungi, care sunt vizibile doar la microscopul electronic.
Mitoza are un număr de faze succesive, care pot fi numite și stadii sau perioade. În versiunea clasică simplificată a considerației, se disting patru faze. Acest profaza, metafaza, anafaza si telofaza. Adesea se disting mai multe faze: prometafaza(între profază și metafază), preprofază(caracteristic celulelor vegetale, precede profaza).
Un alt proces asociat cu mitoza este citokineza, care apare mai ales în perioada de telofaza. Putem spune că citokineza este, parcă, parte integrantă telofazele sau ambele procese au loc în paralel. Citokineza se referă la separarea citoplasmei (dar nu a nucleului!) a celulei părinte. Se numește fisiune nucleară cariokinezași precede citokineza. Totuși, în timpul mitozei ca atare, diviziunea nucleară nu are loc, deoarece primul, părintele, se dezintegrează, apoi se formează două noi, cele fiice.
Există cazuri când apare cariokineza, dar citokineza nu. În astfel de cazuri, se formează celule multinucleate.
Durata în sine a mitozei și a fazelor sale este individuală și depinde de tipul de celulă. De obicei profaza și metafaza sunt cele mai lungi perioade.
Durata medie a mitozei este de aproximativ două ore. Celulele animale, în general, se divid mai repede decât celulele vegetale.
Când celulele eucariote se divid, se formează în mod necesar un fus de fisiune bipolară, format din microtubuli și proteine asociate. Datorită lui se întâmplă distribuție egală material ereditar între celulele fiice.
Mai jos vom oferi o descriere a proceselor care au loc în celulă în timpul diferitelor faze ale mitozei. Tranziția la fiecare fază ulterioară este controlată în celulă de puncte speciale de control biochimic, care „verifică” dacă totul este procesele necesare au fost completate corect. Dacă există erori, împărțirea se poate opri sau nu. În acest din urmă caz, apar celule anormale.
Fazele mitozei
În profază, au loc următoarele procese (mai ales în paralel):
Cromozomii se condensează
Nucleolii dispar
Învelișul nuclear se dezintegrează
Se formează doi poli axului
Mitoza începe cu scurtarea cromozomilor. Perechile lor constitutive de cromatide spiralează, drept urmare cromozomii se scurtează și se îngroașă foarte mult. Spre sfârșitul profazei pot fi văzute la microscop cu lumină.
Nucleolii dispar deoarece părțile cromozomilor care îi formează (organizatorii nucleolari) sunt deja în formă de spirală, prin urmare, sunt inactivi și nu interacționează între ele. În plus, proteinele nucleolare se dezintegrează.
În celulele animale şi plante inferioare Centriolii centrului celulei diverg spre polii celulei și ies în afară centre de organizare a microtubulilor. Cu toate că plante superioare Nu există centrioli, se formează și microtubuli.
Microtubulii scurti (astrali) încep să diverge de la fiecare centru de organizare. Se formează o structură asemănătoare stelelor. Nu este produs în plante. Polii lor de diviziune sunt mai largi, microtubulii ies nu dintr-o regiune mică, ci dintr-o regiune relativ largă.
Defalcarea membranei nucleare în vacuole mici marchează sfârșitul profazei.
În dreapta în microfotografia verde microtubulii sunt evidentiati, cromozomii sunt evidentiati cu albastru, centromerii cromozomilor sunt evidentiati cu rosu.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că în timpul profazei mitozei are loc fragmentarea EPS, se desface în mici vacuole; Aparatul Golgi se descompune în dictiozomi individuali.
Procesele cheie ale prometafazei au loc în cea mai mare parte secvenţial:
Dispunerea haotică și mișcarea cromozomilor în citoplasmă.
Conectându-le cu microtubuli.
Mișcarea cromozomilor în planul ecuatorial al celulei.
Cromozomii ajung în citoplasmă și se mișcă aleatoriu. Odată ajuns la poli, au șanse mai mari să se atașeze la capătul plus al microtubulului. În cele din urmă, filamentul se atașează de kinetocor.
Un astfel de microtubul kinetocor începe să crească, ceea ce îndepărtează cromozomul de pol. La un moment dat, un alt microtubul este atașat de cinetocorul cromatidei surori, crescând de la celălalt pol de diviziune. De asemenea, începe să împingă cromozomul, dar în direcția opusă. Ca rezultat, cromozomul devine la ecuator.
Kinetocorii sunt formațiuni de proteine la centromerii cromozomilor. Fiecare cromatidă soră are propriul său kinetocor, care se „maturează” în profază.
Pe lângă microtubulii astrali și cinetocori, există cei care merg de la un pol la altul, parcă ar extinde celula într-o direcție perpendiculară pe ecuator.
Un semn al debutului metafazei este aranjarea cromozomilor de-a lungul ecuatorului, asa numitul metafaza sau placa ecuatoriala. În timpul metafazei, numărul de cromozomi, diferențele lor și faptul că sunt formați din două cromatide surori conectate la centromer sunt clar vizibile.
Cromozomii sunt ținuți împreună prin forțe de tensiune echilibrate pe microtubuli la diferiți poli.
Cromatidele surori se separă, fiecare îndreptându-se spre propriul pol.
Polii se îndepărtează unul de celălalt.
Anafaza este cea mai scurtă fază a mitozei. Începe atunci când centromerii cromozomilor se divid în două părți. Ca rezultat, fiecare cromatidă devine un cromozom independent și este atașată la un microtubul al unui pol. Firele „trag” cromatidele către poli opuși. De fapt, microtubulii sunt dezasamblați (depolimerizati), adică sunt scurtați.
În anafaza celulelor animale, nu numai cromozomii fiice se mișcă, ci și polii înșiși. Datorită altor microtubuli, se despart, microtubulii astrali se atașează de membrane și, de asemenea, „trag”.
Mișcarea cromozomului se oprește
Cromozomii se decondensează
Apar nucleoli
Membrana nucleară este restaurată
Majoritatea microtubulilor dispar
Telofaza începe atunci când cromozomii se opresc din mișcare, oprindu-se la poli. Ele se desprind, devin lungi și ca un fir.
Microtubulii fusului sunt distruși de la poli până la ecuator, adică de la capetele lor minus.
În jurul cromozomilor se formează o înveliș nuclear prin fuziunea veziculelor membranare în care nucleul matern și EPS s-au destrămat în profază. La fiecare pol se formează propriul său nucleu fiică.
Pe măsură ce cromozomii se derulează, organizatorii nucleolari devin activi și apar nucleoli.
Sinteza ARN-ului se reia.
Dacă centriolii de la poli nu sunt încă perechi, atunci se construiește câte o pereche lângă fiecare. Astfel, la fiecare pol este recreat propriul centru celular, care va merge la celula fiică.
De obicei, telofaza se termină cu separarea citoplasmei, adică citokineza.
Citokineza poate începe încă din anafaza. Până la începutul citokinezei, organelele celulare sunt distribuite relativ uniform peste poli.
Separarea citoplasmei celulelor vegetale și animale are loc în moduri diferite.
În celulele animale, datorită elasticității, membrana citoplasmatică din partea ecuatorială a celulei începe să se bombeze spre interior. Se formează o brazdă care în cele din urmă se închide. Cu alte cuvinte, celula mamă se divide prin ligatură.
ÎN celule vegetaleÎn timpul telofazei, filamentele fusului nu dispar la ecuator. Ei se apropie de membrana citoplasmatica, numărul lor crește și se formează fragmoplast. Este format din microtubuli scurti, microfilamente și părți ale EPS. Ribozomii, mitocondriile și complexul Golgi se mută aici. Veziculele Golgi și conținutul lor de la ecuator formează placa celulară mediană, pereții celulari și membrana celulelor fiice.
Înțelesul și funcțiile mitozei
Mitoza asigură stabilitatea genetică: reproducerea exactă a materialului genetic pe o serie de generații. Nucleii celulelor noi conțin același număr de cromozomi ca și celula părinte, iar acești cromozomi sunt copii exacte parentală (cu excepția cazului în care, desigur, au apărut mutații). Cu alte cuvinte, celulele fiice sunt identice genetic cu celula mamă.
Cu toate acestea, mitoza îndeplinește și o serie de alte funcții importante:
înălţime organism pluricelular,
înlocuirea celulelor diferitelor țesuturi în organismele multicelulare,
La unele specii, poate avea loc regenerarea părților corpului.
Este un proces continuu, a cărui etapă trece imperceptibil în următoarea după ea. Există patru stadii de mitoză: profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 1). Când se studiază mitoza, accentul principal este pe comportamentul cromozomilor.
Profaza . La începutul primei etape a mitozei - profază - celulele păstrează același aspect ca în interfaza, doar nucleul crește vizibil în dimensiune, iar cromozomii apar în el. În această fază, este clar că fiecare cromozom este format din două cromatide, răsucite spiralat una față de alta. Cromatidele se scurtează și se îngroașă ca urmare a procesului de spiralizare internă. Începe să apară o regiune slab colorată și mai puțin condensată a cromozomului - centromerul, care conectează două cromatide și este situat într-un loc strict definit pe fiecare cromozom.
În timpul profazei, nucleolii se dezintegrează treptat: membrana nucleară este și ea distrusă, iar cromozomii ajung în citoplasmă. În profaza târzie (prometafaza), aparatul mitotic al celulei este intens format. În acest moment, centriolul se divide, iar centriolii fiice se dispersează la capetele opuse ale celulei. Din fiecare centriol se extind filamente subțiri în formă de rază; între centrioli se formează filamente de fus. Există două tipuri de filamente: filamente de tragere a fusului, atașate de centromerii cromozomilor și filamente de susținere, care conectează polii celulei.
Când contracția cromozomilor atinge întinderea maximă, aceștia se transformă în corpuri scurte în formă de baston și sunt direcționați către planul ecuatorial al celulei.
Metafaza . În metafază, cromozomii sunt complet localizați în planul ecuatorial al celulei, formând așa-numita metafază sau placă ecuatorială. Centromerul fiecărui cromozom, care ține ambele cromatide împreună, este situat strict în ecuatorul celulei, iar brațele cromozomilor sunt extinse mai mult sau mai puțin paralel cu firele fusului.
În metafază, forma și structura fiecărui cromozom sunt clar dezvăluite, se termină formarea aparatului mitotic și are loc atașarea firelor de tragere la centromeri. La sfârșitul metafazei, are loc diviziunea simultană a tuturor cromozomilor unei celule date (iar cromatidele se transformă în doi cromozomi fiice complet separați).
Anafaza. Imediat după diviziunea centromerului, cromatidele se resping reciproc și se deplasează către polii opuși ai celulei. Toate cromatidele încep să se deplaseze spre poli simultan. Centromerii joacă un rol important în mișcarea orientată a cromatidelor. În anafază, cromatidele sunt numite cromozomi surori.
Mișcarea cromozomilor surori în anafază are loc prin interacțiunea a două procese: contracția firelor de tragere și alungirea firelor de susținere ale fusului mitotic.
Telofază. La începutul telofazei, mișcarea cromozomilor surori se termină, iar aceștia sunt concentrați la polii celulei sub formă de formațiuni compacte și cheaguri. Cromozomii despira și își pierd individualitatea aparentă. În jurul fiecărui nucleu fiică se formează un înveliș nuclear; nucleolii sunt restaurați în aceeași cantitate ca și în celula mamă. Aceasta completează diviziunea nucleară (cariokineza) și formarea membrana celulara. Concomitent cu formarea nucleelor fiice în telofază, are loc divizarea întregului conținut al celulei mamă inițiale sau al citokinezei.
Când o celulă se divide, pe suprafața ei, lângă ecuator, apare o constricție sau un șanț. Se adâncește treptat și împarte citoplasma în
două celule fiice, fiecare având un nucleu.
În timpul procesului de mitoză, dintr-o celulă mamă apar două celule fiice, care conține același set de cromozomi ca celula originală.
Figura 1. Diagrama mitozei
Semnificația biologică a mitozei . Bazele semnificație biologică Mitoza constă în distribuția precisă a cromozomilor între două celule fiice. Procesul mitotic regulat și ordonat asigură transferul informațiilor genetice către fiecare dintre nucleele fiice. Ca rezultat, fiecare celulă fiică conține informații genetice despre toate caracteristicile organismului.
Meioza este o diviziune specială a nucleului, care se termină cu formarea unei tetrade, adică. patru celule cu un set haploid de cromozomi. Celulele sexuale se divid prin meioză.
Meioza constă din două diviziuni celulare în care numărul de cromozomi este înjumătățit, astfel încât gameții primesc jumătate din mai mulți cromozomi decât restul celulelor corpului. Când doi gameți se unesc în timpul fecundației, numărul normal de cromozomi este restabilit. Scăderea numărului de cromozomi în timpul meiozei nu are loc la întâmplare, ci destul de natural: membrii fiecărei perechi de cromozomi se dispersează în diferite celule fiice. Ca rezultat, fiecare gamet conține câte un cromozom din fiecare pereche. Acest lucru se realizează prin îmbinarea în perechi a cromozomilor similari sau omologi (sunt identici ca mărime și formă și conțin gene similare) și divergența ulterioară a membrilor perechii, fiecare dintre care merge la unul dintre poli. În timpul convergenței cromozomilor omologi, poate apărea încrucișarea, adică schimb reciproc de gene între cromozomi omologi, ceea ce crește nivelul de variabilitate combinativă.
În meioză apar o serie de procese care sunt importante în moștenirea trăsăturilor: 1) reducerea - înjumătățirea numărului de cromozomi din celule; 2) conjugarea cromozomilor omologi; 3) traversare; 4) divergența aleatorie a cromozomilor în celule.
Meioza constă din două diviziuni succesive: prima, care are ca rezultat formarea unui nucleu cu un set haploid de cromozomi, se numește reducere; a doua diviziune se numește ecuațională și se desfășoară ca mitoză. În fiecare dintre ele se disting profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 2). Fazele primei diviziuni sunt de obicei desemnate prin numărul Ι, a doua - P. Între diviziunile Ι și P, celula se află într-o stare de interkineză (latina inter - între + gr. kinesis - mișcare). Spre deosebire de interfaza, în interkineză ADN-ul nu este replicat și materialul cromozomial nu este dublat.
Figura 2. Diagrama meiozei
Divizia de reducere
Profaza I
Faza meiozei în timpul căreia au loc transformări structurale complexe ale materialului cromozomial. Este mai lung și constă dintr-un număr de etape succesive, fiecare dintre ele având proprietățile sale distinctive:
– leptoten – stadiu de leptonem (conectarea firelor). Catenele individuale - cromozomi - se numesc monovalente. Cromozomii din meioză sunt mai lungi și mai subțiri decât cromozomii din stadiul incipient al mitozei;
– zigoten – stadiul de zigonem (conectarea firelor). Are loc conjugarea sau sinapsa (unirea în perechi) a cromozomilor omologi, iar acest proces se desfășoară nu doar între cromozomii omologi, ci între punctele individuale exact corespondente ale omologilor. Ca urmare a conjugării, se formează bivalenți (complexe de cromozomi omologi conectați în perechi), al căror număr corespunde setului haploid de cromozomi.
Sinapsa are loc de la capetele cromozomilor, astfel încât locațiile genelor omoloage pe un cromozom sau pe altul coincid. Deoarece cromozomii sunt dublați, există patru cromatide în bivalent, fiecare dintre acestea în cele din urmă se dovedește a fi un cromozom.
– pachiten – stadiul de pachinem (filamente groase). Dimensiunile nucleului și nucleolului cresc, bivalenții se scurtează și se îngroașă. Legătura omologilor devine atât de strânsă încât este dificil să distingem doi cromozomi separati. În această etapă, are loc încrucișarea sau încrucișarea cromozomilor;
– diploten – stadiul diplonemei (catenele duble), sau stadiul de patru cromatide. Fiecare dintre cromozomii omologi ai bivalentului este împărțit în două cromatide, astfel încât bivalentul conține patru cromatide. Deși tetradele cromatidelor se îndepărtează unele de altele în unele locuri, ele sunt în contact strâns în alte locuri. În acest caz, cromatidele diferiților cromozomi formează figuri în formă de X numite chiasmata. Prezența unei chiasme ține monovalentele împreună.
Concomitent cu scurtarea continuă și, în consecință, îngroșarea cromozomilor bivalenți, are loc respingerea lor reciprocă - divergența. Legătura se păstrează numai în planul decusației - în chiasma. Schimbul de regiuni omoloage ale cromatidelor este finalizat;
– diakineza se caracterizează prin scurtarea maximă a cromozomilor diplotenici. Bivalenții cromozomilor omologi se extind până la periferia nucleului, deci sunt ușor de numărat. Fragmentele de înveliș nuclear și nucleolii dispar. Aceasta completează profaza 1.
Metafaza I
– începe din momentul în care membrana nucleară dispare. Formarea fusului mitotic este finalizată, bivalenții sunt localizați în citoplasmă în plan ecuatorial. Centromerii cromozomici se atașează de fusul mitotic, dar nu se divid.
Anafaza I
– caracterizat prin dizolvarea completă a relației dintre cromozomii omologi, respingerea lor unul față de celălalt și divergența către diferiți poli.
Rețineți că, în timpul mitozei, cromozomii cu o singură cromatidă s-au abătut spre poli, fiecare dintre care constă din două cromatide.
Astfel, în timpul anafazei are loc reducerea - păstrarea numărului de cromozomi.
Telofaza I
– este de foarte scurtă durată și puțin separat de faza anterioară. În telofaza 1, se formează doi nuclei fiice.
Interkineza
Aceasta este o scurtă stare de odihnă între 1 și 2 divizii. Cromozomii sunt slab despiralizați, replicarea ADN-ului nu are loc, deoarece fiecare cromozom este deja format din două cromatide. După interkineza, începe a doua divizie.
Tripla diviziune are loc în ambele celule fiice în același mod ca și în mitoză.
Profaza P
În nucleele celulelor, cromozomii sunt clar vizibili, fiecare dintre acestea fiind format din două cromatide conectate printr-un centromer. Ele arată ca fire destul de subțiri situate de-a lungul periferiei miezului. La sfârșitul profezei P, învelișul nuclear se fragmentează.
Metafaza P
În fiecare celulă, formarea fusului de diviziune este finalizată. Cromozomii sunt localizați de-a lungul ecuatorului. Șuvițele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor.
Anafaza P
Centromerii se divid și cromatidele se deplasează de obicei rapid către polii opuși ai celulei.
Telofaza P
Cromozomii surori sunt concentrați la polii celulari și despiralizați. Se formează nucleul și membrana celulară. Meioza se termină cu formarea a patru celule cu un set haploid de cromozomi.
Semnificația biologică a meiozei
La fel ca mitoza, meioza asigură distribuția precisă a materialului genetic în celulele fiice. Dar, spre deosebire de mitoză, meioza este un mijloc de creștere a nivelului de variabilitate combinativă, care se explică prin două motive: 1) în celule apare o combinație liberă, aleatorie a cromozomilor; 2) încrucișarea, ducând la apariția de noi combinații de gene în cadrul cromozomilor.
În fiecare generație ulterioară de celule în diviziune, ca urmare a motivelor de mai sus, se formează noi combinații de gene în gameți, iar atunci când animalele se reproduc, se formează noi combinații de gene ale părinților la descendenții lor. Acest lucru deschide de fiecare dată noi posibilități pentru acțiunea de selecție și crearea de forme genetic diferite, ceea ce permite unui grup de animale să existe în condiții variabile de mediu.
Astfel, meioza se dovedește a fi un mijloc de adaptare genetică, crescând fiabilitatea existenței indivizilor de-a lungul generațiilor.
Timp de la unul la altul. Are loc în două etape succesive - interfaza și diviziunea însăși. Durata acestui proces variază și depinde de tipul de celulă.
Interfaza este perioada dintre două diviziuni celulare, timpul de la ultima diviziune până când celula moare sau își pierde capacitatea de a se diviza.
În această perioadă, celula crește și își dublează ADN-ul, precum și mitocondriile și plastidele. Alții trec și ei prin interfază compusi organici. Procesul de sinteză are loc cel mai intens în perioada sintetică a interfazei. În acest moment, cromatidele nucleare sunt dublate, se acumulează energie care va fi folosită în timpul diviziunii. Numărul de organele celulare și de centrioli crește și el.
Interfaza ocupă aproape 90% din ciclul celular. După aceasta, are loc mitoza, care este principala metodă de diviziune celulară la eucariote (organisme ale căror celule conțin un nucleu format).
În timpul mitozei, cromozomii sunt compactați și se formează un aparat special, care este responsabil pentru distributie uniforma informații ereditare între celule care se formează în urma acestui proces.
Are loc în mai multe etape. Se caracterizează etapele mitozei caracteristici individuale si o anumita durata.
Fazele mitozei
În timpul diviziunii celulare mitotice trec prin fazele corespunzătoare ale mitozei: profază, urmată de metafază, anafază, iar faza finală este telofază.
Fazele mitozei sunt caracterizate de următoarele caracteristici:
Care este semnificația biologică a procesului de mitoză?
Fazele mitozei contribuie la transmiterea corectă a informațiilor ereditare către celulele fiice, indiferent de numărul de diviziuni. În acest caz, fiecare dintre ele primește 1 cromatidă, ceea ce ajută la menținerea unui număr constant de cromozomi în toate celulele care se formează ca urmare a diviziunii. Mitoza este cea care asigură transferul unui set stabil de material genetic.
1. Definiți ciclurile de viață și mitotice ale unei celule.
Ciclu de viață- perioada de timp din momentul în care o celulă apare ca urmare a diviziunii până la moartea ei sau până la următoarea diviziune.
Ciclul mitotic- un set de secvențiale și procese interconectateîn timpul pregătirii celulei pentru diviziune, precum și în timpul mitozei în sine.
2. Răspundeți cum diferă conceptul de „mitoză” de conceptul de „ciclu mitotic”.
Ciclul mitotic include mitoza în sine și etapele de pregătire a celulelor pentru diviziune, în timp ce mitoza este doar diviziunea celulară.
3. Enumeraţi perioadele ciclului mitotic.
1. perioada de pregătire pentru sinteza ADN (G1)
2. Perioada de sinteză a ADN-ului (S)
3. perioada de pregătire pentru diviziunea celulară (G2)
4. Extindeți semnificația biologică a mitozei.
În timpul mitozei, celulele fiice primesc un set diploid de cromozomi identici cu celula mamă. Constanța structurii și funcționarea corectă a organelor ar fi imposibilă fără menținerea aceluiași set de material genetic în generațiile de celule. Mitoza asigură Dezvoltarea embrionară, creșterea, refacerea țesuturilor după deteriorare, menținerea integrității structurale a țesuturilor cu pierderea constantă a celulelor în procesul de funcționare a acestora.
5. Indicați fazele mitozei și realizați desene schematice care reflectă evenimentele care au loc în celulă în timpul unei anumite faze a mitozei. Umple tabelul.
Denumirea fazei mitozei Desen schematic 1. Profaza 2. Metafaza 3. Anafaza 4. Telofază Într-o celulă vegetală
Există două metode de divizare: 1) cea mai comună diviziune completă este mitoza (nu diviziunea directă) și 2) amitoză (diviziunea directă). În timpul diviziunii mitotice, citoplasma este rearanjată, membrana nucleară este distrusă și cromozomii sunt dezvăluiți. În viața unei celule, există o perioadă de mitoză în sine și un interval între diviziuni, care se numește interfază. Cu toate acestea, perioada de interfaza (celula care nu se divide) poate fi diferită în natură. În unele cazuri, în timpul interfazei, celula funcționează și în același timp se pregătește pentru următoarea diviziune. In alte cazuri, celulele intra in interfaza, functioneaza, dar nu mai sunt pregatite sa se divizeze. Ca parte a unui organism multicelular complex, există numeroase grupuri de celule care și-au pierdut capacitatea de a se diviza. Acestea includ, de exemplu, celule nervoase. Pregătirea celulei pentru mitoză are loc în interfază. Pentru a vă imagina principalele caracteristici ale acestui proces, amintiți-vă structura nucleului celular.
Celulele de ceapă în diferite faze ale ciclului celular
De bază unitate structurală nucleii sunt cromozomi formați din ADN și proteine. În nucleele celulelor vii care nu se divid, de regulă, cromozomii individuali nu se pot distinge, dar cea mai mare parte a cromatinei, care se găsește în preparatele colorate sub formă de fire subțiri sau granule de diferite dimensiuni, corespunde cromozomilor. În unele celule, cromozomii individuali sunt clar vizibili în nucleul de interfază, de exemplu, în celulele care se divizează rapid ale unui ou fertilizat în curs de dezvoltare și nucleii unor protozoare. ÎN perioade diferiteÎn timpul vieții unei celule, cromozomii suferă modificări ciclice care pot fi urmărite de la o diviziune la alta. Cromozomii în timpul mitozei sunt corpuri dense alungite, pe lungimea cărora se pot distinge două catene - cromatide care conțin ADN, care sunt rezultatul dublării cromozomilor. Fiecare cromozom are o constricție primară sau centromer. Această parte îngustată a cromozomului poate fi situată fie în mijloc, fie mai aproape de unul dintre capete, dar pentru fiecare cromozom specific locul său este strict constant. În timpul mitozei, cromozomii și cromatidele sunt fire strâns înfăşurate (în stare înfăşurată sau condensată). În nucleul de interfază, cromozomii sunt foarte alungiți, adică despiralizați, ceea ce îi face dificil de distins. În consecință, ciclul modificărilor cromozomiale constă în spiralizare, când acestea se scurtează, se îngroașă și devin clar distinse, și despiralizare, când sunt puternic alungite, împletite, și atunci devine imposibil să distingem fiecare separat. Spiralizarea și despiralizarea sunt asociate cu activitatea ADN-ului, deoarece funcționează numai în stare despiralizată. Emiterea de informații, formarea de ARN pe ADN în stare elicoidală, adică în timpul mitozei, se oprește. Faptul că cromozomii sunt prezenți în nucleul unei celule nedivizoare este dovedit și de constanța cantității de ADN, numărul de cromozomi și păstrarea individualității lor de la diviziune la diviziune.
Pregătirea celulei pentru mitoză. În timpul interfazei, au loc o serie de procese care permit mitoza. Să le numim pe cele mai importante dintre ele: 1) centrioli duble, 2) cromozomi dubli, adică. cantitatea de ADN și proteine cromozomiale, 3) proteinele din care este construit fusul de acromatină sunt sintetizate, 4) energia este acumulată sub formă de ATP, care este consumată în timpul diviziunii, 5) creșterea celulară se termină. Sinteza ADN-ului și duplicarea cromozomilor sunt de importanță primordială în pregătirea celulei pentru mitoză. Dublarea cromozomilor este asociată în primul rând cu sinteza ADN-ului și sinteza simultană a proteinelor cromozomiale. Procesul de dublare durează 6-10 ore și durează partea de mijloc interfaza. Dublarea cromozomilor se desfășoară în așa fel încât fiecare catenă veche a ADN-ului construiește o a doua. Acest proces este strict ordonat și, începând din mai multe puncte, se răspândește de-a lungul întregului cromozom.
Mitoză
Mitoza este o metodă universală de diviziune celulară la plante și animale, a cărei esență principală este distribuția precisă a cromozomilor duplicați între ambele celule fiice rezultate. Pregătirea celulei pentru diviziune ocupă, după cum vedem, o parte semnificativă a interfazei, iar mitoza începe numai atunci când pregătirea în nucleu și citoplasmă este complet finalizată. Întregul proces este împărțit în patru faze. În timpul primei dintre ele - profază - centriolii se divid și încep să diverge în direcții opuse. În jurul lor, din citoplasmă se formează filamente acromatice care, împreună cu centriolii, formează un fus acromatic. Când se termină divergența centriolilor, întreaga celulă se dovedește a fi polară, ambii centrioli sunt situati la poli opuși, iar planul mijlociu poate fi numit ecuator. Filamentele fusului de acromatină converg la centrioli și sunt amplasate pe scară largă la ecuator, asemănând cu forma unui fus. Concomitent cu formarea unui fus în citoplasmă, nucleul începe să se umfle și o minge de fire îngroșate - cromozomi - este clar vizibilă în el. În timpul profazei, cromozomii spiralează, care se scurtează și se îngroașă. Profaza se termină cu dizolvarea membranei nucleare, iar cromozomii se află în citoplasmă. În acest moment, este clar că toți cromozomii sunt deja dubli. Apoi urmează a doua fază - metafaza. Cromozomii, aranjați inițial aleatoriu, încep să se deplaseze spre ecuator. Toate sunt de obicei situate în același plan, la o distanță egală de centrioli. În acest moment, o parte din firele fusului este atașată de cromozomi, în timp ce cealaltă parte a acestora încă se întinde continuu de la un centriol la altul - acestea sunt firele de susținere. Firele de tracțiune sau cromozomiale sunt atașate de centromeri (constricții primare ale cromozomilor), dar trebuie amintit că atât cromozomii, cât și centromerii sunt deja dubli. Firele de tragere din poli sunt atașate acelor cromozomi care sunt mai aproape de ei. Urmează o scurtă pauză. Acest Partea centrală mitoză, după care începe a treia fază - anafaza. În timpul anafazei, fibrele fusului încep să se contracte, trăgând cromozomii către diferiți poli. În acest caz, cromozomii se comportă pasiv; ei, aplecându-se ca un ac de păr, se deplasează înainte cu centromerii, prin care sunt trași de un fir fus. La începutul anafazei, vâscozitatea citoplasmei scade, ceea ce contribuie la mișcarea rapidă a cromozomilor. În consecință, firele fusului asigură divergența precisă a cromozomilor (dublat în interfaza) către diferiți poli ai celulei. Mitoza se termină ultima etapă- telofaza. Cromozomii, care se apropie de poli, sunt strâns împletite între ei. În același timp, începe alungirea (despiralizarea) lor și devine imposibil să distingem cromozomii individuali. Treptat, din citoplasmă se formează o membrană nucleară, nucleul se umflă, apare un nucleol și se restabilește structura anterioară a celulei de interfază.
