În anafaza mitozei, celulele se îndepărtează spre poli. Mitoza - diviziune celulara indirecta

Prelegerea nr. 10

Numar de ore: 2

MITOZĂ

1. Ciclul de viață al celulei

2. Mitoză. Stadiile mitozei, durata și caracteristicile acestora

3. Amitoza. Endoreproducție

1. Ciclul de viață al celulei

Celulele unui organism multicelular sunt extrem de diverse în funcțiile pe care le îndeplinesc. În conformitate cu specializarea lor, celulele au durate diferite viaţă. Deci, după ce embriogeneza este finalizată, celulele nervoase încetează să se divizeze și să funcționeze pe toată durata vieții organismului. Celulele altor țesuturi (măduvă osoasă, epidermă, epiteliu) intestinul subtire) în procesul de îndeplinire a funcției lor, acestea mor rapid și sunt înlocuite cu altele noi ca urmare a diviziunii celulare.Diviziunea celulară stă la baza dezvoltării, creșterii și reproducerii organismelor. Diviziunea celulară asigură, de asemenea, auto-reînnoirea țesuturilor de-a lungul vieții corpului și restabilirea integrității acestora după deteriorare. Există două moduri de a împărți celulele somatice: amitozaȘi mitoză. De cele mai multe ori comune diviziune indirectă celule (mitoză). Reproducerea prin mitoză se numește reproducere asexuată, înmulțirea vegetativă sau clonarea.

Ciclul de viață al celulei (ciclul celulei) este existența unei celule de la diviziune până la următoarea diviziune sau moarte. Durata ciclului celular în celulele care se reproduc este de 10-50 de ore și depinde de tipul celulelor, de vârsta lor, echilibru hormonal corp, temperatura și alți factori. Detaliile ciclului celular variază între diferite organisme. La organismele unicelulare ciclu de viață coincide cu viata individului. În celulele tisulare cu reproducere continuă, ciclul celular coincide cu ciclul mitotic.

ciclu mitotic - un set de secvenţiale şi procese interconectateîn perioada de pregătire a celulelor pentru diviziune și perioada de diviziune (Fig. 1). În conformitate cu definiția de mai sus, ciclul mitotic este împărțit în interfazaȘi mitoză (greacă „mitos” - fir).

Interfaza- perioada dintre două diviziuni celulare - este împărțită în faze G 1, S și ​​G 2 (durata lor este indicată mai jos, tipică pentru celulele vegetale și animale.). În ceea ce privește durata, interfaza reprezintă cea mai mare parte a ciclului mitotic al celulei. Cel mai variabil în timp perioadele G 1 și G 2.

G 1 (din engleză.crește- creste, creste). Durata fazei este de 4-8 ore.Această fază începe imediat după formarea celulei. În această fază, ARN-ul și proteinele sunt sintetizate intens în celulă, iar activitatea enzimelor implicate în sinteza ADN-ului crește. Dacă celula nu se mai divide, intră în fază G 0 – perioada de odihnă. Ținând cont de perioada de repaus, ciclul celular poate dura săptămâni sau chiar luni (celule hepatice).

S (din engleză)sinteză- sinteza).Durata fazei este de 6-9 ore.Masa celulară continuă să crească, iar ADN-ul cromozomial se dublează. Cele două elice ale vechii molecule de ADN se separă și fiecare devine un șablon pentru sinteza noilor catene de ADN. Ca rezultat, fiecare dintre cele două molecule fiice include în mod necesar un helix vechi și unul nou. Cu toate acestea, cromozomii rămân unici ca structură, deși au dublat în masă, deoarece două copii ale fiecărui cromozom (cromatide) sunt încă conectate între ele pe toată lungimea lor. După finalizarea fazei SÎn timpul ciclului mitotic, celula nu începe imediat să se divizeze.

G2.În această fază, celula finalizează procesul de pregătire pentru mitoză: se acumulează ATP, se sintetizează proteinele fusului de acromatină, iar centriolii se dublează. Masa celulei continuă să crească până când devine aproximativ de două ori masa inițială, apoi apare mitoza.

Orez. Ciclul mitotic: M- mitoză, P - profază, Mf - metafaza, A - anafaza, T- telofaza, G 1 - perioada presintetică, S - perioada sintetică, G 2 - postsintetice

2. Mitoza. Stadiile mitozei, durata și caracteristicile acestora. Mitoza este condiționată împărțit în patru faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

Profaza.Cei doi centrioli încep să diverge către polii opuși ai nucleului. Membrana nucleară este distrusă; în același timp, proteinele speciale se combină pentru a forma microtubuli sub formă de fire. Centriolii, acum situati la polii opuși ai celulei, au un efect de organizare asupra microtubulilor, care, ca urmare, se aliniază radial, formând o structură asemănătoare aspect floare de aster („stea”). Alte filamente de microtubuli se extind de la un centriol la altul, formând un fus. În acest moment, cromozomii spiralează și, ca urmare, se îngroașă. Sunt clar vizibile în microscop luminos, mai ales după vopsire. Citirea informațiilor genetice din moleculele de ADN devine imposibilă: sinteza ARN se oprește și nucleolul dispare. În profază, cromozomii se divid, dar cromatidele rămân atașate în perechi la centromer. Centromerii au, de asemenea, un efect de organizare asupra filamentelor fusului, care acum se întind de la centriol la centromer și de la acesta la un alt centriol.

Metafaza.În metafază, spiralizarea cromozomilor atinge maximul, iar cromozomii scurtați se îndreaptă spre ecuatorul celulei, aflat la o distanță egală de poli. Format placa ecuatorială sau metafază.În acest stadiu al mitozei, structura cromozomilor este clar vizibilă, sunt ușor de numărat și studiat. caracteristici individuale. Fiecare cromozom are o regiune de constricție primară - centromerul, de care sunt atașate firul fusului și brațele în timpul mitozei. În stadiul de metafază, cromozomul este format din două cromatide, legate între ele doar la centromer.

Orez. 1. Mitoza unei celule vegetale. A - interfaza;
B, C, D, D- profază; E, F-metafaza; 3, I - anafaza; K, L, M-telofaza

ÎN anafaza vâscozitatea citoplasmei scade, centromerii sunt separați, iar din acest moment cromatidele devin cromozomi independenți. Firele fusului atașate de centromeri trag cromozomii către polii celulei, în timp ce brațele cromozomilor urmează pasiv centromerul. Astfel, in anafaza, cromatidele cromozomilor dublati in interfaza diverg tocmai catre polii celulei. În acest moment, celula conține două seturi diploide de cromozomi (4n4c).

Tabelul 1. Ciclul mitotic și mitoza

faze		Proces care are loc în celulă
Interfaza	Perioada presintetică (G1)	Sinteza proteinei. ARN-ul este sintetizat pe molecule de ADN despiralizate
	Sintetic perioada (S)	Sinteza ADN-ului este auto-duplicarea unei molecule de ADN. Construcția celei de-a doua cromatide în care trece molecula de ADN nou formată: se obțin cromozomi bicromatidici
	Perioada postsintetică (G2)	Sinteza proteinelor, stocarea energiei, pregătirea pentru divizare
faze mitoză	Profaza	Cromozomii bicromatizi spiralați, nucleolii se dizolvă, centriolii se separă, învelișul nuclear se dizolvă, se formează filamentele fusului
	Metafaza	Șuvițele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor; cromozomii bicromatidici sunt concentrați la ecuatorul celulei.
	Anafaza	Centromerii se divid, cromozomii cu o singură cromatidă sunt întinși de filamentele fusului până la polii celulari
	Telofază	Cromozomii monocromatizi despirați, se formează un nucleol, membrana nucleară este restaurată, o partiție între celule începe să se formeze la ecuator și filamentele fusului se dizolvă

ÎN telofaza cromozomii se desfășoară și despira. Învelișul nuclear este format din structurile membranare ale citoplasmei. În acest moment, nucleolul este restabilit. Aceasta completează diviziunea nucleară (cariokineza), apoi are loc diviziunea corpului celular (sau citokineza). Când celulele animale se divid, apare un șanț pe suprafața lor în plan ecuatorial, adâncindu-se treptat și împărțind celula în două jumătăți - celule fiice, fiecare dintre ele având un nucleu. La plante, diviziunea are loc prin formarea unei așa-numite plăci celulare care separă citoplasma: apare în regiunea ecuatorială a fusului și apoi crește în toate direcțiile, ajungând la peretele celular (adică crește din interior spre exterior) . Placa celulară este formată din material furnizat de reticulul endoplasmatic. Apoi fiecare dintre celulele fiice se formează pe partea sa membrana celularași în final, pereții celulari de celuloză sunt formați pe ambele părți ale plăcii. Caracteristicile cursului mitozei la animale și plante sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2. Caracteristicile mitozei la plante și animale

celula plantei	celulă animală
Nu există centrioli Nu se formează stele Se formează o placă celulară În timpul citokinezei, nu se formează nicio brazdă Mitozele sunt predominant apar în meristeme	Centriolii sunt prezenți Stelele se formează Nu se formează nicio placă celulară În timpul citokinezei, se formează o brazdă Apar mitoze în diferite țesuturi ale corpului

Astfel, dintr-o celulă se formează două celule fiice, în care informația ereditară copiază exact informațiile conținute în celula mamă. Pornind de la prima diviziune mitotică a unui ovul fecundat (zigot), toate celulele fiice rezultate din mitoză conțin același set de cromozomi și aceleași gene. Prin urmare, mitoza este o metodă de diviziune celulară care implică distribuția precisă a materialului genetic între celulele fiice. Ca urmare a mitozei, ambele celule fiice primesc un set diploid de cromozomi.

Întregul proces de mitoză durează în majoritatea cazurilor de la 1 până la 2 ore. Frecvența mitozei în diferite țesuturi și în tipuri diferite diferit. De exemplu, în roșu măduvă osoasă La oameni, unde se formează 10 milioane de globule roșii în fiecare secundă, ar trebui să apară 10 milioane de mitoze în fiecare secundă. Si in țesut nervos mitozele sunt extrem de rare: de exemplu, în sistemul nervos central, celulele în general încetează să se divizeze în primele luni după naștere; iar în măduva osoasă roșie, în căptușeala epitelială tractului digestiv iar în epiteliul tubilor renali se divid până la sfârşitul vieţii.

Reglarea mitozei, problema mecanismului de declanșare a mitozei.

Factorii care induc o celulă să sufere mitoză nu sunt cunoscuți cu precizie. Dar se crede că factorul raportului dintre volumele nucleului și citoplasmei (raportul nuclear-plasmă) joacă un rol major. Potrivit unor date, celulele pe moarte produc substanțe care pot stimula diviziunea celulară. Factorii proteici responsabili de tranziția la faza M au fost identificați inițial pe baza experimentelor de fuziune celulară. Fuziunea unei celule în orice stadiu al ciclului celular cu o celulă în faza M duce la intrarea nucleului primei celule în faza M. Aceasta înseamnă că într-o celulă în faza M există un factor citoplasmatic capabil să activeze faza M. Mai târziu, acest factor a fost descoperit secundar în experimente privind transferul citoplasmei între ovocitele de broaște în diferite stadii de dezvoltare și a fost numit „factor de promovare a maturizării” MPF (factor de promovare a maturizării). Studii ulterioare ale MPF au arătat că acest complex proteic determină toate evenimentele din faza M. Figura arată că defalcarea membranei nucleare, condensarea cromozomilor, ansamblul fusului și citokineza sunt reglementate de MPF.

Mitoza este inhibată de temperatură ridicată, doze mari radiații ionizante, acțiunea otrăvurilor plantelor. O astfel de otravă se numește colchicină. Cu ajutorul său, puteți opri mitoza în stadiul plăcii metafazei, ceea ce vă permite să numărați numărul de cromozomi și să dați fiecăruia dintre ei o caracteristică individuală, adică să efectuați cariotiparea.

4. Amitoza. Endoreproducție

Amitoza (din greaca a - particula negativa si mitoza) -diviziunea directa a nucleului de interfaza prin ligatura fara transformarea cromozomilor. În timpul amitozei, nu are loc divergența uniformă a cromatidelor către poli. Și această diviziune nu asigură formarea de nuclee și celule echivalente genetic. În comparație cu mitoza, amitoza este un proces mai scurt și mai economic. Diviziunea amitotică poate apărea în mai multe moduri. Cel mai frecvent tip de amitoză este împletirea nucleului în două părți. Acest proces începe cu divizarea nucleolului. Constricția se adâncește și miezul se desparte în două. După aceasta, începe separarea citoplasmei, dar acest lucru nu se întâmplă întotdeauna. Dacă amitoza este limitată doar la diviziunea nucleară, atunci aceasta duce la formarea de celule bi- și multinucleate. În timpul amitozei, pot apărea și înmugurirea și fragmentarea nucleelor.

O celulă care a suferit amitoză nu poate intra ulterior în ciclul mitotic normal.

Amitoza apare în celulele diferitelor țesuturi ale plantelor și animalelor. La plante, diviziunea amitotică are loc destul de des în endosperm, în celulele radiculare specializate și în celulele țesutului de depozitare. Amitoza se observă și în celulele înalt specializate, cu viabilitate slăbită sau degenerate, sub diferite procese patologice, cum ar fi creșterea malignă, inflamația etc.

Procesul principal în pregătirea unei celule pentru mitoză este replicarea ADN-ului și duplicarea cromozomilor. Dar sinteza ADN-ului și mitoza nu sunt direct legate, pentru că sinteza finală a ADN-ului nu este cauza imediata intrarea celulelor în mitoză. Prin urmare, în unele cazuri, celulele nu se divid după dublarea cromozomilor; nucleul și toate celulele cresc în volum și devin poliploide. Acest fenomen - reduplicarea cromozomilor, fără diviziune, s-a dezvoltat în procesul de evoluție ca metodă de asigurare a creșterii organelor fără creșterea numărului de celule. Toate cazurile în care are loc reduplicarea cromozomilor sau replicarea ADN-ului, dar mitoza nu are loc, sunt numite endoreproductii. Celulele devin poliploide. Cum proces constant endorproducția se observă în ficat și celulele epiteliale tractului urinar mamifere. Când endomitoza cromozomii devin vizibili după reduplicare, dar membrana nucleară nu este distrusă.

Dacă celulele în diviziune sunt răcite pentru un timp sautratați-le cu orice substanță care distruge microtubuliifusurile (de exemplu, colchicina), apoi diviziunea celulară se va opriXia. În acest caz, axul va dispărea, iar cromozomii fără divergență lapolii vor continua ciclul transformărilor lor: vor începea se umfla, a fi acoperit cu o membrană nucleară. Acest lucru apare din cauzauniuni de toate seturile nedivergente de cromozomi marisâmburi noi. Ele vor conține în mod natural un număr 4n la începutcromatidă și, în consecință, 4c cantitatea de ADN. A-priorie,nu mai este o celulă diploidă, ci o celulă tetraploidă. Astfel de poliplo idnyecelulele pot ieși din scenă i merge la perioada S și, dacă îndepărtați colchicina, împărțiți din nou mitotic, dânddescendenți cu 4 n număr de cromozomi. Drept urmare, puteți obținepoliploid linii telefonice diferite valori de ploidie.Această tehnică este adesea folosită pentru a produce plante poliploide.

După cum sa dovedit, în multe organe și țesuturi normale diorganismele de ploidie ale animalelor și plantelor conțin celulecu nuclei mari, cantitatea de ADN în care este de multe ori mai mare2 p. Când astfel de celule se divid, este clar că numărul de cromozomiau si o crestere multipla in comparatie cu diplos obisnuiticelule ide. Aceste celule sunt rezultatul somaticuluipoliploidie skoy. Acest fenomen este adesea numit endoreprodus ție- - aparitia celulelor cu continut crescut de ADN.Apariția unor astfel de celule apare ca urmare a lipseiîn general sau incompletitatea stadiilor individuale de mitoză. ExistentExistă mai multe puncte în procesul de mitoză, a căror blocareva duce la oprirea acestuia si la aparitia celulelor poliploide.Un blocaj poate apărea în timpul tranziției de la perioada C 2 la cea propriu-zisădar mitoza, oprirea se poate produce in profaza si metafaza, inÎn acest din urmă caz, există adesea o încălcare a integritățiifisiune retena. În cele din urmă, pot apărea și anomalii ale citotomieiopri fisiunea, ceea ce va duce la apariția binuclearelor și policelule ploide.

Cu o blocare naturală a mitozei la început, cu tranziție G 2 - profaza, celulele incep ciclul urmatorreplicare, ceea ce va duce la o creștere progresivă acantitatea de ADN din nucleu. În acest caz, nu morfologiccaracteristicile logice ale unor astfel de nuclee, pe lângă dimensiunile lor mari.Când nucleii sunt măriți, cromozomii mitoti nu sunt detectați în ei tip chetic. Adesea acest tip de endorproducție fără condensare mitoticăsația cromozomilor are loc la animalele nevertebrate, dezvăluind Se găsește și la vertebrate și plante.La nevertebrate, ca urmare a unui bloc de mitoză, gradul de poliploidia poate atinge valori enorme. Deci, în gigantneuronii tritoniei moluștelor, ai căror nuclei ajung la dimensiunea până la 1 mm (!), conţine mai mult de 2-10 5 seturi haploide de ADN.Un alt exemplu de celulă poliploidă gigantică esterezultat din reduplicarea ADN-ului fără intrarea celulelorcurent în mitoză, poate servi ca o celulă a glandelor de mătaseviermi de mătase. Miezul său are o ramificare bizarăformă și poate conține cantități uriașe ADN. GiganticCelulele glandelor esofagiene Ascaris pot conține până la 100.000c ADN.

Un caz special endorproducția este o creșterereducerea ploidiei prin politenie. Când se toarnă în S -perioada în timpul replicării DIC new tocromozomii negri continuă să rămână despiralizațistare, dar sunt situate unul lângă celălalt, nu diverg șinu suferă condensare mitotică. În așaÎntr-o formă cu adevărat interfazică, cromozomii intră din nou în următorul ciclu de replicare, se dublează din nou și nu diverg. Detreptat ca urmare a replicării și nedisjuncției cromozomialefire, se formează o structură cromozotică politenică multifilamentoasăavem un nucleu de interfaza. Ultima împrejurare este necesară subtrageți o linie, deoarece astfel de cromozomi politenici giganți nu sunt niciunulatunci când nu participă la mitoză, în plus, aceasta este cu adevărat interfazacromozomi finali implicați în sinteza ADN și ARN.Ele diferă puternic de cromozomii mitotici ca mărime.cadre: de câteva ori mai groase decât cromozomii mitotici din cauzacă ele constau dintr-un mănunchi de multiple cro neseparatematid - de 1000 de ori volumul cromozomilor politenilor Drosophila „mai mitotic. Sunt de 70-250 de ori mai lungi decât mitotice datorita faptului ca in starea de interfaza cromozomii sunt mai putin condensati densificat (încolăcit) decât cromozomii mitotici.În plus, Diptera au lor numărul total egal în celule haploid datorită faptului că în timpul politenizării există un volum formarea, conjugarea cromozomilor omologi. Deci, în DrosophilaExistă 8 cromozomi într-o celulă somatică diploidă și într-o celulă giganticăcuşcă glanda salivara - 4. Există nuclei poliploizi giganți cu politen cromozomi la unele larve de insecte diptere din celulăkah glandele salivare, intestine, vase malpighiene, adipoase corpuri etc. Sunt descriși cromozomi politenici din macronucleul infuz ria stilonychia. Acest tip de endorproducție a fost cel mai bine studiat la insecte.S-a calculat că la Drosophila, în celulele glandelor salivarepot apărea până la 6-8 cicluri de reduplicare, ceea ce duce laploidie celulară totală egală cu 1024. La unele chironomide(larva lor se numește vierme de sânge) ploidia în aceste celule este până laajunge la 8000-32000. În celule, încep cromozomii politenesă fie vizibil după ce a ajuns la politenie la 64-128 p, înainte de astaastfel de nuclee nu diferă în nimic, cu excepția dimensiunii, față de cele din jurnuclei diploizi.

Cromozomii politenici diferă și prin structura lor: ei structural eterogen pe lungime, constau din discuri, întrezone kovy și puf. Desenul locațieidiscurile este strict caracteristică fiecărui cromozom și diferăchiar și la speciile de animale strâns înrudite. Discurile sunt zone de crom condensat matina. Grosimea discurilor poate varia. Numărul lor total în cromozomi politenici ai chironomidelor ajunge la 1,5-2,5 mii.Drosophila are aproximativ 5 mii de discuri.Discurile sunt separate prin spații interdiscale, care, ca și discurile, sunt formate din fibrile de cromatină, doar mai libere. bătătorit. Pe cromozomii politenici ai dipterelor, umflăturile sunt adesea vizibile,puf-uri. S-a dovedit că puf-urile apar în locurile unor diskov datorită decondensării și afânării lor. Se dezvăluie în pufARN-ul este prezent și sintetizat acolo.Modelul de aranjare și alternanță a discurilor pe cromozomii politenilor este constant și nu depinde nici de organ, nici de vârstă animal. Aceasta este o bună ilustrare a asemănării calitatea informațiilor genetice din fiecare celulă a corpului.Pufurile sunt formațiuni temporare pe cromozomi, iar în timpul dezvoltării organismului există o anumită secvență în apariția și dispariția lor pe genă.tic diverse zone cromozomii. Această postnaștereEficacitatea variază pentru diferite țesături. S-a dovedit acum căformarea pufurilor pe cromozomii politene este o expresieactivitatea genelor: ARN necesar pentru pentru realizarea sintezei proteinelor pe diferite etape dezvoltarea insectelor. ÎN conditii naturaleîn Diptera sunt activi în special înîn raport cu sinteza ARN, cele două mai mari pufături, așa-numiteleinele spalate de Balbiani, care le-a descris acum 100 de ani.

În alte cazuri de endorproducție celule poliploide cartdispar ca urmare a încălcărilor aparatului de divizare - ax:În acest caz, are loc condensarea mitotică a cromozomilor. Acest fenomenul se numește endomitoza, deoarece cromo-condensareamozomul și modificările acestora apar în interiorul nucleului, fără a dispăreacarcasă nucleară.Pentru prima dată, fenomenul de endomitoză a fost bine studiat în celule:diverse țesuturi ale insectei de apă - Guerria. La începutul endomiiCa rezultat, cromozomii se condensează, făcându-i să devină omogenevizibile clar în interiorul nucleului, apoi cromatidele se separă,întinde. Aceste etape, în funcție de starea cromozomilor, pot corespunde pentru a promova profaza și metafaza mitozei normale. Apoi cromozomiiîn astfel de nuclee dispar, iar nucleul ia forma unui inter obișnuitmiez de fază, dar dimensiunea acestuia crește în funcție de creșteredeterminarea ploidiei. După următoarea reduplicare a ADN-ului, acest ciclu de endomitoză se repetă. Ca urmare, pot existapoliploide (32 p) și chiar nuclee gigantice.Un tip similar de endomitoză a fost descris în timpul dezvoltării macronucleilorbufnițe la unii ciliați și la o serie de plante.

Rezultat endoreproducție: poliploidie și creșterea dimensiunii celulelor.

Valoarea endorproducției: activitatea celulară nu este întreruptă. Deci, de exemplu, înție celule nervoase ar duce la oprirea lor temporarăfuncții; endoreproducția permite fără întrerupere a funcțieipentru a crește masa celulară și astfel a crește volumulAceasta este cantitatea de muncă efectuată de o celulă.

creșterea productivității celulare.

Mitoza este împărțită în mod convențional în patru faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

Profaza. Cei doi centrioli încep să diverge către polii opuși ai nucleului. Membrana nucleară este distrusă; în același timp, proteinele speciale se combină pentru a forma microtubuli sub formă de fire. Centriolii, situati acum la polii opuși ai celulei, au un efect organizator asupra microtubulilor, care ca urmare se aliniază radial, formând o structură care amintește în aspectul unei flori de aster („stea”). Alte filamente de microtubuli se extind de la un centriol la altul, formând un fus. În acest moment, cromozomii spiralează și, ca urmare, se îngroașă. Sunt clar vizibile la microscopul optic, mai ales după colorare. Citirea informațiilor genetice din moleculele de ADN devine imposibilă: sinteza ARN se oprește și nucleolul dispare. În profază, cromozomii se divid, dar cromatidele rămân atașate în perechi la centromer. Centromerii au, de asemenea, un efect de organizare asupra filamentelor fusului, care acum se întind de la centriol la centromer și de la acesta la un alt centriol.

Metafaza.În metafază, spiralizarea cromozomilor atinge maximul, iar cromozomii scurtați se îndreaptă spre ecuatorul celulei, aflat la o distanță egală de poli. Format placa ecuatorială sau metafază.În acest stadiu al mitozei, structura cromozomilor este clar vizibilă, sunt ușor de numărat și studiat caracteristicile lor individuale. Fiecare cromozom are o regiune de constricție primară - centromerul, de care sunt atașate firul fusului și brațele în timpul mitozei. În stadiul de metafază, cromozomul este format din două cromatide, legate între ele doar la centromer.

Orez. 1. Mitoza unei celule vegetale. A - interfaza;
B, C, D, D- profază; E, F-metafaza; 3, I - anafaza; K, L, M-telofaza

ÎN anafaza vâscozitatea citoplasmei scade, centromerii sunt separați, iar din acest moment cromatidele devin cromozomi independenți. Firele fusului atașate de centromeri trag cromozomii către polii celulei, în timp ce brațele cromozomilor urmează pasiv centromerul. Astfel, in anafaza, cromatidele cromozomilor dublati in interfaza diverg tocmai catre polii celulei. În acest moment, celula conține două seturi diploide de cromozomi (4n4c).

Tabelul 1. Ciclul mitotic și mitoza

faze	Proces care are loc în celulă
Interfaza	Perioada presintetică (G1)	Sinteza proteinei. ARN-ul este sintetizat pe molecule de ADN despiralizate
Sintetic perioada (S)	Sinteza ADN-ului este auto-duplicarea unei molecule de ADN. Construcția celei de-a doua cromatide în care trece molecula de ADN nou formată: se obțin cromozomi bicromatidici
Perioada postsintetică (G2)	Sinteza proteinelor, stocarea energiei, pregătirea pentru divizare
faze mitoză	Profaza	Cromozomii bicromatizi spiralați, nucleolii se dizolvă, centriolii se separă, învelișul nuclear se dizolvă, se formează filamentele fusului
Metafaza	Șuvițele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor; cromozomii bicromatidici sunt concentrați la ecuatorul celulei.
Anafaza	Centromerii se divid, cromozomii cu o singură cromatidă sunt întinși de filamentele fusului până la polii celulari
Telofază	Cromozomii monocromatizi despirați, se formează un nucleol, membrana nucleară este restaurată, o partiție între celule începe să se formeze la ecuator și filamentele fusului se dizolvă

ÎN telofaza cromozomii se desfășoară și despira. Învelișul nuclear este format din structurile membranare ale citoplasmei. În acest moment, nucleolul este restabilit. Aceasta completează diviziunea nucleară (cariokineza), apoi are loc diviziunea corpului celular (sau citokineza). Când celulele animale se divid, apare un șanț pe suprafața lor în plan ecuatorial, adâncindu-se treptat și împărțind celula în două jumătăți - celule fiice, fiecare dintre ele având un nucleu. La plante, diviziunea are loc prin formarea unei așa-numite plăci celulare care separă citoplasma: apare în regiunea ecuatorială a fusului și apoi crește în toate direcțiile, ajungând la peretele celular (adică crește din interior spre exterior) . Placa celulară este formată din material furnizat de reticulul endoplasmatic. Fiecare dintre celulele fiice formează apoi o membrană celulară pe partea sa și în final se formează pereții celulari de celuloză pe ambele părți ale plăcii. Caracteristicile cursului mitozei la animale și plante sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2. Caracteristicile mitozei la plante și animale

Astfel, dintr-o celulă se formează două celule fiice, în care informația ereditară copiază exact informațiile conținute în celula mamă. Pornind de la prima diviziune mitotică a unui ovul fecundat (zigot), toate celulele fiice rezultate din mitoză conțin același set de cromozomi și aceleași gene. Prin urmare, mitoza este o metodă de diviziune celulară care implică distribuția precisă a materialului genetic între celulele fiice. Ca urmare a mitozei, ambele celule fiice primesc un set diploid de cromozomi.

Întregul proces de mitoză durează în majoritatea cazurilor de la 1 până la 2 ore. Frecvența mitozei variază între țesuturi și specii. De exemplu, în măduva osoasă roșie umană, unde se formează 10 milioane de globule roșii în fiecare secundă, ar trebui să apară 10 milioane de mitoze în fiecare secundă. Și în țesutul nervos, mitozele sunt extrem de rare: de exemplu, în sistemul nervos central, celulele încetează să se divizeze în primele luni după naștere; iar în măduva osoasă roșie, în căptușeala epitelială a tubului digestiv și în epiteliul tubilor renali se împart până la sfârșitul vieții.

Reglarea mitozei, problema mecanismului de declanșare a mitozei.

Factorii care induc o celulă să sufere mitoză nu sunt cunoscuți cu precizie. Dar se crede că factorul raportului dintre volumele nucleului și citoplasmei (raportul nuclear-plasmă) joacă un rol major. Potrivit unor date, celulele pe moarte produc substanțe care pot stimula diviziunea celulară. Factorii proteici responsabili de tranziția la faza M au fost identificați inițial pe baza experimentelor de fuziune celulară. Fuziunea unei celule în orice stadiu al ciclului celular cu o celulă în faza M duce la intrarea nucleului primei celule în faza M. Aceasta înseamnă că într-o celulă în faza M există un factor citoplasmatic capabil să activeze faza M. Mai târziu, acest factor a fost descoperit secundar în experimente privind transferul citoplasmei între ovocitele de broaște în diferite stadii de dezvoltare și a fost numit „factor de promovare a maturizării” MPF (factor de promovare a maturizării). Studii ulterioare ale MPF au arătat că acest complex proteic determină toate evenimentele din faza M. Figura arată că defalcarea membranei nucleare, condensarea cromozomilor, ansamblul fusului și citokineza sunt reglementate de MPF.

Mitoza este inhibată de temperatură ridicată, doze mari de radiații ionizante și acțiunea otrăvurilor plantelor. O astfel de otravă se numește colchicină. Cu ajutorul său, puteți opri mitoza în stadiul plăcii metafazei, ceea ce vă permite să numărați numărul de cromozomi și să dați fiecăruia dintre ei o caracteristică individuală, adică să efectuați cariotiparea.

Amitoza (din greaca a - particula negativa si mitoza)-diviziunea directa a nucleului de interfaza prin ligatura fara transformarea cromozomilor. În timpul amitozei, nu are loc divergența uniformă a cromatidelor către poli. Și această diviziune nu asigură formarea de nuclee și celule echivalente genetic. În comparație cu mitoza, amitoza este un proces mai scurt și mai economic. Diviziunea amitotică poate apărea în mai multe moduri. Cel mai frecvent tip de amitoză este împletirea nucleului în două părți. Acest proces începe cu divizarea nucleolului. Constricția se adâncește și miezul se desparte în două. După aceasta, începe separarea citoplasmei, dar acest lucru nu se întâmplă întotdeauna. Dacă amitoza este limitată doar la diviziunea nucleară, atunci aceasta duce la formarea de celule bi- și multinucleate. În timpul amitozei, pot apărea și înmugurirea și fragmentarea nucleelor.

O celulă care a suferit amitoză nu poate intra ulterior în ciclul mitotic normal.

Amitoza apare în celulele diferitelor țesuturi ale plantelor și animalelor. La plante, diviziunea amitotică are loc destul de des în endosperm, în celulele radiculare specializate și în celulele țesutului de depozitare. Amitoza se observă și în celulele înalt specializate cu viabilitate slăbită sau degenerate, în timpul diferitelor procese patologice, precum creșterea malignă, inflamația etc.

Ce sunt mitoza și meioza și ce faze au? celule cu unele diferențe. În timpul meiozei, din nucleul mamă se formează patru nuclei fiice, în care numărul de cromozomi este redus la jumătate. Apare și mitoza, dar în acest tip se formează doar două celule fiice cu aceiași cromozomi ca și părinții.

Deci este meioza? Acestea sunt proceduri de diviziune biologică care produc celule cu cromozomi specifici. Reproducerea prin mitoză are loc în organismele vii complexe, pluricelulare.

Etape

Mitoza are loc în două etape:

1. Dublarea informațiilor la nivel de genă. Aici, celulele mamă distribuie informații genetice între ele. În această etapă, cromozomii se schimbă.
2. Stadiul mitotic. Este format din perioade de timp.

Formarea celulelor are loc în mai multe etape.

faze

Mitoza este împărțită în mai multe faze:

• telofaza;
• anafaza;
• metafaza;
• profaza.

Aceste faze apar în o anumită secvențăși au propriile lor caracteristici.

În orice organism multicelular complex, mitoza implică cel mai adesea diviziunea celulară după un tip nediferențiat. În timpul mitozei, celula mamă se împarte în celule fiice, de obicei două. Unul dintre ei devine o tulpină și continuă diviziunea, iar al doilea încetează să se divizeze.

Interfaza

Interfaza este pregătirea celulei pentru diviziune. De obicei, această etapă durează până la douăzeci de ore. În acest moment, multe dintre cele mai multe diferite procese, timp în care celulele se pregătesc pentru mitoză.

În această perioadă, are loc diviziunea proteinelor și numărul de organele din structura ADN-ului crește. Până la sfârșitul diviziunii, moleculele genetice se dublează, dar numărul de cromozomi nu se modifică. ADN-urile identice sunt îmbinate și sunt două cromatide într-o moleculă. Cromatidele rezultate sunt identice și surori.

După terminarea interfazei, începe mitoza propriu-zisă. Este format din profază, metafază, anafază și telofază.

Profaza

Prima fază a mitozei este profaza. Durează aproximativ o oră. În mod convențional, este împărțit în mai multe etape. Pe stadiul inițialÎn profaza mitozei, nucleolul se mărește, rezultând formarea de molecule. Până la sfârșitul fazei, fiecare cromozom este deja format din două cromatide. Nucleolii și membranele nucleare se dizolvă, toate elementele din celulă sunt în dezordine. În plus, în profaza mitozei, se formează diviziunea acromatinei, unele dintre fire trec prin întreaga celulă, iar unele sunt conectate la elementele centrale. În timpul acestui proces, conținutul codului genetic rămâne neschimbat.

Numărul de cromozomi nu se modifică în profaza mitozei. Ce se mai întâmplă? În profaza mitozei, membrana nucleară se dezintegrează, rezultând cromozomi spiralați care ajung în citoplasmă. Particulele membranei nucleare dezintegrate formează mici vezicule membranare.

În profaza mitozei se întâmplă următoarele: celula animală devine rotundă, dar la plante nu își schimbă forma.

Metafaza

După profază vine metafaza. În această fază, spiralizarea cromozomilor atinge apogeul. Cromozomii scurtați încep să se deplaseze spre centrul celulei. În timpul mișcării, ele sunt situate în mod egal în ambele părți. Aici se formează placa metafază. Când se examinează o celulă, cromozomii sunt clar vizibili. În timpul metafazei sunt ușor de numărat.

După formarea plăcii metafazate, se analizează setul de cromozomi inerenti acestui tip de celulă. Acest lucru se întâmplă prin blocarea segregării cromozomilor folosind alcaloizi.

Fiecare organism are propriul său set de cromozomi. De exemplu, porumbul are 20 și căpșuni de grădină- 56.V corpul uman Există mai puțini cromozomi decât boabele, doar 46.

Anafaza

Toate procesele care au loc în profaza mitozei se termină și începe anafaza. În timpul acestui proces, toate conexiunile cromozomiale sunt rupte și încep să se miște în direcții opuse una față de cealaltă. În anafază, cromozomii înrudiți devin independenți. Ele ajung în celule diferite.

Faza se încheie cu divergența cromatidelor către polii celulei. Tot aici are loc distribuția informațiilor ereditare între celulele fiice și cele mamă.

Telofază

Cromozomii sunt localizați la poli. La microscop, devin greu de văzut, deoarece în jurul lor se formează o coajă nucleară. Axul de fisiune este complet distrus.

La plante, membrana se formează în centrul celulei, răspândindu-se treptat la poli. Împarte celula mamă în două părți. Odată ce membrana a crescut complet, apare un perete de celuloză.

Caracteristicile mitozei

Diviziunea celulară poate fi inhibată din cauza temperaturi mari, expunerea la otrăvuri, radiații. În timp ce studiem mitoza celulară în diferite organisme pluricelulare Puteți folosi otrăvuri care inhibă mitoza în stadiul de metafază. Acest lucru vă permite să studiați cromozomii în detaliu și să efectuați cariotoparea.

Mitoza în tabel

Luați în considerare fazele diviziunii celulare din tabelul de mai jos.

Procesul etapelor mitozei poate fi de asemenea urmărit în tabel.

Mitoza la animale si plante

Caracteristicile acestui proces pot fi descrise într-un tabel comparativ.

Deci, am examinat procesul de diviziune celulară în organismele animale și plante, precum și caracteristicile și diferențele acestora.

Există patru faze de mitoză: profaza, metafaza, anafaza si telofaza. ÎN profaza clar vizibil centrioli- formațiuni situate în centrul celular și care joacă un rol în diviziunea cromozomilor fiice ai animalelor. (Sa nu uiti asta plante superioare Nu există centrioli în centrul celulei, care organizează diviziunea cromozomilor). Ne vom uita la mitoză folosind exemplul celulă animală, deoarece prezența unui centriol face ca procesul de diviziune a cromozomilor să fie mai vizual. Centriolii se divid și se deplasează la diferiți poli ai celulei. Microtubulii se extind de la centrioli, formând filamente ale fusului, care reglează divergența cromozomilor către polii celulei în diviziune.
La sfârșitul profazei, membrana nucleară se dezintegrează, nucleolul dispare treptat, cromozomii spiralează și, ca urmare, se scurtează și se îngroașă și pot fi deja observați la microscop cu lumină. Ele sunt și mai bine vizibile în următoarea etapă a mitozei - metafaza.
În metafază, cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. Este clar că fiecare cromozom, format din două cromatide, are o constricție - centromer. Cromozomii sunt atașați de filamentul fusului prin centromerii lor. După diviziunea centromerului, fiecare cromatidă devine un cromozom fiică independent.
Apoi vine următoarea etapă mitoza - anafaza, timp în care cromozomii fiice (cromatidele unui cromozom) diverg către diferiți poli ai celulei.
Următoarea etapă a diviziunii celulare este telofaza. Începe după ce cromozomii fiice, formați dintr-o cromatidă, au ajuns la polii celulei. În acest stadiu, cromozomii despira din nou și capătă același aspect ca și înainte de începerea diviziunii celulare în interfază (fire lungi și subțiri). În jurul lor apare un înveliș nuclear, iar în nucleu se formează un nucleol, în care sunt sintetizați ribozomii. În timpul procesului de diviziune citoplasmatică, toate organelele (mitocondrii, complexul Golgi, ribozomi etc.) sunt distribuite mai mult sau mai puțin uniform între celulele fiice.
Astfel, ca urmare a mitozei, o celulă se transformă în două, fiecare dintre ele având un număr și o formă caracteristice de cromozomi pentru un anumit tip de organism și, prin urmare, o cantitate constantă de ADN.
Întregul proces de mitoză durează în medie 1-2 ore.Durata sa este oarecum diferită pentru diferite tipuri de celule. Depinde si de conditii Mediul extern(temperatură, condiții de lumină și alți indicatori).
Semnificația biologică a mitozei este aceea că asigură constanta numărului de cromozomi din toate celulele corpului. Toate celulele somatice se formează ca urmare a diviziunii mitotice, care asigură creșterea organismului. În timpul procesului de mitoză, substanțele cromozomilor celulei mamă sunt distribuite strict egal între cele două celule fiice care decurg din aceasta. Ca urmare a mitozei, toate celulele din organism primesc aceeași informație genetică.

Diviziune celulara - proces biologic, care stă la baza reproducerii și dezvoltării individuale a tuturor organismelor vii.

Cea mai răspândită formă de reproducere celulară în organismele vii este diviziunea indirectă sau mitoza (din grecescul „mitos” - fir). Mitoza constă din patru faze succesive. Mitoza asigură distributie uniforma informația genetică a celulei părinte dintre celulele fiice.

Perioada de viață celulară dintre două mitoze se numește interfază. Este de zece ori mai lung decât mitoza. În ea o serie de foarte procese importante, precedând diviziunea celulară: se sintetizează molecule de ATP și proteine, fiecare cromozom se dublează, formând două cromatide surori ținute împreună de un centromer comun, numărul de organele principale ale celulei crește.

Mitoză

Exista patru faze in procesul de mitoza: profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

• I. Profaza este cea mai lungă fază a mitozei. În ea, cromozomii, formați din două cromatide surori, ținute împreună de centromer, se spiralează și, ca urmare, se îngroașă. Până la sfârșitul profazei, membrana nucleară și nucleolii dispar, iar cromozomii sunt dispersați în întreaga celulă. În citoplasmă, spre sfârșitul profazei, centriolii se extind până la dungi și formează fusul.
• II. Metafază - cromozomii continuă să se spiraleze, centromerii lor sunt localizați de-a lungul ecuatorului (în această fază sunt cei mai vizibili). Firele axului sunt atașate de ele.
• III. Anafază - centromerii se divid, cromatidele surori se separă unele de altele și, datorită contracției filamentelor fusului, se deplasează la polii opuși ai celulei.
• IV. Telofaza - citoplasma se divide, cromozomii se desfășoară, nucleolii și membranele nucleare se formează din nou. După aceasta, se formează o constricție în zona ecuatorială a celulei, separând două celule surori.

Deci dintr-o celulă inițială (maternă) se formează două noi - cele fiice, având un set de cromozomi care este cantitativ și calitativ, din punct de vedere al conținutului de informații ereditare, morfologice, anatomice și caracteristici fiziologice complet identic cu părinții.

Înălţime, dezvoltarea individuală, reînnoirea constantă a țesuturilor organismelor multicelulare este determinată de procesele de diviziune celulară mitotică.

Toate modificările care apar în timpul procesului de mitoză sunt controlate de sistemul de neuroreglare, adică. sistem nervos, hormoni ai glandelor suprarenale, glandei pituitare, glanda tiroida si etc.

Meioza (din grecescul „meioză” - reducere) este o diviziune în zona de maturare a celulelor germinale, însoțită de o reducere la jumătate a numărului de cromozomi. De asemenea, constă din două diviziuni secvențiale, care au aceleași faze ca și mitoza. Cu toate acestea, durata fazelor individuale și procesele care au loc în ele diferă semnificativ de procesele care au loc în mitoză.

Aceste diferențe sunt în principal după cum urmează. În meioză, profaza I este mai lungă. Este locul unde are loc conjugarea (conexiunea) cromozomilor și schimbul de informații genetice. (În figura de mai sus, profaza este marcată cu numerele 1, 2, 3, conjugarea este afișată cu numărul 3). În metafază apar aceleași modificări ca și în metafaza mitozei, dar cu un set haploid de cromozomi (4). În anafaza I, centromerii care țin cromatidele împreună nu se divid, iar unul dintre cromozomii omologi se deplasează la poli (5). În telofaza II se formează patru celule cu un set haploid de cromozomi (6).

Interfaza înainte de a doua diviziune în meioză este foarte scurtă, timp în care ADN-ul nu este sintetizat. Celulele (gameții) formați ca urmare a două diviziuni meiotice conțin un set haploid (unic) de cromozomi.

Setul complet de cromozomi - diploid 2n - este restaurat în organism în timpul fertilizării ovulului, în timpul reproducerii sexuale.

Reproducerea sexuală se caracterizează prin schimbul de informații genetice între femele și bărbați. Este asociat cu formarea și fuziunea celulelor germinale haploide speciale - gameți, formați ca urmare a meiozei. Fertilizarea este procesul de fuziune a unui ovul și a unui spermatozoid (feminin și gametul masculin), în care se restabilește setul diploid de cromozomi. Ovulul fertilizat se numește zigot.

În timpul procesului de fertilizare puteți observa diverse opțiuni conexiuni de gameți. De exemplu, atunci când ambii gameți care au aceleași alele ale uneia sau mai multor gene se unesc, se formează un homozigot, a cărui descendentă păstrează toate caracteristicile în formă pură. Dacă genele din gameți sunt reprezentate de alele diferite, se formează un heterozigot. La descendenții ei se găsesc rudimente ereditare corespunzătoare diferitelor gene. La om, homozgozitatea este doar parțială, pentru genele individuale.

Modelele de bază de transmitere a proprietăților ereditare de la părinți la descendenți au fost stabilite de G. Mendel în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. De atunci, concepte precum trăsăturile dominante și recesive, genotipul și fenotipul etc. au fost ferm stabilite în genetică (știința legilor eredității și variabilității organismelor). Trăsături dominante- predominant, recesiv - inferior, sau care dispar în generațiile ulterioare. În genetică, aceste trăsături sunt notate cu litere ale alfabetului latin: dominante sunt notate cu majuscule, recesive sunt notate cu litere mici. În cazul homozigozității, fiecare dintr-o pereche de gene (alele) reflectă fie trăsături dominante, fie recesive, care își manifestă efectul în ambele cazuri.

U organisme heterozigote alela dominantă este situată pe un cromozom, iar alela recesivă, suprimată de dominantă, se află în regiunea corespunzătoare a altui cromozom omolog. În timpul fertilizării, se formează o nouă combinație a setului diploid. În consecință, formarea unui nou organism începe cu fuziunea a două celule germinale (gameți) rezultate din meioză. În timpul meiozei, are loc o redistribuire a materialului genetic (recombinarea genelor) la descendenți sau un schimb de alele și combinarea acestora în noi variații, ceea ce determină apariția unui nou individ.

La scurt timp după fertilizare, are loc sinteza ADN-ului, cromozomii sunt dublați și are loc prima diviziune a nucleului zigot, care are loc prin mitoză și reprezintă începutul dezvoltării unui nou organism.