Ciclul celulei. Interfaza

Meioză este o metodă de diviziune celulară la eucariote care produce celule haploide. Aceasta diferă de la meioză la mitoză, care produce celule diploide.

În plus, meioza apare în două diviziuni succesive, care se numesc prima (meioza I) și respectiv a doua (meioza II). Deja după prima diviziune, celulele conțin un singur set de cromozomi, adică haploid. Prin urmare, prima divizie este adesea numită reducţionist. Deși uneori termenul „diviziune de reducere” este folosit în raport cu întreaga meioză.

Se numește a doua divizie ecuațională iar mecanismul apariţiei sale este asemănător mitozei. În meioza II, cromatidele surori se deplasează spre polii celulari.

Meioza, ca si mitoza, este precedata in interfaza de sinteza - replicare ADN-ului, dupa care fiecare cromozom este format deja din doua cromatide, care sunt numite cromatide surori. Nu există sinteză ADN între prima și a doua diviziune.

Dacă în urma mitozei se formează două celule, atunci ca urmare a meiozei - 4. Cu toate acestea, dacă organismul produce ouă, atunci rămâne o singură celulă, care are nutrienți concentrați în sine.

Cantitatea de ADN înainte de prima diviziune este de obicei notă ca 2n 4c. Aici n desemnează cromozomi, c – cromatide. Aceasta înseamnă că fiecare cromozom are o pereche omoloagă (2n), în timp ce, în același timp, fiecare cromozom este format din două cromatide. Ținând cont de prezența unui cromozom omolog, se obțin patru cromatide (4c).

După prima și înainte de a doua diviziune, cantitatea de ADN din fiecare dintre cele două celule fiice este redusă la 1n 2c. Adică, cromozomii omologi se dispersează în celule diferite, dar continuă să fie formați din două cromatide.

După a doua diviziune, se formează patru celule cu un set de 1n 1c, adică fiecare conține doar un cromozom dintr-o pereche de omoloage și constă dintr-o singură cromatidă.

Mai jos este o descriere detaliată a primei și a doua diviziuni meiotice. Denumirea fazelor este aceeași ca și în mitoză: profază, metafază, anafază, telofază. Cu toate acestea, procesele care au loc în aceste faze, în special în profaza I, sunt oarecum diferite.

Meioza I

Profaza I

Aceasta este de obicei cea mai lungă și mai complexă fază a meiozei. Durează mult mai mult decât în ​​timpul mitozei. Acest lucru se datorează faptului că în acest moment cromozomii omologi se apropie și fac schimb de secțiuni de ADN (au loc conjugarea și încrucișarea).

Conjugare- procesul de legare a cromozomilor omologi. Trecere peste- schimb de regiuni identice între cromozomi omologi. Cromatidele non-surori ale cromozomilor omologi pot schimba secțiuni echivalente. În locurile în care are loc un astfel de schimb, așa-numitul chiasma.

Se numesc cromozomi omologi perechi bivalente, sau caiete. Legătura persistă până la anafaza I și este asigurată de centromeri între cromatidele surori și chiasma dintre cromatidele nesurori.

În profază, are loc spiralizarea cromozomilor, astfel încât până la sfârșitul fazei, cromozomii capătă forma și dimensiunea lor caracteristică.

În etapele ulterioare ale profezei I, învelișul nuclear se dezintegrează în vezicule și nucleolii dispar. Fusul meiotic începe să se formeze. Se formează trei tipuri de microtubuli fusi. Unele sunt atașate de kinetocore, altele - de tuburi care cresc de la polul opus (structura acționează ca distanțiere). Alții formează o structură stelată și se atașează de scheletul membranos, servind drept suport.

Centrozomii cu centrioli diverg spre poli. Microtubulii pătrund în regiunea fostului nucleu și se atașează de cinetocorii situati în regiunea centromeră a cromozomilor. În acest caz, kinetocorii cromatidelor surori fuzionează și acționează ca o singură unitate, ceea ce permite cromatidelor unui cromozom să nu se separe și ulterior să se deplaseze împreună la unul dintre polii celulei.

Metafaza I

Fusul de fisiune se formează în cele din urmă. Perechi de cromozomi omologi sunt localizați în planul ecuatorial. Ele se aliniază unul față de celălalt de-a lungul ecuatorului celulei, astfel încât planul ecuatorial să fie între perechi de cromozomi omologi.

Anafaza I

Cromozomii omologi se separă și se deplasează la diferiți poli ai celulei. Datorită încrucișării care a avut loc în timpul profazei, cromatidele lor nu mai sunt identice între ele.

Telofaza I

Nuezele sunt restaurate. Cromozomii se transformă în cromatină subțire. Celula se împarte în două. La animale, invaginarea membranei. Plantele formează un perete celular.

Meioza II

Interfaza dintre două diviziuni meiotice se numește interkineza, este foarte scurt. Spre deosebire de interfaza, duplicarea ADN-ului nu are loc. De fapt, este deja dublat, doar că fiecare dintre cele două celule conține unul dintre cromozomii omologi. Meioza II apare simultan în două celule formate după meioza I. Diagrama de mai jos arată diviziunea unei singure celule din două.

Profaza II

Mic de statura. Nucleii și nucleolii dispar din nou, iar cromatidele spiralează. Axul începe să se formeze.

Metafaza II

Fiecare cromozom, constând din două cromatide, este atașat la două fire de fus. Un fir de la un stâlp, celălalt de la celălalt. Centromerii constau din două kinetocori separate. Placa metafază este formată într-un plan perpendicular pe ecuatorul metafazei I. Adică, dacă celula părinte din meioza I s-a împărțit, atunci acum două celule se vor împărți.

Anafaza II

Proteina care leagă cromatidele surori se separă și acestea se deplasează la poli diferiți. Acum cromatidele surori se numesc cromozomi surori.

Telofaza II

Similar cu telofaza I. Are loc despiralizarea cromozomilor, fusul dispare, se formează nuclei și nucleoli și are loc citokineza.

Semnificația meiozei

Într-un organism multicelular, numai celulele sexuale se divid prin meioză. Prin urmare, semnificația principală a meiozei este SecuritatemecanismAreproducere sexuală,la care numărul de cromozomi dintr-o specie rămâne constant.

O altă semnificație a meiozei este recombinarea informațiilor genetice care apare în profaza I, adică variabilitatea combinativă. Noi combinații de alele sunt create în două cazuri. 1. Când are loc încrucișarea, adică cromatidele non-surori ale cromozomilor omologi fac schimb de secțiuni. 2. Cu divergență independentă a cromozomilor către poli în ambele diviziuni meiotice. Cu alte cuvinte, fiecare cromozom poate apărea într-o celulă în orice combinație cu alți cromozomi care nu îi sunt omoloage.

Deja după meioza I, celulele conțin informații genetice diferite. După a doua diviziune, toate cele patru celule sunt diferite una de cealaltă. Aceasta este o diferență importantă între meioză și mitoză, care produce celule identice genetic.

Încrucișarea și divergența aleatorie a cromozomilor și cromatidelor în anafazele I și II creează noi combinații de gene și sunt unadin cauzele variabilitatii ereditare a organismelor, datorită căruia este posibilă evoluția organismelor vii.

Toate structurile celulare ale organismelor vii trec în mod normal prin mai multe etape principale de dezvoltare. În timpul existenței sale, fiecare celulă trece în mod normal prin stadiul de reproducere sau diviziune. Poate fi direct, indirect sau reductiv. Diviziunea este o etapă normală a vieții unităților structurale ale diferitelor organisme, care asigură existența, creșterea și reproducerea normală a tuturor ființelor vii de pe planetă. Datorită reproducerii celulare în corpul uman, sunt posibile reînnoirea țesuturilor, restabilirea integrității epiteliului sau dermului deteriorat, moștenirea datelor genetice, concepția, embriogeneza și multe alte procese importante.

Există două tipuri principale de reproducere a unităților structurale în corpul creaturilor multicelulare: mitoza și meioza. Fiecare dintre aceste metode de reproducere are trăsături caracteristice.

Atenţie! Diviziunea celulară se distinge și prin simpla diviziune în două - amitoză. În corpul uman, acest proces are loc în structuri modificate anormal, cum ar fi tumorile.

Mitoza este diviziunea vegetativă a celulelor cu nucleu, cel mai frecvent proces de reproducere. Această metodă se mai numește și reproducere indirectă sau clonare, deoarece perechea de structuri fiice formate în timpul ei se dovedește a fi complet identică cu cea mamă. Cu ajutorul clonării, sunt reproduse unități structurale somatice ale corpului uman.

Atenţie! Diviziunea vegetativă are ca scop formarea de celule absolut identice din generație în generație. Toate celulele corpului uman, cu excepția celor reproductive, se înmulțesc în mod similar.

Clonarea formează baza ontogenezei, adică dezvoltarea unui organism de la concepție până la momentul morții. Diviziunea mitotică este necesară pentru funcționarea normală a diferitelor organe și sisteme și pentru formarea și conservarea anumitor caracteristici umane de la naștere până la moarte la nivel morfologic și biochimic. Durata acestei metode de reproducere celulară este în medie de aproximativ 1-2 ore.

Cursul mitozei este împărțit în patru faze principale:

Ca urmare a clonării, dintr-o celulă mamă se formează două celule fiice, având un set absolut similar de cromozomi și păstrând toate caracteristicile calitative și cantitative ale celulei originale. În corpul uman, din cauza mitozei, are loc o reînnoire constantă a țesuturilor.

Atenţie! Cursul normal al proceselor mitotice este asigurat de reglarea neuroumorală, adică de acțiunea comună a sistemelor nervos și endocrin.

Caracteristici ale diviziunii fluxului de reducere

Diviziunea meiotică este un proces care are ca rezultat formarea unităților structurale reproductive - gameți. Cu această metodă de reproducere se formează patru celule fiice, fiecare dintre ele având 23 de cromozomi. Deoarece gameții formați ca urmare a acestei metode au un set de cromozomi incomplet, se numește reducere. La om, în timpul gametogenezei, este posibilă formarea a două tipuri de unități structurale:

• spermatozoizi din spermatogonie;
• ouă în foliculi.

Caracteristici

Deoarece fiecare gamet rezultat are un singur set de cromozomi, la fuzionarea cu o altă celulă de reproducere, se face schimb de material genetic și se formează un embrion, care primește un set complet de cromozomi. Prin meioză este asigurată variabilitatea combinatorie - acesta este un proces care are ca rezultat formarea unei liste uriașe de genotipuri diferite, iar fătul moștenește diferite trăsături ale mamei și ale tatălui.

În procesul de formare a structurilor haploide, trebuie să se distingă și cele patru faze menționate mai sus caracteristice mitozei. Principala diferență între diviziunea de reducere este că acești pași se repetă de două ori.

Atenţie! Prima telofază se termină cu formarea a două celule cu un set genetic complet de 46 de cromozomi. Apoi începe a doua diviziune, datorită căreia se formează patru celule de reproducere, fiecare având 23 de cromozomi.

În timpul diviziunii meiotice, prima etapă durează mai mult. În această etapă are loc fuziunea cromozomilor și procesul de schimb de date genetice. Metafaza se desfășoară în același mod ca în timpul mitozei, dar cu un singur set de date ereditare. În timpul anafazei, centromerii nu se divid, iar cromozomii haploizi se deplasează spre poli.

Perioada dintre două diviziuni, adică interfaza, este foarte scurtă; acidul dezoxiribonucleic nu este produs în acest timp. Prin urmare, celulele rezultate după a doua telofază conțin un set haploid, adică unic, de cromozomi. Setul diploid este restabilit atunci când două celule de reproducere se îmbină în timpul singamiei. Acesta este procesul de unire a gameților masculini și feminini formați ca urmare a meiozei. Ca urmare a diviziunii de reducere, se formează un zigot, care are 46 de cromozomi și un set complet de informații ereditare primite de la ambii părinți.

În timpul fuziunii gameților, este posibil să se formeze diferite variante ale oricăror caracteristici. Prin meioză, copiii vor moșteni, de exemplu, culoarea ochilor unuia dintre părinții lor. Datorită purtării recesive a oricăror gene, este posibilă transmiterea caracteristicilor printr-una sau mai multe generații.

Atenţie! Trăsăturile dominante sunt predominante, apar de obicei la prima generație de descendenți. Recesiv - ascuns sau care dispare treptat la indivizii din generațiile ulterioare.

Rolul diviziunii mitotice:

1. Menținerea unui număr constant de cromozomi. Dacă celulele rezultate ar avea un set complet de cromozomi, atunci la făt după concepție numărul lor s-ar dubla.
2. Datorită diviziunii meiotice, se formează celule reproductive cu diferite seturi de informații ereditare.
3. Recombinarea informațiilor ereditare.
4. Asigurarea variabilitatii organismelor.

Caracteristici comparative

Metoda de reproducere	Clonarea	Gametogeneza
Tipuri de celule	Somatic	Reproductivă
Numărul de diviziuni	unu	Două
Câte unități structurale fiice se formează în final?	2	4
Conținutul informațiilor ereditare din celulele fiice	Nu se schimba	Schimbări
Conjugare	Nu tipic
	Nu tipic	Marcat în timpul primei divizii

Diferențele dintre clonare și diviziunea de reducere

Clonarea și propagarea celulelor de reducere sunt procese destul de asemănătoare. Diviziunea meiotică include aceleași etape ca și diviziunea mitotică, cu toate acestea, durata lor și procesele care au loc în diferitele sale etape au diferențe semnificative.

Video - Mitoză și meioză

Diferențele în cursul diviziunii sexuale și asexuate

Celulele rezultate din diviziunea mitotică și gametogeneză poartă sarcini funcționale diferite. De aceea, în timpul meiozei se notează unele caracteristici ale fluxului:

1. La prima etapă a diviziunii de reducere se notează conjugarea și încrucișarea. Aceste procese sunt necesare pentru schimbul reciproc de informații genetice.
2. În timpul anafazei, se observă segregarea cromozomilor similari.
3. În perioada dintre două cicluri de diviziuni, nu are loc reduplicarea moleculelor de acid dezoxiribonucleic.

Atenţie! Conjugarea este o stare de convergență treptată a cromozomilor omologi, adică similari, între ei și formarea ulterioară a perechilor. Încrucișarea este tranziția anumitor secțiuni de la un cromozom la altul.

A doua etapă a gametogenezei se desfășoară exact în același mod ca și mitoza.

Diferențele caracteristice în rezultatele procesului de divizare:

1. Rezultatul clonării este formarea a două unități structurale, iar rezultatul diviziunii de reducere este de patru.
2. Cu ajutorul clonării se împart unitățile structurale somatice care alcătuiesc diferitele țesuturi ale corpului. Ca urmare a meiozei, se formează doar celulele reproductive: ouă și spermatozoizi.
3. Clonarea duce la formarea de unități structurale absolut identice, iar în timpul diviziunii meiotice are loc o redistribuire a datelor genetice.
4. Ca urmare a diviziunii de reducere, cantitatea de informații ereditare din celulele reproductive este redusă cu 50%. Acest lucru face posibilă fuzionarea ulterioară a datelor genetice ale celulelor mamei și ale tatălui în timpul fertilizării.

Clonarea și diviziunea de reducere sunt cele mai importante procese care asigură funcționarea normală a organismului. Celulele fiice formate ca urmare a clonării sunt identice cu originalele în orice, inclusiv la nivelul acidului dezoxiribonucleic. Acest lucru permite ca setul de cromozomi să fie transmis neschimbat de la o generație de celule la alta. Mitoza stă la baza creșterii normale a țesuturilor. Semnificația biologică a diviziunii de reducere constă în conservarea unui anumit număr de cromozomi în organismele a căror reproducere are loc pe cale sexuală. În același timp, diviziunea meiotică permite manifestarea celei mai importante calități a diferitelor organisme multicelulare - variabilitatea combinativă. Datorită acesteia, este posibil să se transmită urmașilor diverse caracteristici atât ale tatălui, cât și ale mamei.

În timpul reproducerii sexuale, un organism fiică apare ca urmare a fuziunii a două celule sexuale ( gameti) și dezvoltarea ulterioară dintr-un ovul fecundat - zigoti.

Celulele sexuale ale părinților au un set haploid ( n) cromozomi, iar la un zigot, atunci când două astfel de seturi sunt combinate, numărul de cromozomi devine diploid (2 n): fiecare pereche de cromozomi omologi conţine un cromozom patern şi unul matern.

Celulele haploide se formează din cele diploide ca urmare a unei diviziuni celulare speciale - meioza.

meioza - un tip de mitoză, în urma căreia din celule somatice diploide (2p) la felse formează gameți haploizi (1n). În timpul fertilizării, nucleii gameți fuzionează și se restabilește setul diploid de cromozomi. Astfel, meioza asigură că setul de cromozomi și cantitatea de ADN rămân constante pentru fiecare specie.

Meioza este un proces continuu format din două diviziuni succesive numite meioza I și meioza II. În fiecare diviziune se disting profaza, metafaza, anafaza și telofaza. Ca urmare a meiozei I, numărul de cromozomi se reduce la jumătate ( diviziune de reducere):În timpul meiozei II, haploidia celulară este păstrată (diviziunea ecuațională). Celulele care intră în meioză conțin informații genetice 2n2xp (Fig. 1).

În profaza meiozei I, are loc spiralizarea treptată a cromatinei pentru a forma cromozomi. Cromozomii omologi se reunesc pentru a forma o structură comună formată din doi cromozomi (bivalent) și patru cromatide (tetradă). Contactul a doi cromozomi omologi pe toată lungimea se numește conjugare. Apoi, forțele de respingere apar între cromozomii omologi, iar cromozomii se separă mai întâi la centromeri, rămânând conectați la brațe și formează decusații (chiasma). Divergența cromatidelor crește treptat, iar reticulele se deplasează spre capete. În timpul procesului de conjugare, poate avea loc un schimb de secțiuni între unele cromatide ale cromozomilor omologi - încrucișarea, ducând la recombinarea materialului genetic. Până la sfârșitul profazei, învelișul nuclear și nucleolii se dizolvă și se formează un fus acromatic. Conținutul materialului genetic rămâne același (2n2хр).

In metafazaÎn meioza I, cromozomii bivalenți sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. În acest moment, spiralizarea lor atinge maximul. Conținutul materialului genetic nu se modifică (2n2xr).

In anafaza Cromozomii omologi ai meiozei I, formați din două cromatide, se îndepărtează în cele din urmă unul de celălalt și diverg către polii celulei. În consecință, din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar unul intră în celula fiică - numărul de cromozomi se reduce la jumătate (se produce reducerea). Conținutul de material genetic devine 1n2xp la fiecare pol.

În telofază Se formează nuclei și citoplasma este divizată - se formează două celule fiice. Celulele fiice conțin un set haploid de cromozomi, fiecare cromozom conține două cromatide (1n2хр).

Interkineza- un interval scurt între prima și a doua diviziune meiotică. În acest moment, replicarea ADN-ului nu are loc, iar cele două celule fiice intră rapid în meioza II, care se desfășoară ca mitoză.

Orez. 1. Diagrama meiozei (este prezentată o pereche de cromozomi omologi). Meioza I: 1, 2, 3. 4. 5 - profaza; 6 - metafaza; 7 - anafaza; 8 - telofaza; 9 - interkineza. Meioza II; 10 - metafaza; II - anafaza; 12 - celule fiice.

În profazăÎn meioza II apar aceleași procese ca și în profaza mitozei. În metafază, cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial. Nu există modificări în conținutul materialului genetic (1n2хр). În anafaza meiozei II, cromatidele fiecărui cromozom se deplasează către polii opuși ai celulei, iar conținutul de material genetic la fiecare pol devine lnlxp. În telofază se formează 4 celule haploide (lnlxp).

Astfel, ca urmare a meiozei, dintr-o celulă mamă diploidă se formează 4 celule cu un set haploid de cromozomi. În plus, în profaza meiozei I, are loc recombinarea materialului genetic (încrucișarea), iar în anafaza I și II, cromozomii și cromatidele se deplasează aleatoriu la unul sau celălalt pol. Aceste procese sunt cauza variabilității combinaționale.

Semnificația biologică a meiozei:

1) este etapa principală a gametogenezei;

2) asigură transferul informaţiei genetice de la organism la organism în timpul reproducerii sexuale;

3) celulele fiice nu sunt identice genetic cu mama și între ele.

De asemenea, semnificația biologică a meiozei constă în faptul că o scădere a numărului de cromozomi este necesară în timpul formării celulelor germinale, deoarece în timpul fertilizării nucleii gameților fuzionează. Dacă această reducere nu ar avea loc, atunci în zigot (și, prin urmare, în toate celulele organismului fiică) ar exista de două ori mai mulți cromozomi. Cu toate acestea, acest lucru contrazice regula unui număr constant de cromozomi. Datorită meiozei, celulele sexuale sunt haploide, iar la fecundare, setul diploid de cromozomi este restabilit în zigot (Fig. 2 și 3).

Orez. 2. Schema de gametogeneză: ? - spermatogeneza; ? - ovogeneza

Orez. 3.Diagrama care ilustrează mecanismul de menținere a setului diploid de cromozomi în timpul reproducerii sexuale

Două tipuri de diviziune celulară sunt cunoscute de mult timp: diviziunea mitotică și de reducere. Prima se mai numește și mitoză, iar a doua este meioză. Prima metodă, mitoza, împarte toate celulele, a doua - numai celulele sexuale.

În primul rând, despre mitoză. Este precedată de dublarea moleculelor purtătoare de informații ereditare.

Moleculele de ADN, care conțin codul genetic, sunt localizate în nucleul celulei, în catene lungi speciale - cromozomi. Fiecare specie de animal și plantă are un număr strict definit de cromozomi. De obicei, sunt câteva zeci de ele. La oameni, de exemplu, 46 ( Până în 1956, se credea că există 48 dintre ele în celulele umane, dar în 1956, geneticienii Tzhio și Levan au stabilit cu exactitate că oamenii au 46, nu 48 de cromozomi.). Și unul dintre viermi are doar doi. Unii raci au 200 de cromozomi. Însă recordul a fost doborât de radiolarii microscopici: unul dintre ei are 1600 de cromozomi!

Când moleculele de ADN se dublează, la fel se dublează și cromozomii. Fiecare construiește un dublu după propria imagine. Aceasta înseamnă că de ceva timp există în celulele noastre de două ori mai mulți cromozomi decât de obicei.

Între două diviziuni, în așa-numita interfază, cromozomii nu sunt vizibili la microscop obișnuit. Parcă nu există deloc. În cel electronic, puteți vedea că sunt încă acolo, nu au mers nicăieri, dar sunt atât de subțiri încât nu se observă fără o mărire foarte puternică. Ei spun că în această fază a activității lor, cromozomii au aspectul de „perii de lampă”. Într-adevăr, sunt un pic ca periile care erau folosite cândva pentru a curăța sticla lămpilor cu kerosen.

În zece până la douăzeci de ore de repaus relativ între două diviziuni, cromozomii trebuie să aibă timp să-și sintetizeze dublurile cu o copie completă a tuturor genelor pe care le conțin, a tuturor moleculelor de ADN.

De îndată ce gemenii sunt gata, firele cromozomiale lungi (originalele și copiile lor) încep să se plieze în spirale strânse. Și se răsucesc în spirale de ordinul doi. Sensul acestei întorsături este destul de clar. Până acum, cromozomii stăteau într-o minge încâlcită și probabil că nu ar fi ușor să-i întinzi la diferiți poli ai celulei. Acum, fiecare cromozom este un helix răsucit într-un helix - un „bagaj” foarte compact, care este ușor de transportat.

Întregul ADN al unei celule umane, întins într-o singură catenă, are aproximativ un metru lungime, iar această șuviță, pliată într-o spirală dublă, se potrivește în 46 de cromozomi, fiecare având doar câțiva microni lungime.

Deci, înainte de împărțire, cromozomii se împachetează în „pachete” compacte. În acest punct, care în diviziunea celulară se numește profază, învelișul nuclear se dizolvă, iar centriolii deja cunoscuți nouă, sau. centrozomii diverg către polii opuși ai celulei. Firele așa-numitului aparat mitotic, sau fus, conectează fiecare cromozom la unul dintre poli.

Cromozomii se aliniază apoi în perechi (originalul unul lângă altul cu copia sa) de-a lungul ecuatorului celulei, ca dansatorii la bal. Această etapă a diviziunii se numește metafază.

Apoi fiecare dintre cromozomii perechi se grăbește spre polul său. Partenerii se separă pentru totdeauna, pentru că în curând partiția va împărți vechea celulă de-a lungul ecuatorului în două noi. Impresia este ca și cum centriolii trag cromozomii spre ei înșiși cu ajutorul unor sfori, ca niște marionete.

Și într-adevăr, cromozomii au aspectul pe care îl are orice corp flexibil atunci când este tras printr-un lichid de un fir.

Locul de care este tras este întotdeauna același pentru fiecare cromozom. Se numește cinetocor sau centromer. Acolo unde cinetocorul se află pe un cromozom determină adesea forma acestuia. Dacă cinetocorul se află în mijloc, atunci cromozomul, atunci când este tras de un fir în timpul mitozei, se îndoaie în jumătate și devine similar cu cifra latină „cinci” (V). Dacă cinetocorul se află la capătul cromozomului, atunci se îndoaie în modul literei latine „iot” (J).

La un moment dat se credea că firele aparatului mitotic erau un fel de șine de-a lungul cărora cromozomii se rotesc spre poli. Atunci au decis că sunt mai mult ca niște benzi elastice subțiri, mușchi în miniatură care, la contractare, își trag încărcătura cromozomială spre poli. Dar apoi, contractându-se, firele ar deveni mai groase și „scădea în greutate”, alungindu-se. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă. Scurtând și lungindu-se, acestea nu devin nici mai groase, nici mai subțiri.

Aparent, mecanica fusului celular este diferită. Poate, cred unii oameni de știință, firele sunt scurtate pentru că unele dintre moleculele care le alcătuiesc sunt în afara jocului: adică din fire. Și adăugarea de molecule într-o direcție liniară duce la alungirea firelor.

Într-un fel sau altul, cromozomii sunt atrași din centrul celulei către polii ei cu o viteză de aproximativ un micron pe minut. Din acest moment, mitoza intră într-o etapă numită anafază.

Anafaza este urmată de telofaza. Spiralele cromozomiale se desfășoară. Încă o dată intră în joc „periile lămpii”. Încurcăturile de cromozomi filamentoși sunt acoperite cu membrane nucleare: celula are acum doi nuclei gemeni. Constricția inelului o va împărți în curând în jumătate. Fiecare jumătate va primi propriul său nucleu.

Diviziunea celulară se încheie cu dublarea centriolilor. Erau patru - câte două la fiecare stâlp. Celula s-a divizat, iar în fiecare jumătate erau doar doi centrioli.

Pe ecranul microscopului electronic, centriolii arată ca niște cilindri goale, formați din tuburi. Centriolii se află întotdeauna în unghi drept unul față de celălalt. Prin urmare, îl vedem întotdeauna pe unul dintre ele într-o secțiune transversală, iar celălalt într-o secțiune longitudinală.

În telofază, un mic centriol muguri din fiecare dintre centrioli - un corp cilindric dens. Crește rapid, iar acum există patru centrioli în celulă.

Prin mitoză, o celulă produce două celule, complet identice ca ereditate ascunse în cromozomii lor (dacă niciuna dintre ele nu a suferit mutații).

Mitoza durează de obicei o oră sau două ore. În țesuturile nervoase, mitozele apar foarte rar. Dar în măduva osoasă, unde se nasc 10 milioane de globule roșii în fiecare secundă, 10 milioane de mitoze apar în fiecare secundă!

Acum, înainte de a vorbi despre al doilea tip de diviziune celulară - meioza, trebuie să introducem câțiva termeni noi.

Setul de cromozomi conținut în nucleul unei celule somatice normale (cu alte cuvinte, nu de sex, ci obișnuit) a corpului este numit de geneticieni dublu diploid. La om, setul diploid de cromozomi este 46. Toți acești 46 de cromozomi, ca aspect și dimensiune, sunt ușor împărțiți în perechi care sunt identice în configurație (doar partenerii unei perechi - cromozomii sexuali „x” și „y” - nu sunt asemănătoare între ele. Dar mai multe despre asta mai târziu).

Un set de cromozomi în care este prezent un singur partener din fiecare pereche se numește haploid sau obișnuit. Toate celulele sexuale, sau gameții, conțin un set haploid de cromozomi. (Aceasta înseamnă că există doar douăzeci și trei de cromozomi în spermatozoizii și ovulele umane.) În caz contrar, în timpul fertilizării unui ovul, atunci când gameții materni și paterni fuzionează, rezultatul ar fi un zigot cu numărul normal de cromozomi de două ori mai mare.

Meioza, care precede formarea spermatozoizilor și a ovulelor, este concepută pentru a dota gameții cu jumătate din numărul haploid de cromozomi. Și când gameții se îmbină, zigotul va avea deja un număr diploid normal de cromozomi. Jumătate de la mamă, jumătate de la tată.

Este clar acum de ce toți cromozomii dintr-un zigot sunt perechi?

La urma urmei, fiecărui cromozom matern îi corespunde un cromozom patern care este exact același ca formă, dimensiune și natura informațiilor ereditare. Cromozomii perechi se numesc omologi.

Meioza începe cu faptul că cromozomii de același tip în configurație sunt combinați în perechi și conjugați. Apoi fiecare dintre cromozomii fiecărei perechi își creează propriul dublu din substanțele dizolvate în protoplasmă. Ca și în mitoză.

Acum nu mai există doi, ci patru cromozomi de același tip. În patru, sau tetrade, strâns apăsate una pe cealaltă, se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei. Firele axului separă din nou patrulele în perechi, trăgându-i la diferiți poli.

Celula se împarte în jumătate, apoi se împarte din nou, dar acum într-un plan diferit, perpendicular pe primul. De data aceasta cromozomii nu sunt duplicati. Perechile aliniate de-a lungul ecuatorului se dispersează unul câte unul la diferite capete ale cuștii.

La fiecare pol sunt acum jumătate din ele ca în timpul mitozei sau în prima fază a meiozei. Prin urmare, atunci când o celulă este ruptă în jumătate, cei doi gameți noi născuți din ea primesc un număr haploid de cromozomi. Întrucât în ​​prima fază a meiozei se nasc două celule diploide dintr-o celulă, la sfârșitul celei de-a doua faze avem patru gameți. Și fiecare, repet, are un număr haploid de cromozomi. Dacă aceștia sunt gameți umani, atunci vor avea douăzeci și trei de cromozomi. Și când, în timpul fertilizării, se contopesc într-un singur zigot, vor fi patruzeci și șase de cromozomi în el.

Zigotul dă naștere unui embrion uman, toate celulele în care vor avea 46 de cromozomi.

Mecanica diviziunii celulare în meioză - divergența cromozomilor perechi în gameți diferiți, fiecare dintre care provine fie de la tată, fie de la mamă - explică multe dintre legile eredității și variabilității descoperite de Gregor Mendel și alți geneticieni.

Oamenii de știință polonezi au realizat recent un film excelent despre mitoză, folosind fotografia în interval de timp. Toate fazele mitozei de pe ecran sunt accelerate de câteva sute de ori. În realitate, mișcările cromozomilor în timpul diviziunii au loc mult mai încet. Am văzut acest film și m-a lovit mai tare decât cel mai bun dintre cele mai bune lungmetraje.

Are actori neobișnuiți - cromozomi. Ei vin împreună, diverg, se aliniază și se împrăștie în direcții diferite, ca dansatorii la un bal care execută pași complexi într-un dans antic. Biologul american Möller, fondatorul geneticii radiațiilor, a numit dansul cromozomilor mișcările lor ciudate în timpul diviziunii celulare.

În fiecare secundă, în corpul nostru apar milioane de mitoze! Și sute de milioane de balerine neînsuflețite, dar foarte disciplinate, interpretează cel mai vechi dans de pe pământ. Dansul vieții. În astfel de dansuri, celulele corpului își reînnoiesc rândurile. Și creștem și existăm.

Toate fenomenele de ereditate și de viață se bazează pe divergența coordonată a cromozomilor la diferiți poli ai celulei. La urma urmei, fiecare cromozom este o combinație complexă de acizi nucleici giganți și proteine. Și acizii nucleici poartă o mare varietate de unități ereditare - gene, adică esența a tot ceea ce există pe Pământ.

http://nplit.ru „NPLit.ru: Biblioteca unui tânăr cercetător”