Prima diviziune mitotică. Mitoza - diviziune indirecta

Diviziunea celulară mitotică

Mitoză(din greaca. Mitos - fir), numita si cariokineza, sau diviziunea celulara indirecta, este un mecanism universal de diviziune celulara. Mitoza urmează perioada G2 și completează ciclul celular.

Durează 1-3 ore și asigură distributie uniforma material genetic în celulele fiice. Mitoza are 4 faze principale: profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

Mitoza este unul dintre procesele fundamentale ale ontogenezei. Diviziunea mitotică asigură creșterea eucariotelor multicelulare prin creșterea populațiilor de celule tisulare.

Ca urmare a diviziunii mitotice a celulelor meristeme, numărul celulelor din țesutul vegetal crește. Fragmentarea unui ovul fertilizat și creșterea majorității țesuturilor la animale au loc și prin diviziuni mitotice.

Bazat caracteristici morfologice Mitoza este împărțită condiționat în etape: profază, prometafază, metafază, anafază, telofază. Primele descrieri ale fazelor mitozei și stabilirea secvenței lor au fost întreprinse în anii 70-80 ai secolului XIX. La sfârșitul anilor 1870, histologul german Walter Flemming a inventat termenul de „mitoză” pentru a se referi la procesul de diviziune celulară indirectă.

Durata medie a mitozei este de 1-2 ore. Mitoza celulelor animale, de regulă, durează 30-60 de minute, iar plantele - 2-3 ore. Timp de 70 de ani, în corpul uman sunt efectuate în total aproximativ 10 14 diviziuni celulare.

Primele descrieri incomplete cu privire la comportamentul și modificările nucleelor ​​în celulele în diviziune se găsesc în lucrările oamenilor de știință la începutul anilor 1870.

În lucrarea botanistului rus Russov, datată 1872, plăcile metafază și anafază, constând din cromozomi individuali, sunt descrise și descrise clar.

Un an mai târziu, zoologul german G.A. Schneider chiar mai clar și mai consecvent, dar, desigur, nu a descris pe deplin diviziunea mitotică folosind exemplul zdrobirii ouălor din turbellaria rectală Mesostomum. În lucrarea sa, în esență, principalele faze ale mitozei sunt descrise și ilustrate în succesiunea corectă: profază, metafază, anafaza (devreme și târzie). În 1874, botanistul din Moscova I.D. Chistyakov a observat, de asemenea, faze separate ale diviziunii celulare în sporii de mușchi și coada-calului. În ciuda primelor succese, nici Russov, nici Schneider, nici Chistyakov nu au fost capabili să ofere o descriere clară și consecventă a diviziunii mitotice.

În 1875 au apărut lucrări care conţin mai mult de descrieri detaliate mitoze. O. Buchli a oferit o descriere a modelelor citologice în zdrobirea ouălor viermi rotunziși moluște și în celulele spermatogene de insecte.

E. Strasburger a studiat diviziunea mitotică în celulele algei verzi spirogyra, în celulele mamă ale polenului de ceapă și în celulele sporilor mamă ale mușchiului club. Referindu-se la lucrările lui O. Buechli și pe baza propriilor cercetări, E. Strasburger a atras atenția asupra unității proceselor de diviziune celulară în celulele vegetale și animale.

Până la sfârșitul anului 1878 - începutul anului 1879 au apărut lucrări detaliate Schleicher și W. Flemming. În lucrarea sa din 1879, Schleicher a propus termenul de „cariocineză” pentru a se referi la procese complexe diviziunea celulară, implicând mișcare părțile constitutive miezuri. Walter Flemming a fost primul care a introdus termenul „mitoză” pentru a se referi la diviziunea celulară indirectă, care mai târziu a devenit general acceptată. Flemming deține și formula finală a definiției mitozei ca proces ciclic, culminând cu diviziunea cromozomilor între celulele fiice.

În 1880 O.V. Baranetsky a stabilit structura elicoidală a cromozomilor. În cursul cercetărilor ulterioare, au fost dezvoltate idei despre spiralizarea și despiralizarea cromozomilor în timpul ciclului mitotic.

La începutul anilor 1900, cromozomii au fost identificați ca purtători de informații ereditare, ceea ce mai târziu a oferit o explicație. rol biologic mitoza, care constă în formarea de celule fiice identice genetic.

În anii 1970, a început descifrarea și studiul detaliat al regulatorilor diviziunii mitotice, datorită unei serii de experimente privind fuziunea celulelor situate pe diferite etape ciclul celulei. În acele experimente, când o celulă în faza M a fost combinată cu o celulă în oricare dintre etapele de interfază (G1, S sau G2), celulele de interfază au trecut în starea mitotică (a început condensarea cromozomilor și învelișul nuclear s-a dezintegrat) .

Ca urmare, s-a ajuns la concluzia că există un factor (sau factori) în celula citoplasmatică care stimulează mitoza, sau, cu alte cuvinte, factorul M-stimulator (MSF, din engleza M-phase-promoting factor, MPF) .

Pentru prima dată, „factorul de stimulare a mitozei” a fost descoperit în ouăle mature nefertilizate ale broaștei cu gheare, care se află în faza M a ciclului celular. Citoplasma unui astfel de ou, injectată în ovocit, a condus la o tranziție prematură la faza M și la debutul maturizării ovocitului (inițial, abrevierea MPF înseamnă Maturation Promoting Factor, care se traduce prin „maturare”. factor de promovare"). În cursul experimentelor ulterioare, s-a stabilit semnificația universală și, în același timp, un grad ridicat de conservatorism al „factorului de stimulare a mitozei”: extracte preparate din celule mitotice foarte organisme diverse, când au fost introduse în ovocitele de broaște cu gheare, au fost transferate în faza M.

Studiile ulterioare au arătat că factorul care stimulează mitoza este un complex heterodimeric format dintr-o proteină ciclină și o protein kinază dependentă de ciclină. Ciclina este o proteină reglatoare și se găsește în toate eucariotele. Concentrația sa crește periodic în timpul ciclului celular, atingând un maxim în metafaza mitozei. Odată cu apariția anafazei, se observă o scădere bruscă a concentrației de ciclină, datorită clivajului acesteia cu ajutorul complexelor proteolitice proteice complexe - proteozomi. Protein kinaza dependentă de ciclină este o enzimă (fosforilază) care modifică proteinele prin transferul unei grupări fosfat din ATP la aminoacizii serină și treonină. Astfel, odată cu stabilirea rolului și structurii principalului regulator al diviziunii mitotice, au început studiile asupra mecanismelor subtile de reglare a mitozei, care continuă până în prezent.

Dezvoltarea unei tipologii și clasificări unificate a mitozelor este complicată de o întreagă gamă de caracteristici care, în diverse combinații, creează o varietate și eterogenitate de modele de diviziune mitotică. În același timp, opțiunile de clasificare separate dezvoltate pentru unii taxoni sunt inacceptabile pentru alții, deoarece nu țin cont de specificul mitozelor lor. De exemplu, unele variante ale clasificării mitozelor caracteristice animalelor sau organisme vegetale, sunt inacceptabile pentru alge.

Una dintre caracteristicile cheie care stau la baza diferitelor tipologii și clasificări ale diviziunii mitotice este comportamentul învelișului nuclear. Dacă formarea fusului și diviziunea mitotică în sine se desfășoară în interiorul nucleului fără a distruge membrana nucleară, atunci acest tip de mitoză se numește închis. Mitoza cu prăbușirea învelișului nuclear, respectiv, se numește deschisă, iar mitoza cu prăbușirea membranei numai la polii fusului, cu formarea de „ferestre polare” - semiînchise.

încă una semn distinctiv este un tip de simetrie a fusului mitotic. În pleuromitoză, fusul de diviziune este bilateral simetric sau asimetric și constă, de obicei, din două semifusuri situate în metafază-anafaza la un unghi unul față de celălalt. Categoria ortomitozelor se caracterizează prin simetria bipolară a fusului de fisiune, iar în metafază există adesea o placă ecuatorială distinsă.

În cadrul semnelor indicate, cea mai numeroasă este o ortomitoză tipică deschisă, pe exemplul căreia principiile și etapele diviziunii mitotice sunt discutate mai jos. Acest tip de mitoză este caracteristic animalelor, plantelor superioare și unor protozoare.

Profaza începe cu condensarea cromozomilor, care devin vizibili la microscop cu lumină sub formă de structuri filamentoase. Fiecare cromozom este format din două cromatide surori paralele conectate la centromer. Nucleolul și învelișul nuclear dispar până la sfârșitul fazei (aceasta din urmă se descompune în vezicule membranare similare elementelor EPS, iar complexul de pori și lamina se disociază în subunități). Carioplasma se amestecă cu citoplasma.

Centriolii migrează către polii opuși ai celulei și dau naștere filamentelor fusului mitotic (acromatin). În regiunea centromerului se formează complexe proteice speciale - kinetocori, de care sunt atașați niște microtubuli fusi (microtubuli kinetocori); s-a demonstrat că cinetocorii înșiși sunt capabili să inducă asamblarea microtubulilor și, prin urmare, pot servi ca centre de organizare a microtubulilor. Restul microtubulilor fusului se numesc microtubuli polari, deoarece se extind de la un pol al celulei la celălalt; microtubulii aflați în afara fusului, divergenți radial de la centrii celulari către plasmalema, au primit denumirea de astral sau microtubuli (fire) de strălucire.

Metafaza corespunde nivelului maxim de condensare al cromozomilor, care se aliniază în regiunea ecuatorială a fusului mitotic, formând o imagine a plăcii ecuatoriale (metafază) (vedere laterală) sau a stelei părinte (vedere de la poli). Cromozomii se deplasează în planul ecuatorial și sunt ținuți în acesta datorită tensiunii echilibrate a microtubulilor kinetocor. Până la sfârșitul acestei faze, cromatidele surori sunt separate printr-un gol, dar sunt reținute în regiunea centromerului.

Anafaza începe cu divizarea sincronă a tuturor cromozomilor în cromatide surori (în regiunea centromerului) și mișcarea cromozomilor fiice către polii opuși ai celulei, care are loc de-a lungul microtubulilor fusului cu o viteză de 0,2-0,5 µm/min. Semnalul pentru debutul anafazei include o creștere bruscă (de un ordin de mărime) a concentrației de cationi de calciu în hialoplasmă, secretate de veziculele membranare care formează grupuri la polii fusului. Mecanismul mișcării cromozomilor în anafază nu a fost pe deplin elucidat, cu toate acestea, s-a stabilit că, pe lângă actină, proteine ​​precum miozina și dineina, precum și o serie de proteine ​​reglatoare, sunt prezente în regiunea fusului. Conform unor observații, se datorează scurtării (dezasamblarii) microtubulilor atașați cinetocorilor. Anafaza se caracterizează prin alungirea fusului mitotic datorită unei anumite divergențe a polilor celulari. Se termină cu acumularea a două seturi identice de cromozomi la polii celulei, care formează imagini ale stelelor (stadiul stelelor fiice). La sfarsitul anafazei, datorita contractiei microfilamentelor de actina, concentrandu-se in jurul circumferintei celulei (inel contractabil), incepe sa se formeze o constrictie celulara care, adancindu-se, va duce la citotomie in faza urmatoare.

Telofaza este etapa finală a mitozei, în timpul căreia nucleii celulelor fiice sunt reconstruiți și diviziunea lor este finalizată. În jurul cromozomilor condensați ai celulelor fiice din veziculele membranare (conform altor surse, din EPS), se restabilește caryolema, cu care este asociată lamina emergentă, reapar nucleolii, care se formează din secțiuni ale cromozomilor corespunzători. Nucleii celulari cresc treptat, iar cromozomii se despiralizeaza si dispar progresiv, fiind inlocuiti de modelul cromatinic al nucleului de interfaza. În același timp, constricția celulară se adâncește, iar celulele rămân conectate pentru o perioadă de timp printr-o punte citoplasmatică îngustată care conține un mănunchi de microtubuli (corpul mijlociu). Ligarea ulterioară a citoplasmei se termină cu formarea a două celule fiice. În telofază are loc distribuția organelelor între celulele fiice; Uniformitatea acestui proces este facilitată de faptul că unele organele sunt destul de numeroase (de exemplu, mitocondriile), în timp ce altele (cum ar fi EPS și complexul Golgi) se descompun în mici fragmente și vezicule în timpul mitozei.

Mitozele atipice apar atunci când aparatul mitotic este deteriorat și se caracterizează printr-o distribuție neuniformă a materialului genetic între celule - aneuploidie (din greacă an - nu, eu - corect, ploon - add); în multe cazuri, citotomia este absentă, ducând la formarea de celule gigantice. Mitozele atipice sunt caracteristice tumori maligneși țesuturi iradiate. Cu cât frecvența lor este mai mare și grad mai mare aneuploidie, cu atât tumora este mai malignă. Încălcarea diviziunii celulare mitotice normale poate fi cauzată de anomalii cromozomiale, care sunt numite aberații cromozomiale (din latină Aberratio - deviație). Variantele aberațiilor cromozomiale sunt aderența cromozomilor, ruperea lor în fragmente, pierderea unui loc, schimbul de fragmente, dublarea secțiunilor individuale de cromozomi etc. Aberațiile cromozomiale pot apărea spontan, dar mai des se dezvoltă datorită acţiunea mutagenilor şi a radiaţiilor ionizante asupra celulelor.

Cariotiparea - studiu de diagnosticîn vederea aprecierii cariotipului (setul de cromozomi) se realizează prin examinarea cromozomilor din placa metafază. Pentru cariotipare se obtine o cultura celulara in care se introduce colchicina, o substanta care blocheaza formarea fusului mitotic. Din astfel de celule sunt extrași cromozomii, care sunt apoi colorați și identificați. Cariotipul uman normal este reprezentat de 46 de cromozomi - 22 de perechi de autozomi și doi cromozomi sexuali (XY la bărbați și XX la femei). Cariotiparea poate diagnostica o serie de boli asociate cu anomalii cromozomiale, în special, sindromul Down (trisomia celui de-al 21-lea cromozom), Edwards (trisomia celui de-al 18-lea cromozom), Patau (trisomia celui de-al 13-lea cromozom), precum și o serie de sindroame asociate cu anomalii ale cromozomilor sexuali - sindromul Klinefelter ( genotip - XXY), Turner (genotip - XO) și altele.

Se presupune că procesul mitotic complex al organismelor superioare s-a dezvoltat treptat din mecanismele diviziunii procariote. Această presupunere este susținută de faptul că procariotele au apărut cu aproximativ un miliard de ani mai devreme decât primele eucariote. În plus, proteine ​​similare sunt implicate în mitoza eucariotă și fisiunea binară procariotă.

Posibilele etape intermediare între fisiunea binară și mitoză pot fi urmărite la eucariotele unicelulare, în care membrana nucleară nu este distrusă în timpul diviziunii. La majoritatea celorlalte eucariote, inclusiv plante și animale, fusul de fisiune se formează în afara nucleului, iar învelișul nuclear este distrus în timpul mitozei. Deși mitoza la eucariotele unicelulare nu este încă bine înțeleasă, se poate presupune că a provenit din fisiunea binară și a atins în cele din urmă nivelul de complexitate care există în organisme pluricelulare.

La multe eucariote protozoare, mitoza a rămas și un proces asociat membranei, dar acum nu mai este plasmă, ci nucleară.

Principalele mecanisme de reglare ale mitozei sunt procesele de fosforilare și proteoliză.

Reacțiile reversibile de fosforilare și defosforilare permit evenimente mitotice reversibile, cum ar fi asamblarea/dezintegrarea fusului sau dezintegrarea/repararea anvelopei nucleare. Proteoliza stă la baza evenimentelor ireversibile ale mitozei, cum ar fi separarea cromatidelor surori în anafaza sau descompunerea ciclinelor mitotice în stadii târzii mitoză.

Diviziunea tuturor celulelor eucariote este asociată cu formarea unui aparat special pentru diviziunea celulară.

Un rol activ în diviziunea celulară mitotică este adesea atribuit structurilor citoscheletice. Fusul mitotic bipolar, care constă din microtubuli și proteine ​​asociate, este universal atât pentru celulele animale, cât și pentru cele vegetale. Fusul de diviziune asigură o distribuție strict identică a cromozomilor între polii de diviziune, în regiunea cărora se formează nucleii celulelor fiice în telofază.

Procesul de mitoză asigură o distribuție strict uniformă a cromozomilor între doi nuclei fiice, astfel încât într-un organism multicelular toate celulele au exact aceleași (ca număr și caracter) seturi de cromozomi.

Cromozomii conțin informații genetice codificate în ADN și, prin urmare, un proces mitotic regulat, ordonat asigură și transferul complet al tuturor informațiilor către fiecare dintre nucleele fiice; ca urmare, fiecare celulă are toată informația genetică necesară dezvoltării tuturor caracteristicilor organismului. În această privință, devine clar de ce o celulă luată dintr-o plantă adultă complet diferențiată se poate dezvolta, în condiții adecvate, într-o plantă întreagă. Am descris mitoza într-o celulă diploidă, dar acest proces se desfășoară într-un mod similar în celulele haploide, de exemplu, în celulele din generația gametofiților de plante.

anemie. Definiție. Clasificare. Anemia prin deficit de fier. Etiologie. tablou clinic. Diagnosticare. Tratament. Prevenirea. Caracteristicile luării preparatelor cu fier la copii.

Antiseptice, definiție, tipuri de antiseptice moderne (mecanice, fizice, chimice, biologice).

Asfixia nou-născutului. Definiție. Etiologie. Clasificare. tablou clinic. Îngrijiri primare și de resuscitare.

Dermatita atopica. Definiție. Etiologie. Clasificare. tablou clinic. Diagnosticare. Tratament. Îngrijire. Dietoterapia. Organizarea vieții unui copil bolnav.

Metoda gemenă în studiul caracteristicilor cu distribuție continuă

Există două moduri de divizare: 1) cea mai comună diviziune completă - mitoza ( diviziune indirectă) și 2) amitoză (diviziunea directă). În timpul diviziunii mitotice, citoplasma este restructurată, învelișul nuclear este distrus și cromozomii sunt identificați. 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 interfază (celulele care nu se divid) în esența sa poate fi diferită. În unele cazuri, în timpul interfazei, celula funcționează și se pregătește simultan pentru următoarea diviziune. În alte cazuri, celulele intră în interfază, funcționează, dar nu se mai pregătesc pentru diviziune. 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, celulele nervoase. Pregătirea celulelor 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 împart, de regulă, cromozomii individuali nu se pot distinge, dar cea mai mare parte a cromatinei, care se găsește pe preparatele colorate sub formă de filamente subțiri sau granule de diferite dimensiuni, corespunde cromozomilor. În unele celule, cromozomii individuali sunt, de asemenea, vizibili în mod clar în nucleul de interfază, de exemplu, în celulele cu diviziune rapidă ale unui ou fertilizat în curs de dezvoltare și în nucleele unor protozoare. LA 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 anume locul său este strict constant. În timpul mitozei, cromozomii și cromatidele sunt filamente elicoidale strâns înfăşurate (o stare spiralată sau condensată). În nucleul de interfază, cromozomii sunt puternic alungiți, adică despiralizați, din cauza cărora devin greu de distins. În consecință, ciclul modificărilor cromozomiale constă în spiralizare, atunci când se scurtează, se îngroașă și devin clar distinse, și despiralizare, când sunt puternic alungite, împletite, și atunci devine imposibil să se distingă fiecare separat. Spiralizarea și despiralizarea sunt asociate cu activitatea ADN-ului, deoarece funcționează numai în stare despiralizată. Eliberarea de informații, formarea de ARN pe ADN în stare spiralată, 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 unei celule pentru mitoză. În timpul interfazei, au loc o serie de procese care permit mitoza. Să le numim pe cele mai importante dintre ele: 1) centriolii sunt dublați, 2) cromozomii sunt dublați, adică. cantitatea de ADN și proteine ​​cromozomiale, 3) se sintetizează proteine ​​din care se construiește fusul de acromatină, 4) se acumulează energia sub formă de ATP, care se consumă în timpul diviziunii, 5) se termină creșterea celulară. De o importanță capitală în pregătirea unei celule pentru mitoză este sinteza ADN-ului și duplicarea cromozomilor. Dublarea cromozomilor este asociată în primul rând cu sinteza ADN-ului și sinteza simultană a proteinelor cromozomilor. Procesul de dublare durează 6-10 ore și durează partea de mijloc interfaze. Dublarea cromozomilor se desfășoară în așa fel încât fiecare catenă veche a ADN-ului își construiește una a doua pentru sine. 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 exactă a cromozomilor duplicați între ambele celule fiice formate. Pregătirea unei celule pentru diviziune, după cum putem vedea, ocupă 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 - profaza - centriolii se divid și încep să diverge în direcții opuse. În jurul lor, din citoplasmă se formează filamente de acromatină care, împreună cu centriolii, formează un fus de acromatină. Când se termină divergența centriolilor, întreaga celulă este polară, ambii centrioli sunt situați la poli opuși, iar planul mijlociu poate fi numit ecuator. Filamentele fusului de acromatină converg la centrioli și sunt larg distribuite 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 - se distinge clar în el. În timpul profazei, cromozomii se spiralizează, se scurtează și se îngroașă. Profaza se termină cu dizolvarea învelișului nuclear, iar cromozomii se află în citoplasmă. În acest moment, se poate observa că toți cromozomii sunt deja dubli. Apoi urmează a doua fază - metafaza. Cromozomii, dispuși la întâmplare la început, încep să se miște 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 tragere 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. aceasta Partea centrală mitoză, după care începe a treia fază - anafaza. În timpul anafazei, filamentele de tragere ale fusului încep să se contracte, întinzând cromozomii la diferiți poli. În acest caz, cromozomii se comportă pasiv, ei, aplecându-se ca un ac de păr, se deplasează înainte de centromeri, pentru 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 exactă a cromozomilor (dublarea chiar și în interfaza) către diferiți poli ai celulei. Mitoza este finalizată ultima etapă- telofaza. Cromozomii, care se apropie de poli, sunt strâns împletite între ei. În același timp, începe întinderea lor (despiralizarea) și devine imposibil să se facă distincția între cromozomii individuali. Treptat, din citoplasmă se formează învelișul nuclear, nucleul se umflă, apare nucleolul și se restabilește structura anterioară a eului interfazic.

1. Definiți ciclurile de viață și mitotice ale unei celule.
Ciclu de viață- intervalul de timp din momentul în care apare o celulă ca urmare a divizării până la moartea ei sau până la următoarea diviziune.
Ciclul mitotic- un set de consecutive şi 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 celulei pentru diviziune, în timp ce mitoza este doar diviziunea celulară.

3. Enumeraţi perioadele ciclului mitotic.

2. Perioada de sinteză a ADN-ului (S)

4. mitoză.

4. Deschide semnificație biologică mitoză.

Mitoza (diviziunea indirectă) este diviziunea celulelor somatice (celulele corpului). Semnificația biologică a mitozei este reproducerea celulelor somatice, producerea de celule copiate (cu același set de cromozomi, cu exact aceeași informație ereditară). Toate celulele somatice ale corpului sunt obținute dintr-o celulă părinte unică (zigot) prin mitoză.

1) Profaza

• cromatina se spiralizează (se răsucește, se condensează) până la starea cromozomilor
• nucleolii dispar
• învelișul nuclear se sparge
• centriolii diverg spre polii celulei, se formează fusul de diviziune

2) Metafaza Cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei, formând o placă de metafază

3) Anfaza- cromozomii fiice se separă unul de celălalt (cromatidele devin cromozomi) și diverg către poli

4) Telofază

• cromozomii se despiralizează (se desfășoară, se decondensează) până la starea de cromatina
• apar nucleul si nucleolii
• fibrele fusului se descompun
• are loc citokineza - diviziunea citoplasmei celulei mamă în două celule fiice

Durata mitozei este de 1-2 ore.

ciclul celulei

Aceasta este perioada de viață a unei celule din momentul formării ei prin divizarea celulei mamă până la propria sa diviziune sau moarte.

Ciclul celular constă din două perioade:

• interfaza(indicați când celula NU se împarte);
• diviziune (mitoză sau meioză).

Interfaza constă din mai multe faze:

• presintetice: celula crește, în ea are loc sinteza activă de ARN și proteine, numărul de organele crește; în plus, există o pregătire pentru duplicarea ADN-ului (acumularea de nucleotide)
• sintetice: are loc dublarea (replicarea, reduplicarea) ADN-ului
• postsintetic: celula se pregătește pentru divizare, sintetizează substanțele necesare divizării, de exemplu, proteinele fusului de fisiune.

MAI MULTE INFORMAȚII: Mitoză, Diferențe între mitoză și meioză, Ciclul celular, Dublarea ADN-ului (replicare)
PARTEA 2 TERCĂRI: Mitoză

Teste și sarcini

Instalare succesiunea corectă procesele care au loc în timpul mitozei. Notează numerele sub care sunt indicate.
1) prăbușirea învelișului nuclear
2) îngroșarea și scurtarea cromozomilor
3) alinierea cromozomilor în partea centrală a celulei
4) începutul mișcării cromozomilor spre centru
5) divergența cromatidelor către polii celulei
6) formarea de noi membrane nucleare

Alege-l pe cel mai mult varianta corecta. Procesul de reproducere celulară diferite regate fauna sălbatică se numește
1) meioza
2) mitoză
3) fertilizare
4) zdrobire

Toate caracteristicile de mai jos, cu excepția a două, pot fi utilizate pentru a descrie procesele interfazei ciclului celular. Identificați două caracteristici din care „renunț”. lista generala, și notează în tabel numerele sub care sunt indicate.
1) creșterea celulelor
2) divergența cromozomilor omologi
3) localizarea cromozomilor de-a lungul ecuatorului celulei
4) Replicarea ADN-ului
5) sinteza substanţelor organice

Alege una, cea mai corectă variantă. În ce etapă a vieții se rotesc cromozomii?
1) interfaza
2) profază
3) anafaza
4) metafaza

Alege trei opțiuni.

Ce structuri celulare suferă cele mai mari schimbari in timpul mitozei?
1) miez
2) citoplasmă
3) ribozomi
4) lizozomi
5) centrul celular
6) cromozomi

1. Stabiliți succesiunea proceselor care au loc într-o celulă cu cromozomi în interfază și mitoză ulterioară
1) localizarea cromozomilor în planul ecuatorial
2) Replicarea ADN-ului și formarea de cromozomi cu două cromatide
3) spiralizarea cromozomilor
4) divergența cromozomilor surori la polii celulei

2. Stabiliți succesiunea proceselor care au loc în timpul interfazei și mitozei. Scrieți șirul corespunzătoare de numere.
1) spiralizarea cromozomilor, dispariția membranei nucleare
2) divergența cromozomilor surori la polii celulei
3) formarea a două celule fiice
4) duplicarea moleculelor de ADN
5) plasarea cromozomilor în planul ecuatorului celular

3. Setați secvența proceselor care au loc în interfază și mitoză. Scrieți șirul corespunzătoare de numere.
1) dizolvarea membranei nucleare
2) Replicarea ADN-ului
3) distrugerea fusului de fisiune
4) divergența către polii celulei cromozomilor monocromatizi
5) formarea unei plăci metafazice

Alege una, cea mai corectă variantă. În timpul diviziunii celulare, se formează fusul de diviziune
1) profază
2) telofaza
3) metafaza
4) anafaza

Alege una, cea mai corectă variantă. Mitoza NU apare în timpul profaza
1) dizolvarea învelișului nuclear
2) formarea fusului
3) duplicarea cromozomilor
4) dizolvarea nucleolilor

Alege una, cea mai corectă variantă. În ce stadiu al vieții cromatidele devin cromozomi?
1) interfaza
2) profază
3) metafaza
4) anafaza

Alege una, cea mai corectă variantă. Despiralizarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare are loc în
1) profază
2) metafaza
3) anafaza
4) telofaza

Alege una, cea mai corectă variantă. În ce fază a mitozei perechile de cromatide se atașează cu centromerii lor de filamentele fusului de fisiune
1) anafaza
2) telofaza
3) profază
4) metafaza

Stabiliți o corespondență între procesele și fazele mitozei: 1) anafaza, 2) telofaza. Scrieți numerele 1 și 2 în ordinea corectă.
A) se formează învelișul nuclear
B) cromozomii surori diverg către polii celulei
C) fusul de diviziune dispare în sfârșit
D) cromozomii se despiralizează
D) se separă centromerii cromozomilor

Toate caracteristicile de mai jos, cu excepția a două, pot fi folosite pentru a descrie procesele care au loc în interfază. Identificați două semne care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate în tabel.
1) Replicarea ADN-ului
2) formarea învelișului nuclear
3) spiralizarea cromozomilor
4) sinteza ATP
5) sinteza tuturor tipurilor de ARN

Câte celule se formează ca urmare a mitozei unei celule? Notați doar numărul potrivit în răspunsul dvs.

Toate caracteristicile enumerate mai jos, cu excepția a două, sunt folosite pentru a descrie faza de mitoză descrisă în figură. Identificați două semne care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) nucleolul dispare
2) se formează un fus de fisiune
3) are loc dublarea moleculelor de ADN
4) cromozomii sunt implicați activ în biosinteza proteinelor
5) cromozomii se spiralizează

Stabiliți secvența proceselor care au loc în timpul mitozei. Scrieți șirul corespunzătoare de numere.
1) spiralizarea cromozomilor
2) separarea cromatidelor
3) formarea fusului de fisiune
4) despiralizarea cromozomilor
5) diviziunea citoplasmei
6) localizarea cromozomilor la ecuatorul celulei

Alege una, cea mai corectă variantă. Ce cauzează spiralizarea cromozomilor la începutul mitozei
1) dobândirea unei structuri bicromatide
2) participarea activă cromozomii în biosinteza proteinelor
3) dublarea moleculei de ADN
4) amplificarea transcripției

Stabiliți o corespondență între procesele și perioadele de interfaza: 1) postsintetic, 2) presintetic, 3) sintetic. Notează numerele 1, 2, 3 în ordinea corespunzătoare literelor.
a) creșterea celulară
B) Sinteza ATP pentru procesul de fisiune
C) Sinteza ATP pentru replicarea ADN-ului
D) sinteza proteinelor pentru construirea microtubulilor
D) Replicarea ADN-ului
E) dublarea centriolilor

1. Toate caracteristicile enumerate mai jos, cu excepția a două, pot fi folosite pentru a descrie procesul de mitoză. Identificați două semne care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) stau la baza reproducere asexuată
2) diviziunea indirectă
3) asigură regenerarea
4) diviziunea de reducere
5) diversitatea genetică crește

2. Toate caracteristicile de mai sus, cu excepția a două, pot fi folosite pentru a descrie procesele de mitoză. Identificați două semne care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) formarea bivalenților
2) conjugarea și încrucișarea
3) invarianța numărului de cromozomi din celule
4) formarea a două celule
5) conservarea structurii cromozomilor

Toate caracteristicile enumerate mai jos, cu excepția a două, sunt utilizate pentru a descrie procesul descris în figură. Identificați două semne care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) celulele fiice au același set de cromozomi ca și celulele părinte
2) distribuția neuniformă a materialului genetic între celulele fiice
3) asigură creșterea
4) formarea a două celule fiice
5) diviziunea directă

Toate procesele enumerate mai jos, cu excepția a două, au loc în timpul diviziunii celulare indirecte. Identificați două procese care „cad” din lista generală și notați numerele sub care sunt indicate.
1) se formează două celule diploide
2) se formează patru celule haploide
3) are loc diviziunea celulară somatică
4) are loc conjugarea și încrucișarea cromozomilor
5) diviziunea celulară este precedată de o interfază

Stabiliți o corespondență între etapele ciclului de viață celular și procese. Apar în timpul lor: 1) interfaza, 2) mitoză. Notați numerele 1 și 2 în ordinea corespunzătoare literelor.
A) se formează fusul
B) celula crește, în ea are loc sinteza activă de ARN și proteine
B) se efectuează citokineza
D) numărul de molecule de ADN se dublează
D) cromozomii se spiralizează

Ce procese au loc într-o celulă în timpul interfazei?
1) sinteza proteinelor în citoplasmă
2) spiralizarea cromozomilor
3) sinteza ARNm în nucleu
4) reduplicarea moleculelor de ADN
5) dizolvarea învelișului nuclear
6) divergența centriolilor centrului celular la polii celulei

Determinați faza și tipul diviziunii prezentate în figură. Notează două numere în ordinea indicată în sarcină, fără separatoare (spații, virgule etc.).
1) anafaza
2) metafaza
3) profază
4) telofaza
5) mitoză
6) meioza I
7) meioza II

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018

detector de blocuri de anunțuri

Mitoza în celulele animale și vegetale

Cel mai important eveniment care apare în mitoză este distribuția uniformă a materialului genetic. Mitoza la animale si celule vegetale aproape la fel, dar există o serie de diferențe, care sunt indicate în tabelul nostru (Fig.

patru). Celulele vegetale nu au centrioli, dar cușcă pentru animale centriolii sunt prezenți, o placă celulară se formează într-o celulă vegetală, nu se formează într-o celulă animală.

Orez. 4. Compararea caracteristicilor mitozei în celulele animale și vegetale

În celulele vegetale, nu se formează nicio constricție în timpul citokinezei, dar la animale se formează o celulă. Mitozele din celulele vegetale apar în principal în meristeme, în timp ce în celulele animale mitozele apar în diferite țesuturi și părți ale corpului.

Mitoza este împărțită în patru faze succesive: profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 5). Interfaza - etapa principală a ciclului de viață celular (vezi lecția anterioară), este o pregătire pentru diviziune sau precede moartea celulei, prin urmare nu este o fază de mitoză.

Orez. 5. Interfaza si urmatoarele faze ale mitozei: profaza, metafaza, anafaza si telofaza

În profază, ADN-ul se rotește în nucleu și, privind celula printr-un microscop, se pot vedea cromozomi strâns răsuciți (Fig. 6).

Orez. 6. Profaza mitozei

De obicei, se vede că fiecare cromozom este format din două cromatide și regiuni unificatoare - centromerul. Nucleolii în acest stadiu dispar. în celulele animale şi plante inferioare centriolii diverg spre polii celulei.

Microtubuli scurti se extind din fiecare centriol sub formă de raze. Ele formează o structură în formă de stea.

Orez. 7. Profaza mitozei în celulele animale și vegetale

Până la sfârșitul profazei (Fig. 7), învelișul nuclear se dezintegrează sau se dizolvă și microtubulii încep să formeze un fus de fisiune (Fig. 8).

Orez. 8. Finalizarea profaza si trecerea la metafaza

Următoarea fază este metafaza. Cromozomii sunt aranjați în așa fel încât centromerii lor să fie pe planul ecuatorului celulei (Fig. 9).

9. Metafaza: fus de diviziune. La ecuator se află placa metafază.

Se formează așa-numita placă de metafază (Fig. 10), care este formată din cromozomi. Fibrele fusului sunt atașate de centromerii fiecărui cromozom.

Orez. 10. Metafaza. Preparat vopsit. Fusul este format din centromeri (albastru), microfibrile (violet) și cromozomii plăcii metafazice - galbene.

Anafaza este o fază foarte scurtă (Fig. 11). Fiecare cromozom se împarte longitudinal în două cromatide identice, care diverg către polii opuși ai celulei, acum se numesc cromozomi fiice (sau cromatide).

Orez. 11. Anafaza mitozei

Datorită identității cromozomilor fiice, cei doi poli ai celulei au același material genetic. Același care era în celulă înainte de începerea mitozei. Trebuie remarcat faptul că, în același timp, lângă fiecare pol de purtători de informații - moleculele de ADN împachetate compact în cromozomi - sunt de două ori mai puține decât în ​​celula originală.

Telofaza este ultima fază, cromozomii fiice sunt despiralizați la polii celulei și devin disponibili pentru transcripție, începe sinteza proteinelor, se formează membrane nucleare și nucleoli (Fig. 12).

Orez. 12. Telofaza mitozei în celulele animale și vegetale

Filamentele fusului de fisiune se dezintegrează. Aici se termină cariokineza și începe citokineza (Fig. 13), în timp ce constricția are loc în celulele animale din planul ecuatorial. Se adâncește până când are loc separarea a două celule fiice.

Orez. 13. Citokineza

În formarea unei constricții rol important structurile de joc ale citoscheletului. Citokineza în celulele plantelor are loc diferit, deoarece plantele au un perete celular rigid și nu se împart pentru a forma o constricție, ci formează un sept intracelular.

Mitoza, în primul rând, dă stabilitate genetică. Ca urmare a mitozei, se formează doi nuclei, care conțin tot atâtea cromozomi cât au existat în celulele mamei sau părinte.

Acești cromozomi sunt formați prin replicarea exactă a moleculei de ADN a cromozomilor parentali, drept urmare genele lor conțin exact aceeași informație ereditară.

Astfel, celulele fiice sunt identice genetic cu celula părinte, deoarece mitoza nu poate introduce nicio modificare în informația ereditară. Populațiile celulare obținute prin mitoză din celulele parentale sunt stabile din punct de vedere genetic.

Mitoza este necesară pentru crestere normalași dezvoltarea organismelor multicelulare, deoarece, ca urmare a mitozei, numărul de celule crește.

Mitoza este unul dintre principalele mecanisme de creștere ale eucariotelor multicelulare.

Mitoza stă la baza reproducerii asexuate a multor animale și plante, asigură regenerarea părților pierdute (de exemplu, membrele crustaceelor), precum și înlocuirea celulelor care are loc într-un organism multicelular.

Informații conexe:

Cautare site:

§ 28. Diviziunea celulara - Mamontova, Sonina Clasa 9 (raspunsuri)

1. Definiți ciclurile de viață și mitotice ale unei celule.

Ciclul 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 este un set de procese secvențiale și interconectate în timpul pregătirii unei celule 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 celulei pentru diviziune, în timp ce mitoza este doar diviziunea celulară.

Enumerați 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 păstrarea aceluiași set de material genetic în generațiile de celule. Mitoza asigură Dezvoltarea embrionară, creșterea, repararea țesuturilor după deteriorare, menținerea integrității structurale a țesuturilor cu pierdere constantă de celule în cursul funcționării lor.

5. Indicați fazele mitozei și faceți desene schematice care să reflecte evenimentele care au loc în celulă la o anumită fază a mitozei. Umple tabelul.

Diviziunea celulară este momentul central al reproducerii.

În procesul de diviziune, dintr-o celulă iau două celule. O celulă, bazată pe asimilarea substanțelor organice și anorganice, își creează un fel propriu cu o structură și funcții caracteristice.

În diviziunea celulară se pot observa două puncte principale: diviziunea nucleară - mitoză și diviziunea citoplasmei - citokineza, sau citotomia. Atenția principală a geneticienilor este încă pusă pe mitoză, deoarece, din punctul de vedere al teoriei cromozomilor, nucleul este considerat „organul” eredității.

În timpul mitozei, apar următoarele:

1. dublarea substanței cromozomilor;
2. Schimbare condiție fizicăși organizarea chimică a cromozomilor;
3. divergența cromozomilor fiice, sau mai degrabă surorii, la polii celulei;
4. diviziunea ulterioară a citoplasmei şi recuperare totală doi nuclei noi în celulele surori.

Astfel, în mitoză, întregul ciclu de viață gene nucleare: dublare, distribuție și funcționare; ca urmare a încheierii ciclului mitotic, celulele surori ajung să aibă o „moștenire” egală.

La divizare, nucleul celular trece prin cinci etape succesive: interfaza, profaza, metafaza, anafaza si telofaza; unii citologi disting o altă etapă a șasea - prometafaza.

Diagrama fazelor mitozei într-o celulă animală

Între două diviziuni celulare succesive, nucleul se află în stadiul de interfază. În această perioadă, nucleul, în timpul fixării și colorării, are o structură de plasă formată prin vopsirea firelor subțiri, care în faza următoare se formează în cromozomi. Deși interfaza se numește altfel faza nucleului de repaus, pe organismul însuși, procesele metabolice din nucleu în această perioadă sunt efectuate cu cea mai mare activitate.

Profaza este prima etapă în pregătirea nucleului pentru divizare. În profază, structura de rețea a nucleului se transformă treptat în fire cromozomiale. De la cea mai veche profază, chiar în microscop luminos se poate observa natura duală a cromozomilor. Acest lucru sugerează că în nucleu este cel mai mult în interfaza timpurie sau târzie proces important mitoză - dublarea sau reduplicarea cromozomilor, în care fiecare dintre cromozomii materni își construiește propria fiică similară. Ca rezultat, fiecare cromozom pare dublat longitudinal. Cu toate acestea, aceste jumătăți de cromozomi, care sunt numite cromatide surori, nu diferă în profază, deoarece sunt ținute împreună de un loc comun - centromerul; regiunea centromeră este divizată ulterior. În profază, cromozomii suferă un proces de răsucire de-a lungul axei lor, ceea ce duce la scurtarea și îngroșarea lor. Trebuie subliniat faptul că în profază fiecare cromozom din cariolimfă este localizat aleatoriu.

În celulele animale, chiar și în telofaza târzie sau interfaza foarte timpurie, are loc dublarea centriolului, după care, în profază, centriolii fiice încep să convergă către poli și formarea astrosferei și fusului, numită noul aparat. În același timp, nucleolii se dizolvă. Un semn esențial al sfârșitului profazei este dizolvarea membranei nucleare, ca urmare a căreia cromozomii se află în masa totală a citoplasmei și a carioplasmei, care formează acum mixoplasma. Aceasta termină profaza; celula intră în metafază.

LA timpuri recenteîntre profază și metafază, cercetătorii au început să distingă o etapă intermediară numită prometafaza. Prometafaza se caracterizează prin dizolvarea și dispariția membranei nucleare și mișcarea cromozomilor spre planul ecuatorial al celulei. Dar până în acest moment, formarea fusului de acromatină nu a fost încă finalizată.

Metafaza numită etapa finală a aranjamentului cromozomilor la ecuatorul fusului. Aranjamentul caracteristic al cromozomilor în planul ecuatorial se numește placa ecuatorială sau metafază. Dispunerea cromozomilor unul în raport cu celălalt este aleatorie. În metafază, numărul și forma cromozomilor sunt bine dezvăluite, mai ales când se consideră placa ecuatorială de la polii diviziunii celulare. Fusul de acromatină este complet format: filamentele fusului capătă o consistență mai densă decât restul citoplasmei și sunt atașate de regiunea centromeră a cromozomului. Citoplasma celulei în această perioadă are cea mai scăzută vâscozitate.

Anafaza numită următoarea fază a mitozei, în care cromatidele se divid, care acum pot fi numiți cromozomi surori sau fiice, diverg către poli. În acest caz, în primul rând, regiunile centromerice se resping reciproc, iar apoi cromozomii înșiși diverg către poli. Trebuie spus că divergența cromozomilor în anafază începe în același timp – „ca la comandă” – și se termină foarte repede.

În telofază, cromozomii fiice se despiralizează și își pierd individualitatea vizibilă. Se formează învelișul nucleului și nucleul însuși. Nucleul este reconstruit ordine inversă comparativ cu modificările pe care le-a suferit în profază. În final, nucleolii (sau nucleolii) sunt de asemenea restaurați și în cantitatea în care au fost prezenți în nucleii părinte. Numărul de nucleoli este caracteristic fiecărui tip de celulă.

În același timp, începe diviziunea simetrică a corpului celular.

Nucleii celulelor fiice intră în starea de interfază.

Schema citokinezei celulelor animale și vegetale

Figura de mai sus prezintă o diagramă a citokinezei celulelor animale și vegetale. Într-o celulă animală, diviziunea are loc prin legarea citoplasmei celulei mamă. Într-o celulă vegetală, formarea unui sept celular are loc cu zone de plăci fusiforme care formează un sept în planul ecuatorului, numit fragmoplast. Aceasta încheie ciclul mitotic. Durata sa pare să depindă de tipul de țesut, stare fiziologică organism, factori externi (temperatură, regim de lumină) și durează de la 30 de minute la 3 ore.După diverși autori, viteza de trecere a fazelor individuale este variabilă.

Atât intern cât și factori externi mediile care afectează creșterea organismului și starea lui funcțională afectează durata diviziunii celulare și fazele sale individuale. Deoarece nucleul joacă un rol uriaș în procesele metabolice ale celulei, este firesc să credem că durata fazelor de mitoză se poate modifica în funcție de starea funcțională a țesutului organului. De exemplu, s-a stabilit că activitatea mitotică a diferitelor țesuturi în timpul odihnei și somnului la animale este semnificativ mai mare decât în ​​timpul stării de veghe. La un număr de animale, frecvența diviziunilor celulare scade la lumină și crește în întuneric. De asemenea, se presupune că hormonii influențează activitatea mitotică a celulei.

Motivele care determină pregătirea celulei pentru diviziune sunt încă neclare. Există motive pentru a presupune mai multe astfel de motive:

1. dublarea masei protoplasmei celulare, cromozomilor și altor organite, din cauza cărora relațiile nuclear-plasmă sunt încălcate; pentru diviziune, o celulă trebuie să atingă o anumită greutate și volum caracteristice celulelor unui țesut dat;
2. duplicarea cromozomilor;
3. secretia de catre cromozomi si alte organite celulare a unor substante speciale care stimuleaza diviziunea celulara.

Mecanismul de divergență a cromozomilor către poli în anafaza mitozei rămâne, de asemenea, neclar. Un rol activ în acest proces este aparent jucat de filamentele fuse, care sunt filamente proteice organizate și orientate de centrioli și centromeri.

Natura mitozei, așa cum am spus deja, variază în funcție de tip și stare functionalațesături. Celulele din diferite țesuturi sunt caracterizate de diferite tipuri de mitoză.În tipul de mitoză descris, diviziunea celulară are loc într-o manieră egală și simetrică. Ca rezultat al mitozei simetrice, celulele surori sunt echivalente ereditar atât în ​​ceea ce privește genele nucleare, cât și citoplasma. Totuși, pe lângă simetrică, există și alte tipuri de mitoză și anume: mitoză asimetrică, mitoză cu citokineză întârziată, diviziunea celulelor multinucleate (diviziunea sincitiei), amitoză, endomitoză, endorproducție și politenie.

În cazul mitozei asimetrice, celulele surori sunt inegale în dimensiune, cantitate de citoplasmă și, de asemenea, în raport cu soarta lor viitoare. Un exemplu în acest sens sunt celulele surori (fiice) de dimensiuni inegale ale neuroblastului lăcustei, ouăle de animale în timpul maturării și în timpul fragmentării spiralate; în timpul diviziunii nucleelor ​​în boabele de polen, una dintre celulele fiice se poate diviza în continuare, cealaltă nu, etc.

Mitoza cu întârziere a citokinezei se caracterizează prin faptul că nucleul celular se divide de multe ori și abia atunci are loc diviziunea corpului celular. Ca rezultat al acestei diviziuni, se formează celule multinucleate precum sincitiul. Un exemplu în acest sens este formarea celulelor endosperme și formarea sporilor.

Amitoza numită fisiune directă a nucleului fără formarea figurilor de fisiune. În acest caz, împărțirea nucleului are loc prin „împletirea” acestuia în două părți; uneori se formează mai multe nuclee dintr-un nucleu deodată (fragmentare). Amitoza se găsește constant în celulele unui număr de țesuturi specializate și patologice, de exemplu, în tumori canceroase. Poate fi observată sub influența diverșilor agenți dăunători (radiații ionizante și temperatură ridicată).

Endomitoza numit un astfel de proces atunci când are loc o dublare a fisiunii nucleare. În acest caz, cromozomii, ca de obicei, sunt reproduși în interfază, dar divergența lor ulterioară are loc în interiorul nucleului cu păstrarea învelișului nuclear și fără formarea unui fus de acromatină. În unele cazuri, deși învelișul nucleului se dizolvă, totuși, divergența cromozomilor către poli nu are loc, drept urmare numărul de cromozomi din celulă se înmulțește chiar și de câteva zeci de ori. Endomitoza apare în celulele diferitelor țesuturi atât ale plantelor, cât și ale animalelor. Deci, de exemplu, A. A. Prokofieva-Belgovskaya a arătat că, prin endomitoză în celulele țesuturilor specializate: în hipoderma ciclopului, corpul adipos, epiteliul peritoneal și alte țesuturi ale puledului (Stenobothrus) - setul de cromozomi poate crește de 10 ori. Această creștere a numărului de cromozomi este asociată cu caracteristici funcționaleţesut diferenţiat.

În cazul politeniei, numărul de fire cromozomiale se înmulțește: după reduplicare pe toată lungimea, acestea nu diverg și rămân adiacente unele cu altele. În acest caz, numărul de fire de cromozom dintr-un cromozom este înmulțit, ca urmare, diametrul cromozomilor crește semnificativ. Numărul de astfel de fire subțiri într-un cromozom politen poate ajunge la 1000-2000. În acest caz, se formează așa-numiții cromozomi giganți. Cu politenia, toate fazele ciclului mitotic cad, cu excepția celei principale - reproducerea catenelor primare ale cromozomului. Fenomenul politeniei se observă în celulele unui număr de țesuturi diferențiate, de exemplu, în țesutul glandelor salivare de Diptera, în celulele unor plante și protozoare.

Uneori există o dublare a unuia sau mai multor cromozomi fără nicio transformare a nucleului - acest fenomen se numește endoreproducție.

Astfel, toate fazele mitozei celulare care compun ciclul mitotic sunt obligatorii doar pentru un proces tipic.

in unele cazuri, mai ales in tesuturile diferentiate, ciclul mitotic sufera modificari. Celulele unor astfel de țesuturi și-au pierdut capacitatea de a reproduce întregul organism, iar activitatea metabolică a nucleului lor este adaptată la funcția țesutului socializat.

Celulele embrionare și meristeme care nu și-au pierdut funcția de reproducere a întregului organism și legate de țesuturile nediferențiate rețin ciclu complet mitoză, pe care se bazează reproducerea asexuată și vegetativă.

Dacă găsiți o eroare, vă rugăm să selectați o bucată de text și să apăsați Ctrl+Enter.

In contact cu

Colegi de clasa

Subiectul lecției. Diviziune celulara. Mitoză

Scopul lecției: pentru a caracteriza metoda principală de divizare a celulelor eucariote - mitoza, pentru a dezvălui caracteristicile cursului fiecărei faze a mitozei, pentru a crea o idee de amitoză.

Sarcini:

• să formeze cunoștințe despre semnificația diviziunii pentru creșterea, dezvoltarea, reproducerea celulei și a organismului în ansamblu; luați în considerare mecanismul mitozei;
• caracterizează etapele principale ale ciclului celular și mitotic;
• îmbunătățirea abilităților de lucru cu un microscop;
• dezvăluie semnificația biologică a mitozei.

Resurse: computer, microscoape, microlame „Mitoza în celulele rădăcinii de ceapă”, tablă interactivă, prezentare multimedia „Diviziunea celulară. Mitoză”, disc – „atelier de laborator Biologie clasele 6-11”, videoclip „Etapele mitozei”, manual dinamic „Mitoză”.

Etapele lecției

1. Moment organizatoric.

Stabilirea scopului lecției, definirea problemei și a subiectului lecției.

În momentul nașterii, un copil cântărește în medie 3-3,5 kg și are aproximativ 50 cm înălțime, un pui de urs brun ai cărui părinți ajung la o greutate de 200 kg sau mai mult nu cântărește mai mult de 500 g, iar un cangur mic cântărește mai puțin. decat 1 gram. O lebădă frumoasă crește dintr-un pui cenușiu nedescris, un mormoloc agil se transformă într-o broască râioasă calmă și un stejar uriaș crește dintr-o ghindă plantată lângă casă, care o sută de ani mai târziu mulțumește noile generații de oameni cu frumusețea sa.

Intrebare problematica. Prin ce procese sunt posibile toate aceste schimbări? (Diapozitiv 1)

Toate aceste schimbări sunt posibile datorită capacității organismelor de a crește și de a se dezvolta. Copacul nu se va transforma într-o sămânță, peștele nu se va întoarce la ouă - procesele de creștere și dezvoltare sunt ireversibile. Aceste două proprietăți ale materiei vii sunt indisolubil legate între ele și se bazează pe capacitatea celulei de a se diviza și de a se specializa. . Care este subiectul lecției? (Diapozitivul 2)

Tema lecției este „Diviziunea celulară. Mitoză" (Diapozitivul 3)

Pentru a începe să studiem un subiect nou, trebuie să ne amintim materialul studiat anterior (Diapozitivele 4,5,6)

2. Învățarea de material nou.

TIPURI DE DIVIZIUNE DE CELULE (Diapozitivul 7)

Una dintre prevederile teoriei celulare se bazează pe concluzia savantului german Rudolf Virchow „Fiecare celulă dintr-o celulă”. Acesta a fost începutul studiului proceselor de diviziune celulară, ale căror principale regularități au fost dezvăluite la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Reproducerea este una dintre cele mai importante proprietăți ale organismelor vii. Toate organismele vii, fără excepție, sunt capabile de reproducere, de la bacterii la mamifere. Metode de reproducere diverse organisme pot fi foarte diferite unele de altele, dar diviziunea celulară stă la baza oricărui tip de reproducere. Durata de viață a unui organism multicelular depășește durata de viață a majorității celulelor sale constitutive. Deci, celulele nervoase încetează să se divizeze chiar și în timpul dezvoltarea prenatală. Odată ce au apărut, celulele nu se mai divid, formând striate tesuturile musculare la animale și țesuturi de depozitare la plante. Organismele pluricelulare cresc, se dezvoltă, suferă reînnoirea celulelor și țesuturilor, chiar și a unor părți ale corpului (Amintiți-vă regenerarea) Se știe că celulele îmbătrânesc și mor. De exemplu, celulele hepatice trăiesc 18 luni, eritrocitele - 4 luni, epiteliul intestinal 1-2 zile (aproximativ 70 de miliarde de oameni mor în fiecare zi).

celule epiteliale intestinale și 2 miliarde de eritrocite). Aceasta înseamnă că celulele sunt în mod constant reînnoite în organism. De asemenea, se știe că, în medie, 1 dată în 7 ani, celulele sunt actualizate. Prin urmare, aproape toate celulele organismelor multicelulare trebuie să se divizeze pentru a înlocui celulele pe moarte. Toate celulele noi apar prin diviziune dintr-o celulă existentă.

AMITOZA. Diviziunea directă a nucleului de interfază prin constricție fără formarea unui fus de fisiune (cromozomii nu se disting în general la microscopul cu lumină). O astfel de diviziune are loc în organismele unicelulare (de exemplu, nucleii ciliați mari poliploizi se divid prin amitoză), precum și în unele celule foarte specializate ale plantelor și animalelor cu activitate fiziologică slăbită, degenerând, sortite morții sau cu diverse procese patologice cum ar fi creșterea malignă, inflamația etc. După amitoză, celula nu este capabilă să intre în diviziune mitotică.

MITOZA (din greaca. Mitos-thread) diviziunea indirecta, este modalitatea principala de impartire a celulelor eucariote. Mitoza este procesul de diviziune celulară, în urma căruia celulele fiice primesc material genetic identic cu cel conținut în celula mamă.

MEIOZA (diviziunea indirectă) este mod special diviziunea celulară, care are ca rezultat o reducere (reducere) a numărului de cromozomi la jumătate. În timpul meiozei, au loc două diviziuni celulare și una celula diploidă(2n2c) se formează patru celule sexuale haploide (nc). În cursul procesului ulterioar de fertilizare (fuziunea gameților), organismul unei noi generații va primi din nou un set diploid de cromozomi, adică cariotipul organismelor unei anumite specii rămâne constant într-un număr de generații.

Concluzie: Există trei tipuri de diviziune celulară, datorită cărora organismele cresc, se dezvoltă, se înmulțesc (amitoză, mitoză, meioză).

Mitoza este principalul mod de diviziune celulară.

Mitoza (din greaca mitos - fir) - diviziune celulara indirecta. Asigură transmiterea uniformă a informațiilor ereditare ale celulei mamă către două celule fiice.

Datorită acestui tip de diviziune celulară, se formează aproape toate celulele unui organism multicelular.

Ciclul mitotic (celular) constă dintr-o etapă pregătitoare (interfază) și diviziunea propriu-zisă - mitoză (profază, metafază, anafază și telofază).

caracteristicile mitozei.

Pentru a studia subiectul, vom lucra în perechi.

EXERCITIUL 1.

1. Studiați trăsăturile primei faze a mitozei - profază.

2. Notează caracteristicile profasei în caiet după ce ai discutat răspunsul. (Diapozitivul 9)

SARCINA 2.

1. Studiați caracteristicile fazei a doua a mitozei - metafaza.

2. Notează caracteristicile metafazei în caiet după ce ai discutat răspunsul. (Diapozitivul 10)

SARCINA 3.

1. Studiați caracteristicile fazei a treia a mitozei - anafaza.

2. Notează caracteristicile anafazei într-un caiet după ce ai discutat răspunsul. (Diapozitivul 11)

SARCINA 4.

1. Studiați caracteristicile fazei a patra a mitozei - telofaza.

2. Notează caracteristicile telophase într-un caiet după ce ai discutat răspunsul. (Diapozitivul 12)

Baieti! Acum atenția dumneavoastră va fi prezentată către videoclipul „MITOSIS”. Trebuie să o revizuiți cu atenție și apoi să finalizați sarcina. (Diapozitivul 12)

EXERCIȚIU. Determinați și notați denumirile fazei corespunzătoare descrierii acesteia. (Diapozitivul 13)

3. Consolidarea materialului studiat.

LUCRĂRI DE LABORATOR №5.(Diapozitivul 14.15)

Subiect: „Mitoza în celulele rădăcinii de ceapă”.

Ţintă: pentru a studia procesul de mitoză în celulele rădăcinii de ceapă.

Echipament: microscoape ușoare, micropreparate „Mitoza în celulele rădăcinii de ceapă”.

Progres

1. Luați în considerare microprepararea terminată, dacă este posibil, găsiți celule în toate etapele mitozei.

2. Comparați imaginea la microscop cu microfotografia din prezentarea pentru lecție (diapozitiv).
3. Determinați setul de cromozomi din fiecare fază a mitozei.
4. Descrieți caracteristicile fiecărui stadiu observat al mitozei.
5. Trageți o concluzie despre rolul mitozei.
Întrebări pentru consolidare.(Diapozitivul 16, 17, 18)

1. Masa totală a tuturor moleculelor de ADN din 46 de cromozomi ai unei celule somatice umane este de 6-10 "9 mg. Care va fi masa moleculelor de ADN în: a) metafaza mitozei; b) telofaza mitozei?

2. Luați în considerare dacă condițiile pot mediu inconjurator afectează procesul de mitoză. La ce consecințe pentru organism poate duce acest lucru?

3. De ce se formează celulele fiice în timpul mitozei cu un set de cromozomi egal cu setul de cromozomi din celula mamă? Care este semnificația acestui lucru în viața organismelor?

4. Luați în considerare dacă condițiile de mediu pot afecta procesul de mitoză. La ce consecințe pentru organism poate duce acest lucru?

5. De ce se formează celulele fiice în timpul mitozei cu un set de cromozomi egal cu setul de cromozomi din celula mamă? Care este semnificația acestui lucru în viața organismelor?

La sfârșitul lecției, rezultatele sunt rezumate.

Mitoza este foarte proces semnificativ, oamenii de știință au cheltuit mult timp și efort pentru a înțelege toate caracteristicile acestui proces. De exemplu, s-a constatat că mitoza în celulele vegetale și animale se desfășoară cu anumite diferențe, că există factori care îi afectează în mod negativ cursul.

În plus, în literatură se poate observa o altă formă de divizare - directă sau amitoză. Lucrați cu literatură suplimentară.

Grupa 1: sarcina „Amitoză”

Selectați punctele de „referință” din text, adică. în 4-5 poziții indică principalele semne de amitoză. „Mitoza este cel mai frecvent, dar nu singurul tip de diviziune celulară. Aproape toate eucariotele au așa-numita fisiune nucleară directă sau amitoză. In timpul amitozei nu are loc condensarea cromozomilor si nu se formeaza fus, iar nucleul este divizat prin constrictie sau fragmentare, ramanand in stare de interfaza. Citokineza urmează întotdeauna diviziunea nucleară, ducând la formarea unei celule multinucleate. Diviziunea amitotică este tipică pentru celulele care completează dezvoltarea: epiteliul muribund, celulele foliculare ale ovarelor ... Amitoza apare și în procese patologice: inflamație, neoplasm malign… după aceasta, celulele nu sunt capabile de diviziunea mitotică.”

Grupa 2: sarcina „încălcarea mitozei”

Faceți perechi logice: tip de impact - consecințe.

„Cursul corect al mitozei poate fi perturbat de diverși factori externi: doze mari radiații, unele substanțe chimice. De exemplu, sub influență raze X ADN-ul unui cromozom se poate rupe, precum și cromozomii. Astfel de cromozomi nu se pot mișca, de exemplu, în anafază. niste substanțe chimice, care nu sunt caracteristice organismelor vii (alcooli, fenoli) încalcă consistența proceselor mitotice. Unii cromozomi se mișcă mai repede, alții mai încet. Este posibil ca unele dintre ele să nu fie incluse deloc în nucleele copii. Există substanțe care împiedică formarea filamentelor fusului de fisiune. Ele sunt numite citostatice, de exemplu, colchicină și colcemidă. Acționând asupra celulei, diviziunea poate fi oprită în stadiul de prometafază. Ca urmare a unui astfel de impact, în nucleu apare un set dublu de cromozomi.

Concluzii (Diapozitivul 19)

Astăzi, lecția a fost dedicată celui mai important proces - mitoza. Am dedicat suficient timp procesului în sine, caracteristicilor și problemelor sale. Cel mai important, acest proces asigură stabilitatea genetică a speciei, precum și procesele de regenerare, creștere și reproducere asexuată (vegetativă). Procesul este complex, în mai multe etape și foarte sensibil la factorii de mediu.

Teme pentru acasă.

1. Studiu § 29

2. Completați tabelul „Ciclul celular mitotic”

Explicați ce determină numărul de cromozomi din ADN în diferite stadii de mitoză.

ciclu celular mitotic

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). Studiul mitozei se concentrează 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, se vede că fiecare cromozom este format din două cromatide, răsucite spiralat una față de cealaltă. Cromatidele se scurtează și se îngroașă ca urmare a procesului de spiralizare internă. Începe să se dezvăluie o regiune slab colorată și mai puțin condensată a cromozomului - centromerul, care conectează două cromatide și este situat într-un loc strict definit în fiecare cromozom.

În timpul profazei, nucleolii se dezintegrează treptat: membrana nucleară este de asemenea distrusă, iar cromozomii se află în citoplasmă. În profaza târzie (prometafaza), aparatul mitotic al celulei este intens format. În acest moment, centriolul se divide, iar centriolii fiice diverg către capetele opuse ale celulei. Din fiecare centriol pleacă filamente subțiri sub formă de raze; între centrioli se formează fibre fusului. Există două tipuri de filamente: filamente de tragere ale fusului, atașate de centromerii cromozomilor și filamente de susținere, care conectează polii celulei.

Când reducerea cromozomilor atinge gradul maxim, aceștia se transformă în corpuri scurte în formă de baston și merg în 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 regiunea ecuatorului celulei, iar brațele cromozomilor sunt extinse mai mult sau mai puțin paralel cu firele fusului.

În metafază, forma și structura fiecărui cromozom sunt bine dezvăluite, formarea aparatului mitotic este finalizată, iar firele de tragere sunt atașate de centromeri. La sfârșitul metafazei, are loc divizarea simultană a tuturor cromozomilor unei celule date (iar cromatidele se transformă în doi cromozomi fiice complet separați).

Anafaza. Imediat după divizarea centromerului, cromatidele se resping reciproc și diverg către polii opuși ai celulei. Toate cromatidele încep să se deplaseze spre poli în același timp. Centromerii joacă un rol important în mișcarea orientată a cromatidelor. În anafază, cromatidele sunt numite cromozomi surori.

Mișcarea cromozomilor surori în anafază are loc datorită interacțiunii a două procese: contracția tragerii 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 se despiralizează și își pierd individualitatea vizibilă. În jurul fiecărui nucleu fiică se formează un înveliș nuclear; nucleolii sunt restaurați în aceeași cantitate ca și în celula mamă. Aceasta completează diviziunea nucleului (cariokineza), perete celular. Concomitent cu formarea nucleilor fiice în telofază, întregul conținut al celulei mamă inițiale este separat, sau citokineza.

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 cu un nucleu.

În procesul de mitoză, dintr-o celulă mamă apar două celule fiice, care conține același set de cromozomi ca celula originală.

Figura 1. Schema mitozei

Semnificația biologică a mitozei . Principala semnificație biologică a mitozei este distribuția precisă a cromozomilor între două celule fiice. Un proces 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 din organism. Când doi gameți se unesc la fertilizare, 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 diverg în celule fiice diferite. Ca rezultat, fiecare gamet conține câte un cromozom din fiecare pereche. Acest lucru se realizează prin conectarea 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 au loc o serie de procese care sunt importante în moștenirea trăsăturilor: 1) reducerea - o înjumătățire a numărului de cromozomi din celule; 2) conjugarea cromozomilor omologi; 3) traversare; 4) segregarea 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 în funcție de tipul de mitoză. În fiecare dintre ele se disting profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 2). Fazele primei diviziuni sunt de obicei notate cu numărul Ι, a doua - P. Între diviziunile Ι și P, celula se află în stare de interkineză (lat. inter - între + gr. kinesis - mișcare). Spre deosebire de interfaza, ADN-ul nu este re(du) replicat în interkineză și materialul cromozomal nu este duplicat.

Figura 2. Schema 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:

- leptotena - stadiul de leptonem (conectarea firelor). Firele 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). Există o conjugare, sau sinapsă (conexiune în perechi), a cromozomilor omologi, iar acest proces se desfășoară nu doar între cromozomi omologi, ci între punctele individuale exact corespondente ale omologilor. Ca urmare a conjugării, se formează bivalenți (complexe de cromozomi omologi în perechi conectați în perechi), al căror număr corespunde setului haploid de cromozomi.

Sinapsa se realizează de la capetele cromozomilor, prin urmare, locurile de localizare ale genelor omoloage într-unul sau altul cromozom 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 pachinema (filamente groase). Dimensiunea nucleului și a nucleolului crește, bivalenții se scurtează și se îngroașă. Legătura omologilor devine atât de strânsă încât este deja dificil să se facă distincția între doi cromozomi separați. În această etapă, are loc încrucișarea sau cromozomii;

- diploten - stadiul diplonemei (catenele duble), sau stadiul a patru cromatide. Fiecare dintre cromozomii omologi ai bivalentului se împarte 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 chiasme. Prezența chiasmei ține monovalentele împreună.

Concomitent cu scurtarea continuă și, în consecință, îngroșarea cromozomilor bivalentului, are loc respingerea lor reciprocă - divergență. Legătura se păstrează numai în planul intersecției - în chiasme. Schimbul de regiuni omoloage ale cromatidelor este finalizat;

- diakineza se caracterizează prin scurtarea maximă a cromozomilor diploten. Bivalenții cromozomilor omologi merg la periferia nucleului, deci sunt ușor de numărat. Învelișul nuclear este fragmentat, nucleolii dispar. Aceasta completează profaza 1.

Metafaza I

- începe cu dispariția învelișului nuclear. Formarea fusului mitotic este finalizată, bivalenții sunt localizați în citoplasmă în plan ecuatorial. Centromerii cromozomici se atașează de filamentele de tragere ale fusului mitotic, dar nu se divid.

Anafaza I

- se distinge prin terminarea completă a relației cromozomilor 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, este anafaza care are loc reducerea - păstrarea numărului de cromozomi.

Telofaza I

- este pe termen foarte scurt și slab izolat de faza anterioară. Telofaza 1 produce doi nuclei fiice.

Interkineza

Aceasta este o stare scurtă de repaus între 1 și 2 diviziuni. Cromozomii sunt slab despiralizați, replicarea ADN-ului nu are loc, deoarece fiecare cromozom este deja format din două cromatide. După interkinesis, începe a doua divizie.

A doua diviziune are loc în ambele celule fiice în același mod ca și în mitoză.

Profaza P

În nucleele celulelor, cromozomii se manifestă în mod clar, fiecare dintre acestea fiind format din două cromatide conectate printr-un centromer. Ele arată ca niște filamente destul de subțiri situate de-a lungul periferiei nucleului. La sfârșitul profezei P, învelișul nuclear se fragmentează.

Metafaza P

În fiecare celulă, formarea unui fus de diviziune este finalizată. Cromozomii sunt localizați de-a lungul ecuatorului. Filamentele 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 se concentrează la polii celulei și se despiralizează. 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) există o combinație liberă, bazată pe întâmplare, de cromozomi în celule; 2) încrucișarea, ducând la apariția de noi combinații de gene în cadrul cromozomilor.

În fiecare generație următoare de celule în diviziune, ca urmare a acțiunii acestor cauze, se formează noi combinații de gene în gameți, iar în timpul reproducerii animalelor se formează noi combinații de gene parentale 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 care crește fiabilitatea existenței indivizilor în generații.

Diviziunea celulară este momentul central al reproducerii.

În procesul de diviziune, dintr-o celulă iau două celule. O celulă, bazată pe asimilarea substanțelor organice și anorganice, își creează un fel propriu cu o structură și funcții caracteristice.

În diviziunea celulară se pot observa două puncte principale: diviziunea nucleară - mitoză și diviziunea citoplasmei - citokineza, sau citotomia. Atenția principală a geneticienilor este încă pusă pe mitoză, deoarece, din punctul de vedere al teoriei cromozomilor, nucleul este considerat „organul” eredității.

În timpul mitozei, apar următoarele:

1. dublarea substanței cromozomilor;
2. modificări în starea fizică și organizarea chimică a cromozomilor;
3. divergența cromozomilor fiice, sau mai degrabă surorii, la polii celulei;
4. diviziunea ulterioară a citoplasmei și refacerea completă a doi nuclei noi în celulele surori.

Astfel, întregul ciclu de viață al genelor nucleare este stabilit în mitoză: duplicare, distribuție și funcționare; ca urmare a încheierii ciclului mitotic, celulele surori ajung să aibă o „moștenire” egală.

La divizare, nucleul celular trece prin cinci etape succesive: interfaza, profaza, metafaza, anafaza si telofaza; unii citologi disting o altă etapă a șasea - prometafaza.

Între două diviziuni celulare succesive, nucleul se află în stadiul de interfază. În această perioadă, nucleul, în timpul fixării și colorării, are o structură de plasă formată prin vopsirea firelor subțiri, care în faza următoare se formează în cromozomi. Deși interfaza este numită diferit faza nucleului de repaus, pe organismul propriu-zis, procesele metabolice din nucleu în această perioadă sunt efectuate cu cea mai mare activitate.

Profaza este prima etapă în pregătirea nucleului pentru divizare. În profază, structura de rețea a nucleului se transformă treptat în fire cromozomiale. De la cea mai timpurie profază, chiar și într-un microscop cu lumină, se poate observa natura duală a cromozomilor. Acest lucru sugerează că în nucleu are loc cel mai important proces de mitoză - dublarea sau reduplicarea cromozomilor, în care fiecare dintre cromozomii materni construiește unul similar - unul fiică. Ca rezultat, fiecare cromozom pare dublat longitudinal. Cu toate acestea, aceste jumătăți de cromozomi, care sunt numite cromatide surori, nu diverge în profază, deoarece sunt ținute împreună de o zonă comună - centromerul; regiunea centromeră este divizată ulterior. În profază, cromozomii suferă un proces de răsucire de-a lungul axei lor, ceea ce duce la scurtarea și îngroșarea lor. Trebuie subliniat faptul că în profază fiecare cromozom din cariolimfă este localizat aleatoriu.

În celulele animale, chiar și în telofaza târzie sau interfaza foarte timpurie, are loc dublarea centriolului, după care, în profază, centriolii fiice încep să convergă către poli și formarea astrosferei și fusului, numită noul aparat. În același timp, nucleolii se dizolvă. Un semn esențial al sfârșitului profazei este dizolvarea membranei nucleare, ca urmare a căreia cromozomii se află în masa totală a citoplasmei și a carioplasmei, care formează acum mixoplasma. Aceasta termină profaza; celula intră în metafază.

Recent, între profază și metafază, cercetătorii au început să distingă o etapă intermediară numită prometafaza. Prometafaza se caracterizează prin dizolvarea și dispariția membranei nucleare și mișcarea cromozomilor spre planul ecuatorial al celulei. Dar până în acest moment, formarea fusului de acromatină nu a fost încă finalizată.

Metafaza numită etapa finală a aranjamentului cromozomilor la ecuatorul fusului. Aranjamentul caracteristic al cromozomilor în planul ecuatorial se numește placa ecuatorială sau metafază. Dispunerea cromozomilor unul în raport cu celălalt este aleatorie. În metafază, numărul și forma cromozomilor sunt bine dezvăluite, mai ales când se consideră placa ecuatorială de la polii diviziunii celulare. Fusul de acromatină este complet format: filamentele fusului capătă o consistență mai densă decât restul citoplasmei și sunt atașate de regiunea centromeră a cromozomului. Citoplasma celulei în această perioadă are cea mai scăzută vâscozitate.

Anafaza numită următoarea fază a mitozei, în care cromatidele se divid, care acum pot fi numiți cromozomi surori sau fiice, diverg către poli. În acest caz, în primul rând, regiunile centromerice se resping reciproc, iar apoi cromozomii înșiși diverg către poli. Trebuie spus că divergența cromozomilor în anafază începe în același timp – „ca la comandă” – și se termină foarte repede.

În telofază, cromozomii fiice se despiralizează și își pierd individualitatea vizibilă. Se formează învelișul nucleului și nucleul însuși. Nucleul este reconstruit în ordine inversă față de modificările pe care le-a suferit în profază. În final, nucleolii (sau nucleolii) sunt de asemenea restaurați și în cantitatea în care au fost prezenți în nucleii părinte. Numărul de nucleoli este caracteristic fiecărui tip de celulă.

În același timp, începe diviziunea simetrică a corpului celular. Nucleii celulelor fiice intră în starea de interfază.

Figura de mai sus prezintă o diagramă a citokinezei celulelor animale și vegetale. Într-o celulă animală, diviziunea are loc prin legarea citoplasmei celulei mamă. Într-o celulă vegetală, formarea unui sept celular are loc cu zone de plăci fusiforme care formează un sept în planul ecuatorului, numit fragmoplast. Aceasta încheie ciclul mitotic. Durata acestuia depinde aparent de tipul de țesut, de starea fiziologică a organismului, de factori externi (temperatură, regim de lumină) și durează de la 30 de minute la 3 ore.După diverși autori, viteza de trecere a fazelor individuale este variabilă.

Atât factorii de mediu interni cât și externi care afectează creșterea organismului și starea lui funcțională afectează durata diviziunii celulare și fazele sale individuale. Deoarece nucleul joacă un rol uriaș în procesele metabolice ale celulei, este firesc să credem că durata fazelor de mitoză se poate modifica în funcție de starea funcțională a țesutului organului. De exemplu, s-a stabilit că activitatea mitotică a diferitelor țesuturi în timpul odihnei și somnului la animale este semnificativ mai mare decât în ​​timpul stării de veghe. La un număr de animale, frecvența diviziunilor celulare scade la lumină și crește în întuneric. De asemenea, se presupune că hormonii influențează activitatea mitotică a celulei.

Motivele care determină pregătirea celulei pentru diviziune sunt încă neclare. Există motive pentru a presupune mai multe astfel de motive:

1. dublarea masei protoplasmei celulare, cromozomilor și altor organite, din cauza cărora relațiile nuclear-plasmă sunt încălcate; pentru diviziune, o celulă trebuie să atingă o anumită greutate și volum caracteristice celulelor unui țesut dat;
2. duplicarea cromozomilor;
3. secretia de catre cromozomi si alte organite celulare a unor substante speciale care stimuleaza diviziunea celulara.

Mecanismul de divergență a cromozomilor către poli în anafaza mitozei rămâne, de asemenea, neclar. Un rol activ în acest proces este aparent jucat de filamentele fuse, care sunt filamente proteice organizate și orientate de centrioli și centromeri.

Natura mitozei, așa cum am spus deja, variază în funcție de tipul și starea funcțională a țesutului. Celulele din diferite țesuturi sunt caracterizate de diferite tipuri de mitoză.În tipul de mitoză descris, diviziunea celulară are loc într-o manieră egală și simetrică. Ca rezultat al mitozei simetrice, celulele surori sunt echivalente ereditar atât în ​​ceea ce privește genele nucleare, cât și citoplasma. Totuși, pe lângă simetrică, există și alte tipuri de mitoză și anume: mitoză asimetrică, mitoză cu citokineză întârziată, diviziunea celulelor multinucleate (diviziunea sincitiei), amitoză, endomitoză, endorproducție și politenie.

În cazul mitozei asimetrice, celulele surori sunt inegale în dimensiune, cantitate de citoplasmă și, de asemenea, în raport cu soarta lor viitoare. Un exemplu în acest sens sunt celulele surori (fiice) de dimensiuni inegale ale neuroblastului lăcustei, ouăle de animale în timpul maturării și în timpul fragmentării spiralate; în timpul diviziunii nucleelor ​​în boabele de polen, una dintre celulele fiice se poate diviza în continuare, cealaltă nu, etc.

Mitoza cu întârziere a citokinezei se caracterizează prin faptul că nucleul celular se divide de multe ori și abia atunci are loc diviziunea corpului celular. Ca rezultat al acestei diviziuni, se formează celule multinucleate precum sincitiul. Un exemplu în acest sens este formarea celulelor endosperme și formarea sporilor.

Amitoza numită fisiune directă a nucleului fără formarea figurilor de fisiune. În acest caz, împărțirea nucleului are loc prin „împletirea” acestuia în două părți; uneori se formează mai multe nuclee dintr-un nucleu deodată (fragmentare). Amitoza se găsește constant în celulele unui număr de țesuturi specializate și patologice, de exemplu, în tumorile canceroase. Poate fi observată sub influența diverșilor agenți dăunători (radiații ionizante și temperatură ridicată).

Endomitoza numit un astfel de proces atunci când are loc o dublare a fisiunii nucleare. În acest caz, cromozomii, ca de obicei, sunt reproduși în interfază, dar divergența lor ulterioară are loc în interiorul nucleului cu păstrarea învelișului nuclear și fără formarea unui fus de acromatină. În unele cazuri, deși învelișul nucleului se dizolvă, totuși, divergența cromozomilor către poli nu are loc, drept urmare numărul de cromozomi din celulă se înmulțește chiar și de câteva zeci de ori. Endomitoza apare în celulele diferitelor țesuturi atât ale plantelor, cât și ale animalelor. Deci, de exemplu, A. A. Prokofieva-Belgovskaya a arătat că, prin endomitoză în celulele țesuturilor specializate: în hipoderma ciclopului, corpul adipos, epiteliul peritoneal și alte țesuturi ale puledului (Stenobothrus) - setul de cromozomi poate crește de 10 ori. Această multiplicare a numărului de cromozomi este asociată cu caracteristicile funcționale ale țesutului diferențiat.

În cazul politeniei, numărul de fire cromozomiale se înmulțește: după reduplicare pe toată lungimea, acestea nu diverg și rămân adiacente unele cu altele. În acest caz, numărul de fire de cromozom dintr-un cromozom este înmulțit, ca urmare, diametrul cromozomilor crește semnificativ. Numărul de astfel de fire subțiri într-un cromozom politen poate ajunge la 1000-2000. În acest caz, se formează așa-numiții cromozomi giganți. Cu politenia, toate fazele ciclului mitotic cad, cu excepția celei principale - reproducerea catenelor primare ale cromozomului. Fenomenul politeniei se observă în celulele unui număr de țesuturi diferențiate, de exemplu, în țesutul glandelor salivare de Diptera, în celulele unor plante și protozoare.

Uneori există o duplicare a unuia sau mai multor cromozomi fără nicio transformare a nucleului - acest fenomen se numește endoreproducție.

Deci, toate fazele mitozei celulare care alcătuiesc sunt obligatorii doar pentru un proces tipic.

in unele cazuri, mai ales in tesuturile diferentiate, ciclul mitotic sufera modificari. Celulele unor astfel de țesuturi și-au pierdut capacitatea de a reproduce întregul organism, iar activitatea metabolică a nucleului lor este adaptată la funcția țesutului socializat.

Celulele embrionare și meristematice, care nu și-au pierdut funcția de reproducere a întregului organism și aparținând unor țesuturi nediferențiate, păstrează întregul ciclu de mitoză, pe care se bazează reproducerea asexuată și vegetativă.