Diviziunea celulară mitotică se realizează ca un stereotip. mitoza celulelor vegetale

diviziunea celulară mitotică

Catelul creste si creste in dimensiune datorita diviziunii celulelor somatice, numite mitoză. Mitoza nu este diviziunea directă celulă somatică când schimbări complexeîn nucleul și citoplasma acestuia. După fecundarea (ovogamia) ovulului de către spermatozoid (fuziunea sau copularea gameților), un zigot(oocist) - un organism nou, format dintr-o singură celulă. Procesul de creștere și dezvoltare a unui nou organism începe din momentul primei diviziuni mitotice a acestei celule (materne), când două celule fiice (mai precis, surori), complet asemănătoare cu aceasta, iau naștere din ea și continuă până la moarte. .

Fig.1 Structura celulară

În timpul mitozei, apar următoarele:

1- dublarea substanței cromozomilor;

2- schimbare condiție fizicăși organizarea chimică a cromozomilor;

3- divergența cromozomilor surori la polii celulei;

4- diviziunea ulterioară a citoplasmei şi recuperare totală doi nuclei în celule noi.

în mitoză ciclu de viață gene nucleare: dublare, distribuție și funcționare. Se numește perioada dintre diviziunile celulare interfaza, timp în care în ea au loc procese de viață activă și pregătirea pentru următoarea diviziune. Întregul ciclu de schimbări care au loc în celulă

de la o diviziune la alta se numeste ciclu mitotic. Acesta din urmă constă din două perioade principale - interfaza și mitoza în sine.

Ca urmare a mitozei, dintr-o celulă se formează două celule cu cromozomi identici. Astfel, mitoza asigură continuitatea și constanța numărului și mulțimii, adică specificitatea calitativă a cromozomilor în generații succesive de celule în diviziune (vezi Fig. 2).

În interfaza, perioada dintre două diviziuni celulare succesive are loc replicarea (autoduplicarea sau autodublarea) ADN-ului în nucleu și, prin urmare, numărul de cromozomi din celulă (formarea cromatidelor surori ținute împreună de centromer, adică , corpul care îndeplinește funcția centrului mecanic al cromozomului), precum și despiralizarea acestuia din urmă.

În metafază, sau faza centrală a diviziunii nucleare, un cromozom format din două cromatide se transformă în doi cromozomi fiice.

Orez. 2. Mitoza

1 - trei perechi de cromozomi; 2 - replicarea cromozomilor cu formarea de cromatide surori conectate în regiunea centromerului; 3 - la polii membranei nucleare, centrozomii sunt vizibili cu raze asteriale mergând spre regiunea centromeră a cromatidelor, aliniate de-a lungul ecuatorului pentru a separa centromerii cromatidelor surori și a-i separa la poli diferiți; 4 - despiralizarea cromozomilor, refacerea membranei nucleare și formarea unui sept celular cu formarea a două celule fiice identice cu mama cu exact același număr de cromozomi ca și în ea

În anafază, are loc divizarea și divergența cromozomilor fiice la polii celulei, adică restabilirea numărului lor adecvat. În telofază, etapa finală a diviziunii celulare, cromozomii iau aceeași formă ca înainte de începerea diviziunii, iar cantitatea de ADN din fiecare nucleu fiică este înjumătățită față de etapele anterioare. Astfel, ambele celule fiice conțin cantități egale citoplasmă și seturi identice de cromozomi și sunt gata să sufere mitoză.

Nu toate celulele somatice ale corpului se divid în mod constant. În procesul Dezvoltarea embrionară există o diferențiere a organelor și țesuturilor care se dezvoltă de-a lungul căii lor specifice, încorporate genetic. Prin urmare, unele celule se transformă în celule cerebrale, altele în celule sanguine etc. Mai mult, unele dintre ele se divid în mod constant, în timp ce altele doar la un anumit stadiu de dezvoltare sau, dacă este necesar, sunt responsabile, de exemplu, de regenerare.

procese (restaurative).

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 plasă nucleul 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 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 încheie profază; 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.

Figura de mai sus prezintă o diagramă a citokinezei celulelor animale și vegetale. LA cușcă pentru animale 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 functionala tesaturi. Sunt caracterizate celule din diferite țesuturi tipuri diferite Mitoză În tipul descris de mitoză, 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 este observat în celulele unui număr de țesuturi diferențiate, de exemplu, în țesuturi glandele salivare Diptere, 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.

unele cazuri, mai ales în tesuturi diferentiate, ciclul mitotic suferă modificări. 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.

Celulele unui organism multicelular sunt extrem de diverse în funcțiile lor. După specializarea lor, celulele au durată diferită viaţă. De exemplu, nervos și celule musculare după terminare perioada embrionară dezvoltarea încetează să se divizeze și să funcționeze pe tot parcursul vieții organismului. Celulele altor țesuturi măduvă osoasă, epidermă, epiteliu intestinul subtire- în procesul de îndeplinire a funcției, acestea mor rapid și sunt înlocuite cu altele noi ca urmare a reproducerii celulare continue.

Astfel, ciclul de viață al celulelor din țesuturile reînnoite include funcțional activitate viguroasăși perioada de împărțire. Diviziunea celulară stă la baza dezvoltării și creșterii organismelor, reproducerea lor și, de asemenea, asigură auto-reînnoirea țesuturilor de-a lungul vieții organismului și restabilirea integrității lor după deteriorare.

Cea mai răspândită formă de reproducere celulară în organismele vii este diviziune indirectă, sau mitoză. Mitoza se caracterizează prin transformări complexe ale nucleului celular, însoțite de formarea unor structuri specifice-cromozomi. Cromozomii sunt prezenți în mod constant în celulă, dar în perioada dintre două diviziuni - interfaza - sunt în stare despiralizată și, prin urmare, nu sunt vizibili la microscopul cu lumină. În interfază se realizează pregătirea pentru mitoză, constând în principal în dublarea (reduplicarea) ADN-ului. Totalitatea proceselor care au loc în timpul pregătirii unei celule pentru diviziune, precum și în timpul mitozei în sine, se numește ciclu mitotic. Figura arată că, după terminarea diviziunii, celula poate intra în perioada de pregătire pentru sinteza ADN-ului, notat cu simbolul G1 . În acest moment, ARN-ul și proteinele sunt sintetizate intens în celulă, iar activitatea enzimelor implicate în sinteza ADN-ului crește. Celula procedează apoi la sintetizarea ADN-ului. Cele două elice ale vechii molecule de ADN se separă și fiecare devine un șablon pentru sinteza noilor catene de ADN. Ca rezultat, fiecare dintre cele două molecule fiice include în mod necesar un helix vechi și unul nou. Noua moleculă este absolut identică cu cea veche. Acesta este un sens biologic profund: în acest fel, în nenumărate generații de celule, se păstrează continuitatea informațiilor genetice.

Durata sintezei ADN-ului în diferite celule nu este aceeași și variază de la câteva minute în bacterii până la 6-12 ore în celulele de mamifere. După finalizarea sintezei ADN - faza S ciclu mitotic - celula nu începe imediat să se dividă. Perioada de la sfârșitul sintezei ADN până la începutul mitozei se numește fază G2.În această perioadă, celula își finalizează pregătirea pentru mitoză: se acumulează ATP, se sintetizează proteinele fusului acromatin, iar centriolii se dublează.

Procesul de diviziune adecvată a celulelor mitotice constă din patru faze: profază, metafază, anafază și telofază.

LA profaza volumul nucleului și al celulei în ansamblu crește, celula rotunjește, scade sau oprește activitate functionala(de exemplu, mișcarea ameboidului în protozoare și în leucocitele animalelor superioare). Structurile celulare specifice (cilii etc.) dispar adesea. Centriolii diverg in perechi spre poli, cromozomii se spiraleaza si, ca urmare, se ingroasa si devin vizibili. Citirea informațiilor genetice din moleculele de ADN devine imposibilă: sinteza ARN se oprește, nucleolul dispare. Între polii celulei, firele fusului de diviziune sunt întinse - se formează un aparat care asigură divergența cromozomilor către polii celulei. Pe tot parcursul profezei, continuă spiralizarea cromozomilor, care devin groși și scurti. La sfârșitul profazei, membrana nucleară se dezintegrează, iar cromozomii sunt împrăștiați aleatoriu în citoplasmă.

LA metafaza spiralizarea cromozomilor atinge un maxim, iar cromozomii scurtați se grăbesc spre ecuatorul celulei, aflat la o distanță egală de poli. Se formează o placă ecuatorială sau metafază. În acest stadiu al mitozei, structura cromozomilor este clar vizibilă, este ușor să le numărați și să le studiați caracteristicile individuale.

Fiecare cromozom are o regiune de constricție primară - centromerul, de care sunt atașate firul fusului și brațele în timpul mitozei. În stadiul de metafază, cromozomul este format din două cromatide conectate între ele doar în regiunea centromerului.

Toate celulele somatice ale oricărui organism conțin un număr strict definit de cromozomi. În toate organismele aparținând aceleiași specii, numărul de cromozomi din celule este același: în muștele de casă - 12, în Drosophila - 8, în porumb - 20, în căpșuni de grădină - 56, în cancerul de râu - 116, la oameni - 46, la cimpanzei, gândaci și ardei - 48. După cum se poate observa, numărul de cromozomi nu depinde de înălțimea organizației și nu indică întotdeauna o relație filogenetică. Numărul de cromozomi, prin urmare, nu servește ca trăsătură specifică speciei.Setul de trăsături ale setului de cromozomi (cariotip) - forma, mărimea și numărul de cromozomi - este caracteristic doar unui singur fel de plantă sau animal.

Numărul de cromozomi din celulele somatice este întotdeauna pereche. Acest lucru se datorează faptului că în aceste celule există doi cromozomi de aceeași formă și dimensiune: unul provine de la organismul patern, celălalt din organismul matern. Cromozomii care au aceeași formă și dimensiune și poartă aceleași gene se numesc omologi. Se numește setul de cromozomi al unei celule somatice, în care fiecare cromozom are o pereche dubla, sau set diploid,și se notează cu 2n. Cantitatea de ADN corespunzătoare setului diploid de cromozomi este desemnată ca 2c. Doar unul din fiecare pereche de cromozomi omologi intră în celulele germinale, deci setul de cromozomi de gameți se numește singur sau haploid.

Studiul detaliilor structurii cromozomilor plăcii metafazate este foarte mare importanță pentru diagnosticarea bolilor umane cauzate de încălcări ale structurii cromozomilor.

LA anafaza vâscozitatea citoplasmei scade, centromerii se separă, iar din acel moment, cromatidele devin cromozomi independenți. Fibrele fusului atașate de centromeri trag cromozomii către polii celulei, în timp ce brațele cromozomilor urmează pasiv centromerul. Astfel, in anafaza, cromatidele cromozomilor dublati inca in interfaza diverg exact spre polii celulei. În acest moment, există două seturi diploide de cromozomi (4n4c) în celulă.

În etapa finală - telofaza - cromozomii se desfășoară, se despiralizează. Învelișul nuclear este format din structurile membranare ale citoplasmei. La animale, celula este împărțită în două mai mici prin formarea unei constricții. La plante, membrana citoplasmatică ia naștere în mijlocul celulei și se extinde la periferie, împărțind celula în jumătate. După formarea transversalei membrana citoplasmatica celulele vegetale au un perete de celuloză. Astfel, dintr-o celulă se formează două celule fiice, în care informațiile ereditare copiază exact informațiile conținute în celula mamă. Pornind de la prima diviziune mitotică a unui ou fecundat (zigot), toate celulele fiice formate ca urmare a mitozei conțin același set de cromozomi și aceleași gene. Prin urmare, mitoza este o metodă de diviziune celulară, care constă în distribuția exactă a materialului genetic între celulele fiice.

Ca urmare a mitozei, ambele celule fiice primesc un set diploid de cromozomi.

Mitoza este inhibată de temperatură ridicată, doze mari radiații ionizante, acțiunea otrăvurilor plantelor. Una dintre aceste otrăvuri, colchicina, este utilizată în citogenetică: poate fi folosită pentru a opri mitoza în stadiul plăcii metafazei, ceea ce face posibilă numărarea numărului de cromozomi și conferirea fiecăruia dintre ei o caracteristică individuală, adică să poarte. în afara cariotipului.

Masa Ciclul mitotic și mitoza ( T.L. Bogdanov. Biologie. Sarcini și exerciții. Indemnizație pentru intrarea în universități. M., 1991 )

		Procesul care are loc în celulă
Interfaza (faza dintre diviziunile celulare)	Perioada presintetică	Sinteza proteinei. ARN-ul este sintetizat pe molecule de ADN desfăşurate
	Perioada sintetică	Sinteza ADN-ului este autodublarea moleculei de ADN. Construcția celei de-a doua cromatide, în care trece molecula de ADN nou formată: se obțin cromozomi cu două cromatide
	Perioada postsintetică	Sinteza proteinelor, stocarea energiei, pregătirea pentru divizare
	Profaza (prima fază a diviziunii)	Cromozomii cu două cromatide se spiralizează, nucleolii se dizolvă, centriolii diverg, membrana nucleară se dizolvă, se formează fibrele fusului
Fazele mitozei	Metafaza (faza de acumulare a cromozomilor)	Firele fusului se atașează de centromerii cromozomilor, cromozomii cu două cromatide sunt concentrați la ecuatorul celulei
	Anafaza (faza de divergență a cromozomilor)	Centromerii se divid, cromozomii cu o singură cromatidă sunt întinși prin firele fusului până la polii celulei
	Telofază (faza finală a diviziunii)	Cromozomii cu o singură cromatidă sunt despiralizați, se formează nucleolul, învelișul nuclear este restabilit, o partiție între celule începe să se formeze la ecuator, firele fusului de fisiune se dizolvă

Caracteristicile mitozei la plante și animale

Timp de la unul la altul. Are loc în două etape succesive - interfaza și diviziunea însăși. Durata acestui proces este diferită și depinde de tipul de celule.

Interfaza este perioada dintre două diviziuni celulare, timpul de la ultima diviziune până la moartea celulei sau pierderea capacității de a se diviza.

În această perioadă, celula crește și își dublează ADN-ul, precum și mitocondriile și plastidele. In interfaza, altele compusi organici. Procesul de sinteză este cel mai intens în perioada sintetică a interfazei. În acest moment, cromatidele nucleare se dublează, se acumulează energie, care va fi folosită în timpul diviziunii. Numărul de organele celulare și de centrioli crește, de asemenea.

Interfaza ocupă aproape 90% ciclul celulei. După aceasta, are loc mitoza, care este principala metodă de diviziune celulară la eucariote (organisme ale căror celule conțin un nucleu format).

În timpul mitozei, cromozomii sunt compactați și se formează și un aparat special, care este responsabil pentru distributie uniforma informații ereditare între celule care se formează în urma acestui proces.

Trece prin mai multe etape. Se caracterizează etapele mitozei caracteristici individuale si o anumita durata.

Fazele mitozei

In timpul diviziunii celulare mitotice trec fazele corespunzatoare ale mitozei: profaza, dupa ce vine metafaza, anafaza, cea finala este telofaza.

Fazele mitozei sunt caracterizate de următoarele caracteristici:

Care semnificație biologică proces de mitoză?

Fazele mitozei contribuie la transmiterea corectă a informațiilor ereditare către celulele fiice, indiferent de numărul de diviziuni. În același timp, fiecare dintre ele primește 1 cromatidă, ceea ce ajută la menținerea constantă a numărului de cromozomi din toate celulele care se formează ca urmare a diviziunii. Mitoza este cea care asigură transferul unui set stabil de material genetic.

Tine minte!

Cum, conform teoria celulei, există o creștere a numărului de celule?

Crezi că durata de viață a diferitelor tipuri de celule dintr-un organism multicelular este aceeași? Justificați-vă opinia.

În momentul nașterii, un bebeluș 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. 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.

Creșterea ciliatelor sau a amebei este o creștere a dimensiunii și o complicație a structurii unei celule individuale datorită proceselor de biosinteză. Dar creșterea unui organism multicelular nu este doar o creștere a dimensiunii celulelor, ci și diviziunea lor activă - o creștere a numărului. Rata de creștere, caracteristicile de dezvoltare, dimensiunea la care poate crește un anumit individ - toate acestea depind de mulți factori, inclusiv de influența mediului. Dar principalul factor determinant în toate aceste procese este informația ereditară, care este stocată sub formă de cromozomi în nucleul fiecărei celule. Toate celulele unui organism multicelular provin dintr-un singur ovul fertilizat. În procesul de creștere, fiecare celulă nou formată trebuie să primească copie exactă material genetic, astfel încât, având un program ereditar comun al organismului, să se specializeze și, îndeplinindu-și funcția specifică, să fie parte integrantă a întregului.

În legătură cu diferențierea, adică împărțirea în tipuri diferite, celulele unui organism multicelular au o durată de viață inegală. De exemplu, celule nervoase nu mai divizați în același timp dezvoltarea prenatală, iar în timpul vieții organismului, numărul lor nu poate decât să scadă. Odată ce au apărut, nu se mai divid și trăiesc atâta timp cât țesutul sau organul din care fac parte, celule care formează striate. tesuturile musculare la animale și țesuturi de depozitare la plante. Celulele roșii ale măduvei osoase se împart în mod constant pentru a forma celule sanguine, care au o durată de viață limitată. În procesul de îndeplinire a funcțiilor lor, celulele epiteliului pielii mor rapid, prin urmare, în zona germinativă celulele epidermice se divid foarte intens. Celulele cambiale și celulele conurilor de creștere din plante se divid activ. Cu cât este mai mare specializarea celulelor, cu atât capacitatea lor de a se reproduce este mai mică.

Există aproximativ 10 14 celule în corpul uman. Aproximativ 70 de miliarde de celule din epiteliul intestinal și 2 miliarde de eritrocite mor în fiecare zi. Celulele cu cea mai scurtă viață sunt epiteliul intestinal, a cărui durată de viață este de doar 1-2 zile.

Ciclul de viață al unei celule. Perioada de viață a unei celule din momentul apariției ei în procesul de diviziune până la moarte sau sfârșitul diviziunii ulterioare numit ciclu de viață. Celula apare în procesul de diviziune a celulei mamă și dispare în timpul propriei diviziuni sau moarte. Durata ciclului de viață de celule diferite variază foarte mult și depinde de tipul și condițiile celulei Mediul extern(temperatura, prezența oxigenului și nutrienți). De exemplu, ciclul de viață al unei amibe este de 36 de ore, iar bacteriile se pot împărți la fiecare 20 de minute.

Ciclul de viață al oricărei celule este un set de evenimente care au loc în celulă din momentul în care apare ca urmare a diviziunii și până la moarte sau mitoză ulterioară. Ciclul de viață poate include un ciclu mitotic constând în pregătirea pentru mitoză - interfazași diviziunea în sine, precum și etapa de specializare - diferențiere, în timpul căreia celula își îndeplinește funcțiile specifice. Durata interfazei este întotdeauna mai mare decât diviziunea în sine. În celulele epiteliului intestinal al rozătoarelor, interfaza durează în medie 15 ore, iar diviziunea are loc în 0,5-1 oră. În timpul interfazei, procesele de biosinteză au loc în mod activ în celulă, celula crește, formează organele și se pregătește pentru următoarea diviziune. Dar cu siguranță cel mai mult proces important care are loc în timpul interfazei în pregătirea diviziunii este duplicarea ADN-ului (§).

Diviziune celulara. Mitoza" class="img-responsive img-thumbnail">

Orez. 52. Fazele mitozei

Cele două elice ale moleculei de ADN diverg și un nou lanț polinucleotidic este sintetizat pe fiecare dintre ele. Replicarea ADN-ului are loc cu cea mai mare precizie, care este prevăzut de principiul complementarității. Noile molecule de ADN sunt copii absolut identice ale originalului, iar după finalizarea procesului de duplicare, ele rămân conectate în regiunea centromerului. Moleculele de ADN care formează un cromozom după reduplicare sunt numite cromatide.

Există o semnificație biologică profundă în exactitatea procesului de reduplicare: o încălcare a copierii ar duce la o denaturare a informațiilor ereditare și, ca urmare, la o întrerupere a funcționării celulelor fiice și a întregului organism în ansamblu.

Dacă nu s-ar produce duplicarea ADN-ului, atunci cu fiecare diviziune celulară, numărul de cromozomi s-ar înjumătăți și destul de curând nu ar mai fi deloc cromozomi în fiecare celulă. Cu toate acestea, știm că în toate celulele corpului unui organism multicelular, numărul de cromozomi este același și nu se modifică de la o generație la alta. Această constanță se realizează prin diviziunea celulară mitotică.

Mitoză. Mitoză- aceasta este o diviziune, în timpul căreia există o distribuție strict identică a cromozomilor exact copiați între celulele fiice, ceea ce asigură formarea de celule identice - identice - genetic.

Întregul proces de diviziune mitotică este împărțit condiționat în patru faze: profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 52).

LA profaza cromozomii încep să se spiralizeze în mod activ - se răsucesc și capătă o formă compactă. Ca urmare a unui astfel de ambalaj, citirea informațiilor din ADN devine imposibilă și sinteza ARN se oprește. Spiralizarea cromozomilor este condiție prealabilă separarea cu succes a materialului genetic între celulele fiice. Imaginează-ți o cameră mică, al cărei volum întreg este umplut cu 46 de fire, lungime totală care sunt de sute de mii de ori mai mari decât dimensiunea acestei încăperi. Acesta este nucleul celulei umane. În procesul de reduplicare, fiecare cromozom se dublează și avem deja 92 de fire încurcate în același volum. Este aproape imposibil să le împarți în mod egal fără a te încurca și fără a te rupe. Dar înfășurați aceste fire în bile și le puteți distribui cu ușurință în două grupuri egale - 46 de bile în fiecare. Ceva similar se întâmplă în timpul diviziunii mitotice.

Până la sfârșitul profazei, membrana nucleară se rupe, iar fibrele fusului sunt întinse între polii celulei - un aparat care asigură o distribuție uniformă a cromozomilor.

LA metafaza spiralizarea cromozomilor devine maximă, iar cromozomii compacti sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. În această etapă, se vede clar că fiecare cromozom este format din două cromatide surori conectate la centromer. Fibrele fusului sunt atașate de centromer.

Anafaza curge foarte repede. Centromerii se împart în două, iar din acel moment cromatidele surori devin cromozomi independenți. Fibrele fusului atașate de centromeri trag cromozomii către polii celulei.

Pe scena telofaza cromozomii fiice, adunați la polii celulei, se desfășoară și se întind. Ele se transformă din nou în cromatină și devin slab distinse la microscopul cu lumină. Noi membrane nucleare se formează în jurul cromozomilor la ambii poli ai celulei. Se formează doi nuclei care conțin aceleași seturi diploide de cromozomi.

Orez. 53. Semnificația mitozei: A - creștere (vârful rădăcinii); B - înmulțirea vegetativă (mugurirea drojdiei); B - regenerare (coada șopârlei)

Mitoza se termină cu divizarea citoplasmei. Concomitent cu divergența cromozomilor, organelele celulei sunt distribuite aproximativ uniform de-a lungul celor doi poli. în celulele animale membrana celularaîncepe să se bombeze spre interior, iar celula se divide prin constricție. În celulele vegetale, membrana se formează în interiorul celulei în plan ecuatorial și, răspândindu-se la periferie, împarte celula în două părți egale.

Înţeles mitosis. Ca urmare a mitozei, apar două celule fiice, care conțin același număr de cromozomi ca și în nucleul celulei mamă, adică se formează celule identice cu celula părinte. LA conditii normale prin urmare, în timpul mitozei nu apar modificări ale informațiilor genetice diviziunea mitotică suporturi stabilitate genetică celule. Mitoza stă la baza creșterii, dezvoltării și reproducerii vegetative organisme pluricelulare. Datorită mitozei, se realizează procesele de regenerare și înlocuire a celulelor muribunde (Fig. 53). La eucariotele unicelulare, mitoza asigură reproducerea asexuată.

Revizuiți întrebările și temele

1. Care este ciclul de viață al unei celule?

2. Cum are loc duplicarea ADN-ului în ciclul mitotic? Care este sensul acestui proces?

3. Ce este pregătirea unei celule pentru mitoză?

4. Descrieţi secvenţial fazele mitozei.

5. Care este semnificația biologică a mitozei?

<<< Назад

Înainte >>>