Ce este diviziunea mitotică. Ce am învățat? Din această scurtă considerație, se poate observa că principala caracteristică a mitozei în general este apariția structurilor fusului de fisiune, care se formează în legătură cu structurile diferitelor structuri.
Mitoză este cea mai comună metodă de împărțire a celulelor eucariote. În timpul mitozei, genomul fiecăreia dintre cele două celule rezultate sunt identici unul cu celălalt și coincid cu genomul celulei originale.
Mitoza este ultima și de obicei cea mai scurtă etapă în timp. ciclul celulei. Cu finalul ei ciclu de viață celulele se termină și încep ciclurile a două nou formate.
Diagrama ilustrează durata etapelor ciclului celular. Litera M înseamnă mitoză. Viteza maxima mitoza se observă în celulele germinale, cele mai mici - în țesuturile cu un grad ridicat de diferențiere, dacă celulele lor se divid deloc.
Deși mitoza este considerată independent de interfaza, care constă din perioadele G 1 , S și G 2 , pregătirea pentru aceasta are loc tocmai în ea. cu cel mai mult punct important este replicarea ADN-ului care are loc în perioada sintetică (S). După replicare, fiecare cromozom este format din două cromatide identice. Ele sunt apropiate unele de altele pe toată lungimea lor și sunt conectate în regiunea centromerului cromozomului.
În interfaza, cromozomii sunt localizați în nucleu și sunt o încurcătură de filamente de cromatină subțiri, foarte lungi, care sunt vizibile doar la microscopul electronic.
În mitoză se disting o serie de faze succesive, care pot fi numite și stadii sau perioade. În versiunea clasică simplificată a considerației, se disting patru faze. aceasta profaza, metafaza, anafaza si telofaza. Deseori se disting mai multe faze: prometafaza(intre profaza si metafaza) preprofază(caracteristic celulelor vegetale, precede profaza).
Un alt proces asociat cu mitoza este citokineza, care apare mai ales în perioada de telofaza. Se poate spune că citokineza este, parcă, parte integrantă telophase sau ambele procese rulează în paralel. Citokineza este înțeleasă ca diviziunea citoplasmei (dar nu a nucleului!) a celulei părinte. Se numește fisiune nucleară cariokinezași precede citokineza. Cu toate acestea, în timpul mitozei, ca atare, diviziunea nucleară nu are loc, deoarece primul se dezintegrează - cel părinte, apoi se formează două noi - cele fiice.
Există cazuri în care apare cariokineza, dar citokineza nu. În astfel de cazuri, se formează celule multinucleate.
Durata în sine a mitozei și a fazelor sale este individuală și depinde de tipul de celulă. De obicei profaza și metafaza sunt cele mai lungi perioade.
Durata medie a mitozei este de aproximativ două ore. Celulele animale de obicei se divid mai repede decât celulele vegetale.
În timpul diviziunii celulelor eucariote, se formează în mod necesar un fus de fisiune bipolară, format din microtubuli și proteine asociate acestora. Multumita lui, distribuție egală material ereditar între celulele fiice.
Mai jos va fi prezentată o descriere a proceselor care au loc în celulă în diferite faze de mitoză. Trecerea la fiecare fază următoare este controlată în celulă de puncte de control biochimice speciale, în care este „verificat” dacă totul procesele necesare au fost corect completate. Dacă există erori, diviziunea se poate opri sau nu. În acest din urmă caz, apar celule anormale.
Fazele mitozei
În profază, au loc următoarele procese (mai ales în paralel):
Cromozomii se condensează
Nucleolii dispar
Învelișul nuclear se dezintegrează
Se formează doi poli ai fusului
Mitoza începe cu scurtarea cromozomilor. Perechile de cromatide care le alcătuiesc se spiralizează, drept urmare cromozomii sunt foarte scurtați și îngroșați. Până la sfârșitul profazei, acestea pot fi văzute la microscop cu lumină.
Nucleolii dispar, deoarece părțile cromozomilor care îi formează (organizatorii nucleolari) sunt deja într-o formă spiralată, prin urmare, sunt inactive și nu interacționează între ele. În plus, proteinele nucleolare sunt degradate.
în celulele animale şi plante inferioare centriolii centrului celular diverg de-a lungul polilor celulei și ies în afară centre de organizare a microtubulilor. Cu toate că plante superioare nu există centrioli, se formează și microtubuli.
Microtubulii scurti (astrali) încep să diverge de la fiecare centru de organizare. Se formează o structură asemănătoare unei stele. Plantele nu o produc. Polii lor de fisiune sunt mai largi; microtubulii ies nu dintr-o zonă mică, ci dintr-o zonă relativ largă.
Defalcarea învelișului nuclear în vacuole mici marchează sfârșitul profazei.
În dreapta în microfotografia în verde microtubuli sunt evidentiati, albastru - cromozomi, rosu - centromeri ai cromozomilor.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că în timpul profazei mitozei, are loc fragmentarea EPS, se desface în mici vacuole; Aparatul Golgi se descompune în dictiozomi individuali.
Procesele cheie ale prometafazei sunt în mare parte secvențiale:
Dispunerea haotică și mișcarea cromozomilor în citoplasmă.
Conectându-le la microtubuli.
Mișcarea cromozomilor în planul ecuatorial al celulei.
Cromozomii sunt în citoplasmă, se mișcă aleatoriu. Odată ajuns la poli, este mai probabil să se lege de capătul plus al microtubulului. În cele din urmă, firul este atașat de kinetocor.
Un astfel de microtubul kinetocor începe să crească, ceea ce îndepărtează cromozomul de pol. La un moment dat, un alt microtubul este atașat de cinetocorul cromatidei surori, crescând de la celălalt pol de diviziune. De asemenea, începe să împingă cromozomul, dar în direcția opusă. Ca rezultat, cromozomul devine la ecuator.
Kinetocorii sunt structuri proteice de la centromerii cromozomilor. Fiecare cromatidă soră are propriul său cinetocor, care se maturizează în profază.
Pe lângă microtubulii astrali și cinetocori, există și cei care merg de la un pol la altul, parcă ar sparge celula într-o direcție perpendiculară pe ecuator.
Un semn al începutului metafazei este localizarea cromozomilor de-a lungul ecuatorului, asa numitul placă metafază sau ecuatorială. În metafază, numărul de cromozomi, diferențele lor și faptul că sunt formați din două cromatide surori conectate la centromer sunt clar vizibile.
Cromozomii sunt ținuți împreună de forțele de tensiune echilibrate ale microtubulilor diferiților poli.
Cromatidele surori se separă, fiecare îndreptându-se spre propriul pol.
Polii se îndepărtează unul de celălalt.
Anafaza este cea mai scurtă fază a mitozei. Începe atunci când centromerii cromozomilor sunt împărțiți în două părți. Ca rezultat, fiecare cromatidă devine un cromozom independent și este atașată la un microtubul al unui pol. Firele „trag” cromatidele către poli opuși. De fapt, microtubulii sunt dezasamblați (depolimerizati), adică scurtați.
În anafaza celulelor animale, nu numai cromozomii fiice se mișcă, ci și polii înșiși. Datorită altor microtubuli, aceștia sunt împinși în afară, microtubulii astrali sunt atașați de membrane și, de asemenea, „trag”.
Cromozomii nu se mai mișcă
Cromozomii se decondensează
Apar nucleoli
Învelișul nuclear este restaurat
Majoritatea microtubulilor dispar
Telofaza începe atunci când cromozomii se opresc din mișcare, oprindu-se la poli. Se despiralizează, devin lungi și filiforme.
Microtubulii fusului de fisiune sunt distruși de la poli până la ecuator, adică de la capetele lor minus.
În jurul cromozomilor se formează o înveliș nuclear prin fuziunea veziculelor membranare, în care nucleul matern și EPS s-au dezintegrat în profază. Fiecare pol are propriul său nucleu fiică.
Pe măsură ce cromozomii se despiralizează, organizatorii nucleolari devin activi și apar nucleoli.
Sinteza ARN-ului se reia.
Dacă centriolii nu sunt încă perechi la poli, atunci o pereche este completată lângă fiecare dintre ei. Astfel, la fiecare pol este recreat propriul centru celular, care va merge la celula fiică.
De obicei, telofaza se termină cu divizarea citoplasmei, adică citokineza.
Citokineza poate începe încă din anafaza. Până la începutul citokinezei, organelele celulare sunt distribuite relativ uniform de-a lungul polilor.
Diviziunea citoplasmei celulelor vegetale și animale are loc în moduri diferite.
În celulele animale, datorită elasticității, membrana citoplasmatică din partea ecuatorială a celulei începe să se bombeze spre interior. Se formează o brazdă, care în cele din urmă se închide. Cu alte cuvinte, celula mamă se divide prin ligatură.
LA celule vegetaleîn telofază, filamentele fusului nu dispar la ecuator. Ei se apropie de membrana citoplasmatica, numărul lor crește și se formează fragmoplast. Este format din microtubuli scurti, microfilamente, părți ale EPS. Ribozomii, mitocondriile, complexul Golgi se mută aici. Veziculele Golgi și conținutul lor de la ecuator formează placa celulară mediană, pereții celulari și membrana celulelor fiice.
Înțelesul și funcțiile mitozei
Datorită mitozei, stabilitatea genetică este asigurată: reproducerea exactă a materialului genetic într-un număr de generații. Nucleii celulelor noi conțin la fel de mulți cromozomi cât a conținut celula părinte, iar acești cromozomi sunt copii exacte parentală (cu excepția cazului în care, desigur, au apărut mutații). Cu alte cuvinte, celulele fiice sunt identice genetic cu părintele.
Cu toate acestea, mitoza îndeplinește și o serie de alte funcții importante:
creştere organism pluricelular,
înlocuirea celulelor diferitelor țesuturi în organismele multicelulare,
la unele specii poate avea loc regenerarea părților corpului.
Este un proces continuu, a cărui etapă trece imperceptibil în următoarea după ea. Există patru stadii de mitoză: profază, metafază, anafază și telofază (Fig. 1). 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 . Principal semnificație biologică Mitoza constă în distribuția exactă 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.
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% din ciclul celular. După aceasta, are loc mitoza, care este principala metodă de diviziune celulară la eucariote (organisme ale căror celule conțin un nucleu format).
În timpul mitozei, cromozomii sunt compactați și se formează 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 este semnificația biologică a procesului de mitoză?
Fazele mitozei contribuie la transmiterea corectă a informațiilor ereditare către celulele fiice, indiferent de numărul de diviziuni. În 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.
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.
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.
Denumirea fazei mitozei Desen schematic 1. Profaza 2. Metafaza 3. Anafaza 4. Telofază Într-o celulă vegetală
Există două moduri de divizare: 1) cea mai comună diviziune completă - mitoză (nu diviziunea directă) 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, celule 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.
