Mitosi con 4 cromosomi in fase. Fasi (fasi) della mitosi

Ogni giorno nel nostro corpo si verificano cambiamenti invisibili all'occhio umano e alla coscienza: le cellule del corpo scambiano sostanze tra loro, sintetizzano proteine ​​e grassi, vengono distrutte e ne vengono create di nuove per sostituirle.

Se una persona si taglia accidentalmente la mano mentre cucina, dopo pochi giorni la ferita guarirà, e al suo posto rimarrà solo una cicatrice biancastra; ogni poche settimane la nostra pelle cambia completamente; dopo tutto, ognuno di noi una volta era una minuscola cellula ed era formato dalle sue ripetute divisioni.

La base di tutti questi processi importantissimi, senza i quali la vita stessa non sarebbe possibile, è la mitosi. Si può dare una breve definizione: la mitosi (chiamata anche cariocinesi) è una divisione cellulare indiretta che produce due cellule che corrispondono a quella originale nel corredo genetico.

Significato biologico e ruolo della mitosi

Nella mitosi è tipico copiare l'informazione contenuta nel nucleo sotto forma di molecole di DNA e non viene apportata alcuna modifica al codice genetico, a differenza della meiosi, quindi dalla cellula madre si formano due cellule figlie, assolutamente identiche ad essa, aventi le stesse proprietà.

Pertanto, il significato biologico della mitosi è mantenere l'immutabilità genetica e la costanza delle proprietà cellulari.

Le cellule che hanno attraversato la divisione mitotica contengono informazioni genetiche sulla struttura dell'intero organismo, quindi il suo sviluppo è del tutto possibile da una singola cellula. Questa è la base per la propagazione vegetativa delle piante: se prendi un tubero di patata o una foglia strappata da una viola e lo metti in condizioni adatte, potrai far crescere una pianta intera.

In agricoltura, è importante mantenere costanti la resa, la fertilità, la resistenza ai parassiti e alle condizioni ambientali, quindi è comprensibile il motivo per cui, quando possibile, viene utilizzato il metodo vegetativo di propagazione delle piante.

Inoltre, con l'aiuto della mitosi, avviene il processo di rigenerazione: la sostituzione di cellule e tessuti. Quando una parte del corpo viene danneggiata o persa, le cellule iniziano a dividersi attivamente, sostituendo quelle perse.

Particolarmente impressionante è la rigenerazione dell'idra, un piccolo celenterato che vive nelle acque dolci.

La lunghezza dell'idra è di diversi centimetri, ad un'estremità del corpo ha una suola, con l'aiuto della quale si attacca al substrato, e all'altra ci sono tentacoli che servono a catturare il cibo.

Se si taglia il corpo in più parti, ognuna di esse sarà in grado di ripristinare quella mancante, mantenendo proporzioni e forma.

Sfortunatamente, più l'organismo è complesso, più debole è la sua rigenerazione, quindi gli animali più sviluppati, compreso l'uomo, potrebbero non sognare nemmeno una cosa del genere.

Fasi e schema della mitosi

L’intera vita di una cellula può essere suddivisa in sei fasi nella seguente sequenza:

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Inoltre, il processo di divisione stesso consiste negli ultimi cinque.

In breve, la mitosi può essere descritta come segue: la cellula crea e accumula sostanze, il DNA si raddoppia nel nucleo, i cromosomi entrano nel citoplasma, che è preceduto dalla loro spiralizzazione, si posizionano all'equatore della cellula e si separano nella forma dei cromosomi figli ai poli con l'aiuto dei fili del fuso.

Dopo che tutti gli organelli della cellula madre sono stati divisi approssimativamente a metà, si formano due cellule figlie. La loro composizione genetica rimane la stessa:

• 2n, se quello originario era diploide;
• n, se quello originale era aploide.

Vale la pena notare: nel corpo umano, tutte le cellule, escluse le cellule sessuali, contengono un doppio set di cromosomi (sono chiamati somatici), quindi la mitosi avviene solo nella forma diploide.

La mitosi aploide è inerente alle cellule vegetali, in particolare ai gametofiti, ad esempio un germoglio di felce a forma di piatto a forma di cuore, una pianta frondosa nei muschi.

Lo schema generale della mitosi può essere rappresentato come segue:

Interfase

La mitosi stessa è preceduta da una lunga preparazione (interfase), ed è per questo che tale divisione è chiamata indiretta.

Durante questa fase avviene la vita vera e propria della cellula. Sintetizza proteine, grassi e ATP, li immagazzina, cresce e aumenta il numero di organelli per la successiva divisione.

Vale la pena notare: Le cellule sono in interfase per circa il 90% della loro vita.

Si compone di tre fasi nel seguente ordine: presintetico (o G1), sintetico (S) e postsintetico (G2).

Durante il periodo presintetico avviene la crescita principale della cellula e l'accumulo di energia in ATP per la futura divisione; il corredo cromosomico è 2n2c (dove n è il numero di cromosomi e c è il numero di molecole di DNA). L'evento più importante del periodo sintetico fu il raddoppio (o replicazione, o riduplicazione) del DNA.

Ciò avviene nel modo seguente: i legami tra le basi azotate corrispondenti (adenina - timina e guanina - citosina) vengono rotti con l'aiuto di uno speciale enzima, quindi ciascuna delle singole catene viene completata in una doppia catena secondo la regola della complementarità. Questo processo è rappresentato nel diagramma seguente:

Pertanto, il set cromosomico diventa 2n4c, cioè compaiono coppie di cromosomi a due cromatidi.

Durante il periodo post-sintetico dell'interfase, avviene la preparazione finale per la divisione mitotica: il numero di organelli aumenta e anche i centrioli raddoppiano.

Profase

Il processo principale con cui inizia la profase è la spiralizzazione (o torsione) dei cromosomi. Diventano più compatti, più densi e alla fine possono essere visti con il microscopio più comune.

Quindi si forma un fuso di divisione, costituito da due centrioli con microtubuli situati su diversi poli della cellula. Il set genetico, nonostante il cambiamento nella forma del materiale, rimane lo stesso: 2n4c.

Prometafase

La prometafase è una continuazione della profase. Il suo evento principale è la distruzione della membrana nucleare, a seguito della quale i cromosomi entrano nel citoplasma e si trovano nella zona dell'ex nucleo. Vengono quindi posizionati in linea sul piano equatoriale del fuso, a quel punto la prometafase è completata. L'insieme dei cromosomi non cambia.

Metafase

Durante la metafase, i cromosomi sono completamente spiralizzati, motivo per cui vengono solitamente studiati e contati durante questa fase.

Quindi i microtubuli “si allungano” dai poli dei cromosomi situati all'equatore della cellula e si uniscono a loro, pronti per essere separati in diverse direzioni.

Anafase

Dopo che le estremità dei microtubuli sono attaccate al cromosoma da lati diversi, si verifica la loro divergenza simultanea. Ogni cromosoma “si spezza” in due cromatidi, che da quel momento in poi vengono chiamati cromosomi figli.

I fili del fuso si accorciano e tirano i cromosomi figli verso i poli della cellula, con il corredo cromosomico che ammonta a 4n4c, e su ciascun polo - 2n2c.

Telofase

La telofase completa la divisione cellulare mitotica. Si verifica la despiralizzazione: lo svolgimento dei cromosomi, portandoli in una forma in cui è possibile leggere informazioni da essi. Le membrane nucleari vengono riformate e il fuso di fissione viene distrutto perché non necessario.

La telofase termina con la separazione del citoplasma e degli organelli, la separazione delle cellule figlie l'una dall'altra e la formazione delle membrane cellulari in ciascuna di esse. Ora queste cellule sono completamente indipendenti e ciascuna di esse entra di nuovo nella prima fase della vita: l'interfase.

Conclusione

Molta attenzione è prestata a questo argomento in biologia; nelle lezioni scolastiche, gli studenti dovrebbero capire che con l'aiuto della mitosi, tutti gli organismi eucariotici si riproducono, crescono, si riprendono dai danni e senza di essa non può verificarsi un singolo rinnovamento o rigenerazione cellulare.

Ciò che è importante è che la mitosi garantisce la costanza dei geni per un certo numero di generazioni, e quindi la costanza delle proprietà che sono alla base dell'ereditarietà.

Andamento temporale della mitosi e della citocinesi tipica di una cellula di mammifero. I numeri esatti variano a seconda delle diverse celle. La citocinesi inizia in anafase e termina, di regola,
entro la fine della telofase

La fase del ciclo cellulare corrispondente alla divisione cellulare è chiamata fase M. La fase M è convenzionalmente divisa in sei fasi, che si trasformano gradualmente e continuamente l'una nell'altra. I primi cinque - profase, prometafase, metafase, anafase e telofase - costituiscono la mitosi e il processo di separazione del citoplasma cellulare, o citocinesi, che inizia in anafase, procede fino al completamento del ciclo mitotico e, di regola, è considerata parte della telofase.

La durata delle singole fasi è diversa e varia a seconda del tipo di tessuto, dello stato fisiologico dell'organismo e di fattori esterni. Le fasi più lunghe sono associate ai processi di sintesi intracellulare: profase e telofase. Le fasi più rapide della mitosi, durante le quali avviene il movimento dei cromosomi: metafase e anafase. Il processo effettivo di divergenza cromosomica ai poli di solito non supera i 10 minuti.

Profase

Gli eventi principali della profase comprendono la condensazione dei cromosomi all'interno del nucleo e la formazione di un fuso di divisione nel citoplasma della cellula. La disintegrazione del nucleolo in profase è una caratteristica caratteristica, ma non obbligatoria, di tutte le cellule.

Convenzionalmente, l'inizio della profase è considerato il momento della comparsa dei cromosomi visibili al microscopio a causa della condensazione della cromatina intranucleare. La compattazione dei cromosomi avviene a causa dell'elica del DNA a più livelli. Questi cambiamenti sono accompagnati da un aumento dell'attività delle fosforilasi che modificano gli istoni direttamente coinvolti nella composizione del DNA. Di conseguenza, l’attività trascrizionale della cromatina diminuisce drasticamente, i geni nucleolari vengono inattivati ​​e la maggior parte delle proteine ​​nucleolari si dissociano. I cromatidi fratelli condensanti all'inizio della profase rimangono accoppiati per tutta la loro lunghezza con l'aiuto delle proteine ​​di coesione, ma all'inizio della prometafase la connessione tra i cromatidi viene mantenuta solo nella regione del centromero. Entro la profase tardiva, si formano cinetocori maturi su ciascun centromero dei cromatidi fratelli, necessari affinché i cromosomi si attacchino ai microtubuli del fuso nella prometafase.

Insieme ai processi di condensazione intranucleare dei cromosomi, nel citoplasma inizia a formarsi il fuso mitotico, una delle strutture principali dell'apparato di divisione cellulare, responsabile della distribuzione dei cromosomi tra le cellule figlie. Corpi polari, microtubuli e cinetocori cromosomici prendono parte alla formazione del fuso di divisione in tutte le cellule eucariotiche.

L'inizio della formazione del fuso mitotico in profase è associato a drammatici cambiamenti nelle proprietà dinamiche dei microtubuli. L'emivita del microtubulo medio diminuisce di circa 20 volte da 5 minuti a 15 secondi. Tuttavia, il loro tasso di crescita aumenta di circa 2 volte rispetto agli stessi microtubuli interfasici. Le estremità più polimerizzanti sono “dinamicamente instabili” e cambiano bruscamente da una crescita uniforme ad un rapido accorciamento, in cui l’intero microtubulo spesso si depolimerizza. È interessante notare che per il corretto funzionamento del fuso mitotico è necessario un certo equilibrio tra i processi di assemblaggio e depolimerizzazione dei microtubuli, poiché né i microtubuli del fuso stabilizzati né quelli depolimerizzati sono in grado di muovere i cromosomi.

Insieme ai cambiamenti osservati nelle proprietà dinamiche dei microtubuli che compongono i filamenti del fuso, durante la profase si formano i poli di divisione. I centrosomi replicati nella fase S divergono in direzioni opposte a causa dell'interazione dei microtubuli polari che crescono l'uno verso l'altro. Con le loro estremità negative, i microtubuli sono immersi nella sostanza amorfa dei centrosomi, e i processi di polimerizzazione avvengono dalle estremità positive rivolte verso il piano equatoriale della cellula. In questo caso, il probabile meccanismo di separazione dei poli è spiegato come segue: le proteine ​​simili alla dineina orientano le estremità più polimerizzanti dei microtubuli polari in una direzione parallela e le proteine ​​simili alla chinesina, a loro volta, le spingono verso i poli di divisione.

Parallelamente alla condensazione dei cromosomi e alla formazione del fuso mitotico, durante la profase avviene la frammentazione del reticolo endoplasmatico, che si scompone in piccoli vacuoli, che poi divergono verso la periferia della cellula. Allo stesso tempo, i ribosomi perdono le connessioni con le membrane del RE. Anche le cisterne dell'apparato di Golgi cambiano la loro localizzazione perinucleare, scomponendosi in singoli dictosomi distribuiti nel citoplasma senza un ordine particolare.

Prometafase

Prometafase

La fine della profase e l'inizio della prometafase sono solitamente contrassegnati dalla disintegrazione della membrana nucleare. Alcune proteine ​​della lamina vengono fosforilate, per cui l'involucro nucleare si frammenta in piccoli vacuoli e i complessi dei pori scompaiono. Dopo la distruzione della membrana nucleare, i cromosomi si trovano nella regione nucleare senza un ordine particolare. Tuttavia, presto iniziano tutti a muoversi.

Nella prometafase si osserva un movimento intenso ma casuale dei cromosomi. Inizialmente, i singoli cromosomi si spostano rapidamente verso il polo più vicino del fuso mitotico ad una velocità che raggiunge i 25 μm/min. Vicino ai poli di divisione, aumenta la probabilità di interazione del microtubulo del fuso appena sintetizzato e termina con i cinetocori cromosomici. Come risultato di questa interazione, i microtubuli del cinetocore vengono stabilizzati dalla depolimerizzazione spontanea e la loro crescita garantisce in parte la rimozione del cromosoma ad essi collegato nella direzione dal polo al piano equatoriale del fuso. Dall'altro lato, il cromosoma è percorso da filamenti di microtubuli provenienti dal polo opposto del fuso mitotico. Interagendo con i cinetocori, partecipano anche al movimento dei cromosomi. Di conseguenza, i cromatidi fratelli si associano ai poli opposti del fuso. La forza sviluppata dai microtubuli provenienti da poli diversi non solo stabilizza l'interazione di questi microtubuli con i cinetocori, ma alla fine porta anche ciascun cromosoma nel piano della piastra metafase.

Nelle cellule dei mammiferi, la prometafase avviene solitamente entro 10-20 minuti. Nei neuroblasti della cavalletta, questa fase dura solo 4 minuti, mentre nell'endosperma dell'Haemanthus e nei fibroblasti del tritone dura circa 30 minuti.

Metafase

Metafase

Alla fine della prometafase, i cromosomi si trovano nel piano equatoriale del fuso a distanze approssimativamente uguali da entrambi i poli di divisione, formando una placca metafase. La morfologia della placca metafase nelle cellule animali, di regola, si distingue per una disposizione ordinata dei cromosomi: le regioni centromeriche sono rivolte verso il centro del fuso e le braccia sono rivolte verso la periferia della cellula. Nelle cellule vegetali, i cromosomi spesso si trovano sul piano equatoriale del fuso senza un ordine rigoroso.

La metafase occupa una parte significativa del periodo della mitosi ed è caratterizzata da uno stato relativamente stabile. Per tutto questo tempo, i cromosomi vengono trattenuti nel piano equatoriale del fuso a causa delle forze di tensione equilibrate dei microtubuli del cinetocore, eseguendo movimenti oscillatori di ampiezza insignificante nel piano della piastra metafase.

Nella metafase, così come durante le altre fasi della mitosi, il rinnovamento attivo dei microtubuli del fuso continua attraverso l'assemblaggio intensivo e la depolimerizzazione delle molecole di tubulina. Nonostante una certa stabilizzazione dei fasci di microtubuli del cinetocore, si verifica un costante riassemblaggio dei microtubuli interpolari, il cui numero raggiunge il massimo in metafase.

Alla fine della metafase si osserva una netta separazione dei cromatidi fratelli, la cui connessione è mantenuta solo nelle regioni centromeriche. I bracci cromatidi sono paralleli tra loro e lo spazio che li separa diventa chiaramente visibile.

Anafase

L'anafase è lo stadio più breve della mitosi, che inizia con l'improvvisa separazione e successiva separazione dei cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula. I cromatidi divergono con una velocità uniforme che raggiunge 0,5-2 µm/min e spesso assumono una forma a V. Il loro movimento è guidato da forze significative, stimate in 10 dyne per cromosoma, ovvero 10.000 volte la forza richiesta per spostare semplicemente un cromosoma attraverso il citoplasma alla velocità osservata.

Tipicamente, la segregazione cromosomica in anafase consiste in due processi relativamente indipendenti chiamati anafase A e anafase B.

L'anafase A è caratterizzata dalla separazione dei cromatidi fratelli ai poli opposti della divisione cellulare. Le stesse forze che prima trattenevano i cromosomi nel piano della placca metafase sono responsabili del loro movimento. Il processo di separazione dei cromatidi è accompagnato da una riduzione della lunghezza dei microtubuli del cinetocore depolimerizzante. Inoltre, il loro decadimento si osserva principalmente nell'area dei cinetocori, dalle estremità più. Probabilmente, la depolimerizzazione dei microtubuli nei cinetocori o nella regione dei poli di divisione è una condizione necessaria per il movimento dei cromatidi fratelli, poiché il loro movimento si ferma con l'aggiunta di tassolo o acqua pesante, che hanno un effetto stabilizzante sui microtubuli. Il meccanismo alla base della segregazione cromosomica nell'anafase A rimane sconosciuto.

Durante l'anafase B, i poli della divisione cellulare divergono e, a differenza dell'anafase A, questo processo avviene a causa dell'assemblaggio dei microtubuli polari dalle estremità positive. I filamenti antiparalleli polimerizzanti del fuso, quando interagiscono, creano in parte una forza che allontana i poli. L'entità del movimento relativo dei poli in questo caso, così come il grado di sovrapposizione dei microtubuli polari nella zona equatoriale della cellula, varia notevolmente tra individui di specie diverse. Oltre alle forze di spinta, i poli di divisione sono influenzati dalle forze di attrazione dei microtubuli astrali, che si creano come risultato dell'interazione con le proteine ​​simili alla dineina sulla membrana plasmatica della cellula.

La sequenza, la durata e il relativo contributo di ciascuno dei due processi che compongono l'anafase possono essere estremamente diversi. Pertanto, nelle cellule di mammifero, l'anafase B inizia immediatamente dopo l'inizio della divergenza dei cromatidi ai poli opposti e continua fino a quando il fuso mitotico si allunga di 1,5-2 volte rispetto a quello della metafase. In alcune altre cellule, l'anafase B inizia solo dopo che i cromatidi raggiungono i poli di divisione. In alcuni protozoi, durante l'anafase B, il fuso si allunga 15 volte rispetto alla metafase. L'anafase B è assente nelle cellule vegetali.

Telofase

Telofase

La telofase è considerata la fase finale della mitosi; si ritiene che il suo inizio sia il momento in cui i cromatidi fratelli separati si fermano ai poli opposti della divisione cellulare. All'inizio della telofase si osserva la decondensazione dei cromosomi e, di conseguenza, un aumento del loro volume. Vicino ai singoli cromosomi raggruppati inizia la fusione delle vescicole della membrana, che inizia la ricostruzione dell'involucro nucleare. Il materiale per costruire le membrane dei nuclei figli appena formati sono frammenti della membrana nucleare inizialmente disintegrata della cellula madre, nonché elementi del reticolo endoplasmatico. In questo caso, le singole vescicole si legano alla superficie dei cromosomi e si fondono insieme. Le membrane nucleari esterne ed interne vengono gradualmente ripristinate, la lamina nucleare e i pori nucleari vengono ripristinati. Durante il processo di ripristino della membrana nucleare, vescicole di membrana distinte probabilmente si collegano alla superficie dei cromosomi senza riconoscere sequenze nucleotidiche specifiche, poiché gli esperimenti hanno dimostrato che il ripristino della membrana nucleare avviene attorno a molecole di DNA prese in prestito da qualsiasi organismo, anche da un virus batterico. All'interno dei nuclei cellulari appena formati, la cromatina si disperde, la sintesi dell'RNA riprende e i nucleoli diventano visibili.

Parallelamente ai processi di formazione dei nuclei delle cellule figlie in telofase, inizia e finisce lo smontaggio dei microtubuli del fuso. La depolimerizzazione procede nella direzione dai poli di divisione al piano equatoriale della cellula, dalle estremità meno alle estremità più. In questo caso, i microtubuli persistono più a lungo nella parte centrale del fuso, che forma il corpo di Fleming residuo.

La fine della telofase coincide prevalentemente con la separazione del corpo cellulare madre mediante citocinesi. In questo caso si formano due o più cellule figlie. I processi che portano alla separazione del citoplasma iniziano a metà dell'anafase e possono continuare dopo il completamento della telofase. La mitosi non è sempre accompagnata dalla divisione del citoplasma, pertanto la citocinesi non è classificata come una fase separata della divisione mitotica ed è solitamente considerata parte della telofase.

Esistono due tipi principali di citocinesi: divisione per costrizione cellulare trasversale e divisione per formazione di una piastra cellulare. Il piano di divisione cellulare è determinato dalla posizione del fuso mitotico e corre ad angolo retto rispetto all'asse lungo del fuso.

Quando una cellula si divide mediante una costrizione trasversale, il sito della divisione citoplasmatica viene preliminarmente stabilito durante l'anafase, quando un anello contrattile di filamenti di actina e miosina appare nel piano della piastra metafasica sotto la membrana cellulare. Successivamente, per effetto dell'attività dell'anello contrattile, si forma un solco di scissione, che progressivamente si approfondisce fino alla completa divisione della cellula. Al termine della citocinesi, l'anello contrattile si disintegra completamente e la membrana plasmatica si contrae attorno ad un corpo di Fleming residuo, costituito da un accumulo di resti di due gruppi di microtubuli polari, strettamente impacchettati insieme da materiale di matrice densa.

La divisione mediante formazione della piastra cellulare inizia con il movimento di piccole vescicole delimitate dalla membrana verso il piano equatoriale della cellula. Qui si fondono per formare una struttura a forma di disco, circondata da membrana, chiamata placca cellulare iniziale. Le piccole vescicole originano principalmente dall'apparato di Golgi e si spostano verso il piano equatoriale lungo i microtubuli polari residui del fuso, formando una struttura cilindrica detta fragmoplasto. Man mano che la piastra cellulare si espande, i microtubuli del primo fragmoplasto si spostano simultaneamente verso la periferia della cellula, dove, a causa delle nuove vescicole di membrana, la crescita della piastra cellulare continua fino alla sua fusione finale con la membrana della cellula madre. Dopo la separazione finale delle cellule figlie, le microfibrille di cellulosa si depositano nella piastra cellulare, completando la formazione di una parete cellulare rigida.

Prevost, Jean-Louis

Lezione n. 10

Numero di ore: 2

MITOSI

1. Ciclo di vita cellulare

2. Mitosi. Fasi della mitosi, loro durata e caratteristiche

3. Amitosi. Endoriproduzione

1. Ciclo di vita cellulare

Le cellule di un organismo multicellulare sono estremamente diverse nelle funzioni che svolgono. Le cellule hanno una durata di vita diversa a seconda della loro specializzazione. Quindi, una volta completata l’embriogenesi, le cellule nervose smettono di dividersi e funzionano per tutta la vita dell’organismo. Le cellule di altri tessuti (midollo osseo, epidermide, epitelio dell'intestino tenue) nel processo di svolgimento della loro funzione muoiono rapidamente e vengono sostituite da nuove a seguito della divisione cellulare.La divisione cellulare è alla base dello sviluppo, della crescita e della riproduzione degli organismi. La divisione cellulare garantisce inoltre l'autorinnovamento dei tessuti per tutta la vita del corpo e il ripristino della loro integrità dopo un danno. Esistono due modi per dividere le cellule somatiche: amitosi E mitosi. La divisione cellulare indiretta (mitosi) è prevalentemente comune. La riproduzione per mitosi è chiamata riproduzione asessuata, riproduzione vegetativa o clonazione.

Ciclo di vita cellulare (ciclo cellulare) è l'esistenza di una cellula dalla divisione fino alla successiva divisione o morte. La durata del ciclo cellulare nella moltiplicazione delle cellule è di 10-50 ore e dipende dal tipo di cellule, dalla loro età, dall'equilibrio ormonale del corpo, dalla temperatura e da altri fattori. I dettagli del ciclo cellulare variano tra i diversi organismi. Negli organismi unicellulari il ciclo vitale coincide con la vita dell'individuo. Nella riproduzione continua delle cellule dei tessuti, il ciclo cellulare coincide con il ciclo mitotico.

Ciclo mitotico - una serie di processi sequenziali e interconnessi durante il periodo di preparazione cellulare per la divisione e il periodo di divisione (Figura 1). Secondo la definizione di cui sopra, il ciclo mitotico è suddiviso in interfase E mitosi (greco "mitos" - filo).

Interfase- il periodo tra due divisioni cellulari - è diviso in fasi G 1, S e G2 (di seguito è indicata la loro durata, tipica delle cellule vegetali e animali.). In termini di durata, l'interfase costituisce la maggior parte del ciclo mitotico della cellula. Molto variabile nel tempo Periodi G1 e G2.

G 1 (dall'inglese.crescere- crescere, aumentare). La durata della fase è di 4-8 ore e inizia immediatamente dopo la formazione della cellula. Durante questa fase, l'RNA e le proteine ​​vengono sintetizzati intensamente nella cellula e aumenta l'attività degli enzimi coinvolti nella sintesi del DNA. Se la cellula non si divide ulteriormente, entra nella fase G0 – periodo di riposo. Tenendo conto del periodo di riposo, il ciclo cellulare può durare settimane o addirittura mesi (cellule del fegato).

S (dall'inglese)sintesi- sintesi).La durata della fase è di 6-9 ore, la massa cellulare continua ad aumentare e il DNA cromosomico raddoppia. Le due eliche della vecchia molecola di DNA si separano e ciascuna diventa un modello per la sintesi di nuovi filamenti di DNA. Di conseguenza, ciascuna delle due molecole figlie include necessariamente una vecchia elica e una nuova. Tuttavia, i cromosomi rimangono singoli nella struttura, anche se raddoppiati in massa, poiché due copie di ciascun cromosoma (cromatidi) sono ancora collegate tra loro per tutta la loro lunghezza. Dopo aver completato la fase S Durante il ciclo mitotico la cellula non inizia immediatamente a dividersi.

G2.In questa fase la cellula completa il processo di preparazione alla mitosi: si accumula ATP, vengono sintetizzate le proteine ​​del fuso dell'acromatina e i centrioli raddoppiano. La massa della cellula continua ad aumentare fino a raggiungere circa il doppio della sua massa originale, e poi avviene la mitosi.

Riso. Ciclo mitotico: M- mitosi, P - profase, Mf- metafase, UN - anafase, T- telofase, G 1 - periodo presintetico, S - periodo sintetico, G 2 - postsintetico

2. Mitosi. Fasi della mitosi, loro durata e caratteristiche. La mitosi è condizionale suddiviso in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase.

Profase.I due centrioli iniziano a divergere verso i poli opposti del nucleo. La membrana nucleare viene distrutta; allo stesso tempo, proteine ​​speciali si uniscono per formare microtubuli sotto forma di fili. I centrioli, ora situati ai poli opposti della cellula, hanno un effetto organizzativo sui microtubuli, che di conseguenza si allineano radialmente, formando una struttura che ricorda nell'aspetto un fiore di aster (“stella”). Altri filamenti di microtubuli si estendono da un centriolo all'altro, formando un fuso. In questo momento, i cromosomi si muovono a spirale e, di conseguenza, si addensano. Sono chiaramente visibili al microscopio ottico, soprattutto dopo la colorazione. La lettura delle informazioni genetiche dalle molecole di DNA diventa impossibile: la sintesi dell'RNA si ferma e il nucleolo scompare. Nella profase i cromosomi si dividono, ma i cromatidi rimangono ancora attaccati a coppie al centromero. I centromeri hanno anche un effetto organizzativo sui filamenti del fuso, che ora si estendono dal centriolo al centromero e da questo ad un altro centriolo.

Metafase.Nella metafase, la spiralizzazione cromosomica raggiunge il suo massimo e i cromosomi accorciati si precipitano verso l'equatore della cellula, situato ad uguale distanza dai poli. Formato placca equatoriale o metafasica. In questa fase della mitosi, la struttura dei cromosomi è chiaramente visibile, è facile contarli e studiarne le caratteristiche individuali. Ogni cromosoma ha una regione di costrizione primaria: il centromero, a cui sono attaccati il ​​filo del fuso e le braccia durante la mitosi. Nella fase metafase, il cromosoma è costituito da due cromatidi, collegati tra loro solo nel centromero.

Riso. 1. Mitosi di una cellula vegetale. UN - interfase;
B, C, D, D- profase; E, Metafase F; 3, I - anafase; K, L, M-telofase

IN anafase la viscosità del citoplasma diminuisce, i centromeri si separano e da questo momento i cromatidi diventano cromosomi indipendenti. I fili del fuso attaccati ai centromeri tirano i cromosomi verso i poli della cellula, mentre i bracci cromosomici seguono passivamente il centromero. Pertanto, in anafase, i cromatidi dei cromosomi raddoppiati in interfase divergono esattamente ai poli della cellula. In questo momento, la cellula contiene due serie diploidi di cromosomi (4n4c).

Tabella 1. Ciclo mitotico e mitosi

Fasi		Processo che avviene nella cellula
Interfase	Periodo presintetico (G1)	Sintesi proteica. L'RNA è sintetizzato su molecole di DNA despiralizzate
	Sintetico periodo (S)	La sintesi del DNA è l’autoduplicazione di una molecola di DNA. Costruzione del secondo cromatide nel quale passa la molecola di DNA appena formata: si ottengono i cromosomi bicromatidi
	Periodo postsintetico (G2)	Sintesi proteica, accumulo di energia, preparazione alla divisione
Fasi mitosi	Profase	I cromosomi bicromatici si muovono a spirale, i nucleoli si dissolvono, i centrioli si separano, l’involucro nucleare si dissolve, si formano i filamenti del fuso
	Metafase	I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi; i cromosomi bicromatidi sono concentrati all'equatore della cellula
	Anafase	I centromeri si dividono, i cromosomi monocromatici vengono allungati dai filamenti del fuso fino ai poli cellulari
	Telofase	I cromosomi monocromatici despirano, si forma un nucleolo, la membrana nucleare viene ripristinata, una partizione tra le cellule inizia a formarsi all'equatore e i filamenti del fuso si dissolvono

IN telofase i cromosomi si srotolano e despirano. L'involucro nucleare è formato dalle strutture della membrana del citoplasma. In questo momento, il nucleolo viene ripristinato. Ciò completa la divisione nucleare (cariocinesi), quindi avviene la divisione del corpo cellulare (o citocinesi). Quando le cellule animali si dividono, sulla loro superficie appare un solco sul piano equatoriale, che si approfondisce gradualmente e divide la cellula in due metà: cellule figlie, ciascuna delle quali ha un nucleo. Nelle piante la divisione avviene attraverso la formazione della cosiddetta placca cellulare che separa il citoplasma: essa nasce nella regione equatoriale del fuso, per poi crescere in tutte le direzioni, raggiungendo la parete cellulare (cioè cresce dall'interno verso l'esterno). . La piastra cellulare è formata da materiale fornito dal reticolo endoplasmatico. Ciascuna delle cellule figlie forma quindi una membrana cellulare sul suo lato e infine si formano pareti cellulari di cellulosa su entrambi i lati della piastra. Le caratteristiche del decorso della mitosi negli animali e nelle piante sono riportate nella Tabella 2.

Tabella 2. Caratteristiche della mitosi nelle piante e negli animali

cellula vegetale	cellula animale
Non sono presenti centrioli Non si formano stelle Si forma una piastra cellulare Durante la citocinesi non si forma alcun solco Prevalentemente mitosi si verificano nei meristemi	Sono presenti centrioli Si formano le stelle Non si forma alcuna piastra cellulare Durante la citocinesi si forma un solco Si verificano mitosi in vari tessuti del corpo

Pertanto, da una cellula si formano due cellule figlie, nelle quali l'informazione ereditaria copia esattamente l'informazione contenuta nella cellula madre. A partire dalla prima divisione mitotica di un ovulo fecondato (zigote), tutte le cellule figlie risultanti dalla mitosi contengono lo stesso corredo di cromosomi e gli stessi geni. Pertanto, la mitosi è un metodo di divisione cellulare che comporta la distribuzione precisa del materiale genetico tra le cellule figlie. Come risultato della mitosi, entrambe le cellule figlie ricevono un set diploide di cromosomi.

L'intero processo di mitosi dura nella maggior parte dei casi da 1 a 2 ore. La frequenza della mitosi varia a seconda dei tessuti e delle specie. Ad esempio, nel midollo osseo rosso umano, dove si formano 10 milioni di globuli rossi ogni secondo, dovrebbero verificarsi 10 milioni di mitosi ogni secondo. E nel tessuto nervoso le mitosi sono estremamente rare: ad esempio, nel sistema nervoso centrale, le cellule generalmente smettono di dividersi nei primi mesi dopo la nascita; e nel midollo osseo rosso, nel rivestimento epiteliale del tubo digerente e nell'epitelio dei tubuli renali, si dividono fino alla fine della vita.

Regolazione della mitosi, la questione del meccanismo di innesco della mitosi.

I fattori che inducono una cellula alla mitosi non sono conosciuti con precisione. Ma si ritiene che il ruolo principale sia giocato dal fattore del rapporto tra i volumi del nucleo e del citoplasma (rapporto nucleo-plasma). Secondo alcuni dati, le cellule morenti producono sostanze che possono stimolare la divisione cellulare. I fattori proteici responsabili della transizione alla fase M sono stati inizialmente identificati sulla base di esperimenti di fusione cellulare. La fusione di una cellula in qualsiasi fase del ciclo cellulare con una cellula nella fase M porta all'ingresso del nucleo della prima cellula nella fase M. Ciò significa che in una cellula in fase M è presente un fattore citoplasmatico capace di attivare la fase M. Successivamente, questo fattore fu scoperto secondariamente in esperimenti sul trasferimento del citoplasma tra ovociti di rana a diversi stadi di sviluppo, e fu chiamato “fattore di promozione della maturazione” MPF (fattore di promozione della maturazione). Ulteriori studi su MPF hanno mostrato che questo complesso proteico determina tutti gli eventi della fase M. La figura mostra che la rottura della membrana nucleare, la condensazione dei cromosomi, l'assemblaggio del fuso e la citocinesi sono regolati dall'MPF.

La mitosi è inibita dalle alte temperature, dalle alte dosi di radiazioni ionizzanti e dall'azione dei veleni vegetali. Uno di questi veleni si chiama colchicina. Con il suo aiuto, puoi fermare la mitosi nella fase della placca metafase, che ti consente di contare il numero di cromosomi e dare a ciascuno di essi una caratteristica individuale, cioè eseguire il cariotipo.

4. Amitosi. Endoriproduzione

Amitosi (dal greco a - particella negativa e mitosi) -divisione diretta del nucleo interfase mediante legatura senza trasformazione dei cromosomi. Durante l'amitosi non si verifica una divergenza uniforme dei cromatidi rispetto ai poli. E questa divisione non garantisce la formazione di nuclei e cellule geneticamente equivalenti. Rispetto alla mitosi, l’amitosi è un processo più breve ed economico. La divisione amitotica può avvenire in diversi modi. Il tipo più comune di amitosi è l'allacciatura del nucleo in due parti. Questo processo inizia con la divisione del nucleolo. La costrizione si approfondisce e il nucleo si divide in due. Successivamente inizia la separazione del citoplasma, ma ciò non sempre avviene. Se l'amitosi è limitata solo alla divisione nucleare, ciò porta alla formazione di cellule bi e multinucleate. Durante l'amitosi possono verificarsi anche gemmazione e frammentazione dei nuclei.

Una cellula che ha subito l'amitosi non è successivamente in grado di entrare nel normale ciclo mitotico.

L'amitosi si verifica nelle cellule di vari tessuti di piante e animali. Nelle piante, la divisione amitotica avviene abbastanza spesso nell'endosperma, nelle cellule radicali specializzate e nelle cellule dei tessuti di deposito. L'amitosi si osserva anche in cellule altamente specializzate con vitalità indebolita o degenerata, durante vari processi patologici come crescita maligna, infiammazione, ecc.

Il processo principale nella preparazione di una cellula alla mitosi è la replicazione del DNA e la duplicazione dei cromosomi. Ma la sintesi del DNA e la mitosi non sono direttamente correlate, perché la sintesi finale del DNA non è la causa diretta dell’ingresso della cellula nella mitosi. Pertanto, in alcuni casi, le cellule non si dividono dopo il raddoppio dei cromosomi; il nucleo e tutte le cellule aumentano di volume e diventano poliploidi. Questo fenomeno - la duplicazione dei cromosomi, senza divisione, si è sviluppato nel processo di evoluzione come metodo per garantire la crescita degli organi senza aumentare il numero delle cellule. Vengono definiti tutti i casi in cui si verifica la duplicazione dei cromosomi o la replicazione del DNA, ma non si verifica la mitosi endoriproduzioni. Le cellule diventano poliploidi. Come processo costante, l'endoreproduzione si osserva nelle cellule del fegato e nell'epitelio del tratto urinario dei mammiferi. Quando endomitosi i cromosomi diventano visibili dopo la duplicazione, ma la membrana nucleare non viene distrutta.

Se le celle da divisione vengono raffreddate per un po' otrattarli con qualsiasi sostanza che distrugga i microtubulifusi (ad esempio la colchicina), la divisione cellulare si fermeràXia. In questo caso, il fuso scomparirà e i cromosomi non divergerannoi poli continueranno il ciclo delle loro trasformazioni: inizierannogonfiarsi, ricoprirsi di una membrana nucleare. Ciò è dovuto aunioni di tutti i gruppi non divergenti di cromosomi grandinuovi kernel. Conterranno naturalmente un numero 4n all'iniziocromatide e, di conseguenza, 4c la quantità di DNA. A priori,non è più una cellula diploide, ma tetraploide. Come poliplo non lo sole cellule possono andare fuori scena gi vai al periodo S e, se eliminare la colchicina, dividere nuovamente mitoticamente, dandodiscendenti con un numero di cromosomi 4 n. Di conseguenza, puoi ottenerelinee cellulari poliploidi con diversi valori di ploidia.Questa tecnica viene spesso utilizzata per produrre piante poliploidi.

Come si è scoperto, in molti organi e tessuti normali digli organismi ploidici di animali e piante contengono cellulecon nuclei grandi, la quantità di DNA in cui è molte volte maggiore2 p Quando tali cellule si dividono, è chiaro che il numero di cromosomihanno anche un aumento multiplo rispetto ai diplomi ordinaricellule ide. Queste cellule sono il risultato di somatichepoliploidia di Sky. Questo fenomeno viene spesso chiamato endoproduct zione- - la comparsa di cellule con un maggiore contenuto di DNA.La comparsa di tali cellule avviene a causa della mancanzain generale o incompletezza dei singoli stadi della mitosi. EsistenteCi sono diversi punti nel processo di mitosi, il cui bloccoporterà al suo arresto e alla comparsa di cellule poliploidi.Può verificarsi un blocco durante la transizione dal periodo C2 a quello vero e proprioma la mitosi, l'arresto può verificarsi in profase e metafase, inIn quest'ultimo caso si verifica spesso una violazione dell'integrità del fileretena di fissione. Infine, possono verificarsi anche anomalie della citotomiafermare la fissione, che porterà alla comparsa di binucleari e policellule ploidi.

Con un blocco naturale della mitosi all'inizio, con transizione G2 - profase, le cellule iniziano il ciclo successivoreplicazione, che porterà ad un progressivo incrementoquantità di DNA nel nucleo. In questo caso, niente morfologicocaratteristiche logiche di tali kernel, oltre alle loro grandi dimensioni.Quando i nuclei vengono ingranditi, i cromosomi mitotici non vengono rilevati al loro interno tipo chimico. Spesso questo tipo di endoriproduzione senza condensazione mitoticaLa sazione dei cromosomi avviene negli animali invertebrati, rivelando Si trova anche nei vertebrati e nelle piante.Negli invertebrati, a seguito di un blocco della mitosi, il grado di polila ploidia può raggiungere valori enormi. Quindi, in giganteneuroni del mollusco tritonia, i cui nuclei raggiungono le dimensioni fino a 1 mm (!), contiene più di 2-10 5 set aploidi di DNA.Un altro esempio di cellula poliploide gigante èderivanti dalla duplicazione del DNA senza l'ingresso di cellulecorrente nella mitosi, può fungere da cellula della ghiandola della setabaco da seta. Il suo nucleo ha una bizzarra ramificazioneforma e può contenere enormi quantità di DNA. GigantescoLe cellule della ghiandola esofagea di Ascaris possono contenere fino a 100.000c DNA.

Un caso particolare di endoriproduzione è l'aumentoriduzione della ploidia di politenia. Quando versato in S -periodo durante la replica del DIC nuovoi cromosomi neri continuano a rimanere despiralizzaticondizione, ma si trovano uno vicino all'altro, non divergono enon subiscono condensazione mitotica. In tal modoIn una forma veramente interfasica, i cromosomi entrano nuovamente nel ciclo di replicazione successivo, raddoppiano di nuovo e non divergono. Digradualmente come risultato della replicazione e della non disgiunzione dei cromosomifili, si forma una struttura cromosomica multifilamentosa politenicaabbiamo un nucleo interfase. L'ultima circostanza è necessaria sottotraccia una linea, poiché questi cromosomi politenici giganti non sono nessuno dei duequando non partecipano alla mitosi, inoltre, questa è veramente interfasecromosomi finali coinvolti nella sintesi di DNA e RNA.Differiscono nettamente dalle dimensioni dei cromosomi mitotici.Cornici: molte volte più spesse dei cromosomi mitotici a causa diche consistono in un fascio di più chro non separatimatid - 1000 volte il volume dei cromosomi politenici della Drosophila “più mitotico. Sono 70-250 volte più lunghi di quelli mitotici a causa del fatto che nello stato interfase i cromosomi sono meno condensati densificati (arrotolati) rispetto ai cromosomi mitotici.Inoltre, nei Ditteri il loro numero totale di cellule è uguale a aploide dovuto al fatto che durante la politenizzazione c'è un volume formazione, coniugazione di cromosomi omologhi. Quindi, nella DrosophilaCi sono 8 cromosomi in una cellula somatica diploide e in una cellula gigantecellula delle ghiandole salivari - 4. Esistono nuclei poliploidi giganti con politene cromosomi in alcune larve di insetti ditteri nella cellulaghiandole salivari, intestino, vasi malpighiani, grasso corpi, ecc. Vengono descritti i cromosomi politenici nel macronucleo infuso ria stilonichia. Questo tipo di endoriproduzione è stato studiato meglio negli insetti.È stato calcolato che nella Drosophila, nelle cellule delle ghiandole salivaripossono verificarsi fino a 6-8 cicli di duplicazione, portando aPloidia cellulare totale pari a 1024. In alcuni chironomidi(la loro larva è chiamata bloodworm) la ploidia in queste cellule spetta araggiunge 8000-32000. Nelle cellule iniziano i cromosomi politeniciessere visibile dopo aver raggiunto la politenia a 64-128 p, prima di ciòtali nuclei non differiscono in altro che per la dimensione da quelli circostantinuclei diploidi.

I cromosomi politenici differiscono anche nella loro struttura: loro strutturalmente eterogenei lungo la lunghezza, sono costituiti da dischi, trakovy aree e pouf. Disegno della posizionei dischi sono strettamente caratteristici di ciascun cromosoma e differisconoanche in specie animali strettamente imparentate. I dischi sono aree di cromo condensato matina. I dischi possono variare in spessore. Il loro numero totale nei cromosomi politenici dei chironomidi raggiunge 1,5-2,5 mila.La Drosophila ha circa 5mila dischi.I dischi sono separati da spazi interdiscali che, come i dischi, sono costituiti da fibrille di cromatina, solo più sciolte confezionato. Sui cromosomi politenici dei ditteri sono spesso visibili rigonfiamenti,pouf. Si è scoperto che i pouf compaiono in alcuni puntikov a causa della loro decondensazione e allentamento. Si rivela nei poufLì è presente e sintetizzato l'RNA.Lo schema di disposizione e alternanza dei dischi sui cromosomi politenici è costante e non dipende né dall'organo né dall'età animale. Questo è un buon esempio dell'uguaglianza la qualità dell’informazione genetica in ogni cellula del corpo.I soffi sono formazioni temporanee sui cromosomi e durante lo sviluppo dell'organismo esiste una certa sequenza nella loro comparsa e scomparsa sul geneparti ticamente diverse del cromosoma. Questa placentaL'efficacia varia a seconda dei tessuti. Ora è stato dimostratola formazione di sbuffi sui cromosomi politenici ne è un'espressioneattività genica: RNA necessario per per effettuare la sintesi proteica nelle diverse fasi di sviluppo degli insetti. In condizioni naturali, i Ditteri sono particolarmente attiviin relazione alla sintesi dell'RNA, i due puff più grandi, i cosiddettianelli lavati di Balbiani, che li descrisse 100 anni fa.

In altri casi di endoriproduzione, lo sono le cellule poliploidiscompaiono a causa di violazioni dell'apparato di divisione - mandrino:In questo caso si verifica la condensazione mitotica dei cromosomi. Questo il fenomeno si chiama endomitosi, perché condensazione cromoi mosomi e i loro cambiamenti avvengono all'interno del nucleo, senza scomparireguscio nucleare.Per la prima volta il fenomeno dell'endomitosi è stato ben studiato nelle cellule:vari tessuti della cimice acquatica - Guerria. All'inizio dell'endomiDi conseguenza, i cromosomi si condensano, rendendoli omogeneichiaramente visibili all'interno del nucleo, poi i cromatidi si separano, allungare. Questi stadi, a seconda dello stato dei cromosomi, possono corrispondere per promuovere la profase e la metafase della mitosi normale. Poi i cromosomiin tali nuclei scompaiono e il nucleo assume la forma di un interno ordinarionucleo di fase, ma le sue dimensioni aumentano in base all'aumentodeterminazione della ploidia. Dopo la successiva duplicazione del DNA, questo ciclo di endomitosi si ripete. Di conseguenza, potrebbe essercipoliploide (32 p) e persino nuclei giganti.Un tipo simile di endomitosi è stato descritto durante lo sviluppo dei macronucleigufi in alcuni ciliati e in numerose piante.

Risultato dell'endoriproduzione: poliploidia e aumento delle dimensioni delle cellule.

Il valore dell’endoriproduzione: l'attività cellulare non viene interrotta. Quindi, ad esempio, inla distruzione delle cellule nervose porterebbe al loro temporaneo arrestofunzioni; L'endoriproduzione consente senza interruzione della funzioneal fine di aumentare la massa cellulare e quindi aumentare il volumeQuesta è la quantità di lavoro svolto da una cellula.

aumento della produttività cellulare.

Mitosi- il principale metodo di divisione delle cellule eucariotiche, in cui avviene prima il raddoppio e quindi il materiale ereditario viene distribuito uniformemente tra le cellule figlie.

La mitosi è un processo continuo con quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Prima della mitosi, la cellula si prepara alla divisione, o interfase. Il periodo di preparazione cellulare per la mitosi e la mitosi stessa costituiscono insieme ciclo mitotico. Di seguito una breve descrizione delle fasi del ciclo.

Interfase consiste di tre periodi: presintetico o postmitotico, - G 1, sintetico - S, postsintetico o premitotico, - G 2.

Periodo presintetico (2N 2C, Dove N- numero di cromosomi, Con- numero di molecole di DNA) - crescita cellulare, attivazione dei processi di sintesi biologica, preparazione per il periodo successivo.

Periodo sintetico (2N 4C) - Replicazione del DNA.

Periodo postsintetico (2N 4C) - preparazione della cellula alla mitosi, sintesi e accumulo di proteine ​​ed energia per la prossima divisione, aumento del numero di organelli, raddoppio dei centrioli.

Profase (2N 4C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso, “scomparsa” dei nucleoli, condensazione dei cromosomi biromatidi.

Metafase (2N 4C) - allineamento dei cromosomi bicromatidi massimamente condensati nel piano equatoriale della cellula (piastra metafase), attacco dei fili del fuso ad un'estremità ai centrioli, l'altra ai centromeri dei cromosomi.

Anafase (4N 4C) - divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso, i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti).

Telofase (2N 2C in ciascuna cellula figlia) - decondensazione dei cromosomi, formazione di membrane nucleari attorno a ciascun gruppo di cromosomi, disintegrazione dei fili del fuso, comparsa di un nucleolo, divisione del citoplasma (citotomia). La citotomia nelle cellule animali avviene a causa del solco di scissione, nelle cellule vegetali - a causa della piastra cellulare.

1 - profase; 2 - metafase; 3 - anafase; 4 - telofase.

Significato biologico della mitosi. Le cellule figlie formate come risultato di questo metodo di divisione sono geneticamente identiche a quelle della madre. La mitosi garantisce la costanza del corredo cromosomico nel corso di un numero di generazioni cellulari. È alla base di processi come crescita, rigenerazione, riproduzione asessuata, ecc.

- Questo è un modo speciale di dividere le cellule eucariotiche, a seguito del quale si verifica la transizione delle cellule dallo stato diploide a quello aploide. La meiosi consiste in due divisioni consecutive precedute da una singola replicazione del DNA.

Prima divisione meiotica (meiosi 1) si chiama riduzione, poiché è durante questa divisione che il numero dei cromosomi viene dimezzato: da una cellula diploide (2 N 4C) due aploidi (1 N 2C).

Interfase 1(all'inizio - 2 N 2C, alla fine - 2 N 4C) - sintesi e accumulo di sostanze ed energia necessarie per entrambe le divisioni, aumento delle dimensioni delle cellule e del numero di organelli, raddoppio dei centrioli, replicazione del DNA, che termina con la profase 1.

Profase 1 (2N 4C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso, “scomparsa” dei nucleoli, condensazione dei cromosomi bicromatidi, coniugazione di cromosomi omologhi e crossover. Coniugazione- il processo di riunione e intrecciamento dei cromosomi omologhi. Viene chiamata una coppia di cromosomi omologhi coniugati bivalente. Il crossover è il processo di scambio di regioni omologhe tra cromosomi omologhi.

La profase 1 è divisa in fasi: leptotene(completamento della replicazione del DNA), zigotene(coniugazione di cromosomi omologhi, formazione di bivalenti), pachitene(crossing over, ricombinazione di geni), diplotene(rilevamento dei chiasmi, 1 blocco dell'ovogenesi nell'uomo), diacinesia(terminalizzazione dei chiasmi).

1 - leptotene; 2 - zigotene; 3 - pachitene; 4 - diplotene; 5 - diacinesi; 6 — metafase 1; 7 - anafase 1; 8 — telofase 1;
9 — profase 2; 10 — metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

Metafase 1 (2N 4C) - allineamento dei bivalenti nel piano equatoriale della cellula, attacco dei filamenti del fuso ad un'estremità ai centrioli, l'altra ai centromeri dei cromosomi.

Anafase 1 (2N 4C) - divergenza casuale indipendente dei cromosomi bicromatidi ai poli opposti della cellula (da ciascuna coppia di cromosomi omologhi, un cromosoma va a un polo, l'altro all'altro), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 1 (1N 2C in ogni cellula) - la formazione di membrane nucleari attorno a gruppi di cromosomi dicromati, divisione del citoplasma. In molte piante la cellula passa immediatamente dall'anafase 1 alla profase 2.

Seconda divisione meiotica (meiosi 2) chiamato equazionale.

Interfase 2, O intercinesi (1n 2c), è una breve pausa tra la prima e la seconda divisione meiotica durante la quale non avviene la replicazione del DNA. Caratteristiche delle cellule animali.

Profase 2 (1N 2C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di fibre del fuso.

Metafase 2 (1N 2C) - allineamento dei cromosomi bicromatici nel piano equatoriale della cellula (piastra metafase), attacco delle fibre del fuso con un'estremità ai centrioli, l'altra - ai centromeri dei cromosomi; 2 blocco dell'ovogenesi nell'uomo.

Anafase 2 (2N 2Con) - la divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e la divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 2 (1N 1C in ogni cellula) - decondensazione dei cromosomi, formazione di membrane nucleari attorno a ciascun gruppo di cromosomi, disintegrazione dei fili del fuso di fissione, comparsa del nucleolo, divisione del citoplasma (citotomia) con formazione di quattro cellule aploidi come un risultato.

Significato biologico della meiosi. La meiosi è l'evento centrale della gametogenesi negli animali e della sporogenesi nelle piante. Essendo la base della variabilità combinatoria, la meiosi garantisce la diversità genetica dei gameti.

Amitosi

Amitosi- divisione diretta del nucleo interfase per costrizione senza formazione di cromosomi, al di fuori del ciclo mitotico. Descritto per cellule invecchiate, patologicamente alterate e condannate. Dopo l'amitosi la cellula non è in grado di ritornare al normale ciclo mitotico.

Ciclo cellulare

Ciclo cellulare- la vita di una cellula dal momento della sua comparsa fino alla divisione o alla morte. Una componente obbligatoria del ciclo cellulare è il ciclo mitotico, che comprende un periodo di preparazione alla divisione e alla mitosi vera e propria. Inoltre, ci sono periodi di riposo nel ciclo vitale, durante i quali la cellula svolge le proprie funzioni e sceglie il suo ulteriore destino: la morte o il ritorno al ciclo mitotico.

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Lo sviluppo e la crescita degli organismi viventi sono impossibili senza il processo di divisione cellulare. In natura esistono diversi tipi e metodi di divisione. In questo articolo parleremo brevemente e chiaramente di mitosi e meiosi, spiegheremo il significato principale di questi processi e presenteremo come differiscono e come sono simili.

Mitosi

Il processo di divisione indiretta, o mitosi, si trova molto spesso in natura. È la base per la divisione di tutte le cellule non riproduttive esistenti, vale a dire muscolari, nervose, epiteliali e altre.

La mitosi è composta da quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Il ruolo principale di questo processo è la distribuzione uniforme del codice genetico dalla cellula madre alle due cellule figlie. Allo stesso tempo, le cellule della nuova generazione sono simili a quelle materne.

Riso. 1. Schema della mitosi

Viene chiamato il tempo tra i processi di divisione interfase . Molto spesso, l'interfase è molto più lunga della mitosi. Questo periodo è caratterizzato da:

• sintesi di proteine ​​e molecole di ATP nella cellula;
• duplicazione cromosomica e formazione di due cromatidi fratelli;
• aumento del numero di organelli nel citoplasma.

Meiosi

La divisione delle cellule germinali si chiama meiosi ed è accompagnata da un dimezzamento del numero di cromosomi. La particolarità di questo processo è che si svolge in due fasi, che si susseguono continuamente.

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L'interfase tra le due fasi della divisione meiotica è così breve da essere praticamente impercettibile.

Riso. 2. Schema della meiosi

Il significato biologico della meiosi è la formazione di gameti puri che contengono un insieme di cromosomi aploidi, cioè un unico insieme. La diploidia viene ripristinata dopo la fecondazione, cioè la fusione delle cellule materne e paterne. Come risultato della fusione di due gameti, si forma uno zigote con un set completo di cromosomi.

La diminuzione del numero di cromosomi durante la meiosi è molto importante, poiché altrimenti il ​​numero di cromosomi aumenterebbe ad ogni divisione. Grazie alla divisione di riduzione viene mantenuto un numero costante di cromosomi.

Caratteristiche comparative

La differenza tra mitosi e meiosi è la durata delle fasi e dei processi che si verificano in esse. Di seguito vi proponiamo una tabella “Mitosi e Meiosi”, in cui sono evidenziate le principali differenze tra i due metodi di divisione. Le fasi della meiosi sono le stesse della mitosi. Puoi saperne di più sulle somiglianze e sulle differenze tra i due processi nella descrizione comparativa.

Fasi	Mitosi	Meiosi
		Prima divisione	Seconda divisione
Interfase	L'insieme dei cromosomi della cellula madre è diploide. Vengono sintetizzate proteine, ATP e sostanze organiche. I cromosomi raddoppiano e si formano due cromatidi, collegati da un centromero.	Insieme diploide dei cromosomi. Si verificano le stesse azioni della mitosi. La differenza è la durata, soprattutto durante la formazione delle uova.	Insieme aploide di cromosomi. Non c'è sintesi.
	Fase breve. Le membrane nucleari e il nucleolo si dissolvono e si forma il fuso.	Richiede più tempo della mitosi. Anche l'involucro nucleare e il nucleolo scompaiono e si forma un fuso di fissione. Inoltre, si osserva il processo di coniugazione (riunione e fusione dei cromosomi omologhi). In questo caso si verifica il crossover: lo scambio di informazioni genetiche in alcune aree. Quindi i cromosomi si separano.	La durata è una fase breve. I processi sono gli stessi della mitosi, solo con i cromosomi aploidi.
Metafase	Si osserva la spiralizzazione e la disposizione dei cromosomi nella parte equatoriale del fuso.	Simile alla mitosi	Lo stesso della mitosi, solo con un set aploide.
	I centromeri sono divisi in due cromosomi indipendenti, che divergono a poli diversi.	La divisione centromerica non avviene. Un cromosoma, costituito da due cromatidi, si estende ai poli.	Simile alla mitosi, solo con un set aploide.
Telofase	Il citoplasma è diviso in due cellule figlie identiche con un set diploide e si formano membrane nucleari con nucleoli. Il fuso scompare.	La durata della fase è breve. I cromosomi omologhi si trovano in cellule diverse con un set aploide. Il citoplasma non si divide in tutti i casi.	Il citoplasma si divide. Si formano quattro cellule aploidi.

Riso. 3. Diagramma comparativo di mitosi e meiosi

Cosa abbiamo imparato?

In natura, la divisione cellulare differisce a seconda del loro scopo. Ad esempio, le cellule non riproduttive si dividono per mitosi e le cellule sessuali per meiosi. Questi processi hanno modelli di divisione simili in alcune fasi. La differenza principale è la presenza del numero di cromosomi nella nuova generazione di cellule formata. Quindi, durante la mitosi, la generazione appena formata ha un set diploide e durante la meiosi - un set aploide di cromosomi. Anche i tempi delle fasi di fissione differiscono. Entrambi i metodi di divisione svolgono un ruolo enorme nella vita degli organismi. Senza mitosi, non avviene un solo rinnovamento delle vecchie cellule, non avviene la riproduzione di tessuti e organi. La meiosi aiuta a mantenere un numero costante di cromosomi nell'organismo appena formato durante la riproduzione.

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