Riproduzione cellulare e sua tabella del ciclo vitale. Ciclo di vita cellulare, sue fasi

La maggior parte delle cellule ha un ciclo vitale.

Ciclo di vita: l'esistenza di una cellula dalla divisione alla divisione successiva o la morte della cellula. Negli organismi unicellulari il ciclo vitale coincide con la vita di un individuo.

Il ciclo vitale è costituito da due fasi: interfase e mitosi.

Nelle cellule dei tessuti coincide con il ciclo mitotico e si compone di quattro periodi: tre periodi (interfase) e la mitosi stessa:

I primi tre periodi costituiscono l'interfase:

1. Periodo presintetico (postmiotico) G 1:

crescita attiva e funzionamento delle cellule (sintesi di mRNA, proteine, aumento del numero di ribosomi e mitocondri);

preparazione per la sintesi del DNA.

2. Periodo sintetico (S):

Si verifica la replica (riduplicazione) del DNA;

duplicazione del materiale cromosomico;

la sintesi di mRNA e proteine ​​continua,

3. Periodo postsintetico (premiotico) G 2:

preparazione delle cellule per la divisione.

4. Mitosi: i cromosomi duplicati divergono nelle cellule figlie.

Riso. 5. Ciclo di vita di una cellula.

La durata del ciclo e dei suoi periodi è di 10-50 ore, a seconda del tipo di cellule, della loro età, ecc. I periodi G 1 e G 2 sono quelli più variabili nel tempo.

Mitosi

La mitosi è una divisione indiretta, il modo principale di dividere le cellule eucariotiche.

Senso biologico:

Distribuzione rigorosamente identica dei cromosomi tra le cellule figlie, che garantisce la formazione di cellule geneticamente equivalenti e mantiene la continuità in un numero di generazioni cellulari;

La divisione mitotica è alla base di tutte le forme di riproduzione negli organismi unicellulari e multicellulari;

La divisione mitotica è alla base della crescita degli organismi.

La duplicazione dei cromosomi avviene in interfase. I cromosomi già raddoppiati entrano nella mitosi.

Fasi della mitosi:

1. Profase:

Condensazione (spiralizzazione) di cromosomi accoppiati (di conseguenza, diventano visibili). Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi;

Inizia la formazione del fuso.

2. Prometafase:

distruzione dell'involucro nucleare;

inizia il movimento dei cromosomi, i loro centromeri entrano in contatto con i microtubuli del fuso di divisione, i poli continuano a divergere l'uno dall'altro;

Alla fine della fase si forma un fuso di fissione.

3. Metafase:

Si forma una piastra metafase, i cromosomi si trovano sull'equatore sullo stesso piano.

4. Anafase:

La connessione nella regione del centromero viene distrutta e i cromosomi vengono divisi, i cromatidi (metà dei cromosomi) divergono ai poli della cellula con l'aiuto dei fili del fuso di divisione.

5. Telofase:

Distruzione del fuso di fissione

la formazione di involucri nucleari attorno a due gruppi di cromosomi

decondensazione dei cromosomi;

formazione dei nuclei figli.

Di conseguenza, si formano due cellule figlie, identiche alla cellula madre.

Meiosi

La meiosi è un metodo di divisione cellulare, che si traduce in una riduzione (diminuzione) della metà del numero di cromosomi e nella transizione delle cellule dallo stato diploide a quello aploide. Si verifica dopo la replicazione del DNA. Il ripristino della ploidia avviene come risultato del processo sessuale.

Senso biologico:

Fornisce una ricombinazione casuale e indipendente dei geni, avvenuta a causa dell'incrocio - scambio di sezioni di cromosomi omologhi;

mantenere la costanza del cariotipo in un numero di generazioni;

È il meccanismo più importante di ereditarietà e variabilità.

La meiosi non è identica alla gametogenesi. La gametogenesi è la formazione di gameti specializzati da cellule staminali indifferenziate.

In alcuni gruppi di organismi viventi (piante vascolari, funghi), la meiosi precede la gametogenesi e, di regola, è separata da essa da un periodo di tempo significativo. In altri gruppi di organismi, la meiosi è associata alla gametogenesi, ma questi processi non sono del tutto identici, poiché gli spermatozoi maturano dopo il completamento della meiosi e gli ovociti prima che sia completata.

A seconda della posizione nel ciclo vitale dell'organismo, esistono tre tipi principali di meiosi:

1. Zigoso (molti funghi e alghe). Avviene nello zigote, subito dopo la fecondazione, e porta alla formazione di un micelio aploide o tallo, e quindi di spore e gameti.

2. Gametico (tutti gli animali multicellulari e un certo numero di piante inferiori). Si verifica negli organi genitali e porta alla formazione di gameti.

3. Spore (piante superiori). Si verifica prima della fioritura e porta alla formazione di un gametofito aploide, in cui successivamente si formano i gameti.

fasi della meiosi.

La meiosi consiste di due divisioni consecutive.

Divisione uno:

1. La profase 1 è complessa ed estesa nel tempo. Ci sono cinque fasi:

Leptotena: condensazione dei cromosomi;

Zigotene - coniugazione di cromosomi omologhi con formazione di strutture dette bivalenti;

Pachitene - incrocio (scambio di sezioni di cromosomi omologhi);

Diploten: possono verificarsi processi di decondensazione parziale dei cromosomi, di trascrizione e di traduzione;

Diacinesi: massima condensazione dei cromosomi, cessazione dei processi di sintesi, distruzione dell'involucro nucleare, i cromosomi sono interconnessi.

2. Metafase 1: la formazione di una placca metafase.

3. Anafase 1 - i bivalenti si dividono e i cromosomi divergono verso i poli (interi cromosomi divergono, non i cromatidi, come nella mitosi).

4. Telofase 1 - despiralizzazione dei cromosomi e comparsa dell'involucro nucleare.

La seconda divisione segue la prima, non esiste la fase S, avviene senza sintesi del DNA, e quindi, durante la seconda divisione, la quantità di DNA viene dimezzata. Si formano cellule con un corredo cromosomico aploide.

1. Profase 2: condensazione dei cromosomi, distruzione dell'involucro nucleare, formazione del fuso di fissione.

2. Metafase 2: la formazione di una placca metafase. I cromosomi sono costituiti da due cromatidi.

3. Anafase 2: i cromosomi si dividono e divergono verso i poli.

4. Telofase 2 - despiralizzazione dei cromosomi, aspetto della membrana nucleare.

Di conseguenza, da una cellula diploide si formano quattro cellule aploidi.

Due divisioni della meiosi sono accompagnate da una riduzione del numero di cromosomi. Allo stesso tempo, i cromosomi omologhi divergono in alcuni bivalenti durante la prima divisione e i cromatidi in altri. Nella seconda divisione, invece, nei primi bivalenti i cromatidi divergono, e nei secondi i cromosomi omologhi, quindi è errato chiamare una divisione riduzione e la seconda equazionale.

Domande per l'autocontrollo:

1. Quali metodi di divisione cellulare conosci?

2. Cos'è un set cromosomico?

3. In quali fasi consiste il ciclo vitale della cellula? Quali eventi si svolgono in ogni fase?

4. Cos'è la mitosi? Qual è il significato biologico della mitosi?

5. Quali tipi di meiosi conosci?

6. Cos'è la meiosi? Qual è il significato biologico della meiosi?

Ciclo di vita cellulare- il periodo di esistenza della cellula dal momento in cui si verifica la divisione della cellula madre fino alla propria divisione o morte. Una cellula nella sua vita attraversa diversi stati: la fase di crescita e le fasi di preparazione alla divisione e alla scissione. Il processo di divisione cellulare è preceduto dall'interfase (la fase tra le divisioni cellulari; riposo relativo, quando si verificano gli eventi più importanti della vita cellulare: trascrizione, traduzione e replicazione), che consiste di tre fasi: presintetica (G1), sintetica (S ), postsintetico (G2). Costituisce il 90% dell'intero ciclo cellulare. La fase di sintesi e crescita proteica (G1) inizia immediatamente dopo la divisione stessa. Il periodo più lungo di interfase, la cui durata nelle cellule va da 10 ore a diversi giorni. Qui si completa la formazione del nucleolo; le proteine ​​e l'RNA vengono sintetizzati intensamente, la massa cellulare aumenta. La cellula in questa fase ha un insieme diploide di cromosomi, ciascuno dei quali contiene una molecola di DNA (2n2c). Dopo aver accumulato le sostanze necessarie e ripristinato le loro dimensioni, e talvolta senza modificare le dimensioni dopo la divisione precedente, le cellule iniziano a prepararsi per la divisione successiva. Questa fase è chiamata fase S, la fase della sintesi del DNA e della duplicazione dei cromosomi. La durata del periodo S varia da pochi minuti nei batteri a 6-12 ore nelle cellule dei mammiferi. Durante questo periodo si verifica l'evento principale dell'interfase: la replicazione, il raddoppio del DNA. Ogni cromosoma diventa bicromatidico e il numero di cromosomi non cambia (2n4c). Parallelamente, avviene la sintesi di proteine ​​coinvolte nella condensazione (impaccamento) dei cromosomi durante la loro spiralizzazione. Successivamente, la cellula entra nella fase G2: la fase di preparazione alla mitosi, vengono sintetizzate le proteine, gli enzimi necessari per la divisione cellulare e inizia la spiralizzazione dei cromosomi.
Mitosi- divisione del nucleo cellulare, a seguito della quale i nuclei delle cellule figlie contengono lo stesso numero di cromosomi del genitore. I cromosomi passano in una forma compatta di cromosomi mitotici, si forma un fuso di fissione, che è coinvolto nel trasferimento dei cromosomi quando i cromosomi divergono ai poli opposti della cellula e dividono il corpo cellulare (citocinesi). Significato biologico della mitosi: numero uguale di cromosomi nelle cellule figlie e madri; i loro geni contengono informazioni ereditarie completamente identiche, mentre avviene l'esatta trasmissione delle informazioni ereditarie dai genitori alla prole. La mitosi prevede la rigenerazione delle parti perse e la sostituzione delle cellule negli organismi multicellulari, la base della riproduzione vegetativa. La durata della mitosi varia notevolmente nei diversi organismi e tessuti. Il ciclo cellulare più comune avviene entro 18-20 ore.Le cellule epiteliali duodenali si dividono ogni 11 ore, quelle magre - 19 ore, quelle della cornea - dopo 3 giorni. La durata delle fasi dipende dal tipo di tessuti, dallo stato del corpo e da fattori esterni. La prima e l'ultima fase sono le più lunghe.
fasi della mitosi. La prima fase della mitosi è la profase, seguita dalla metafase, dall'anafase e dalla telofase, che culmina nella divisione cellulare, la citocinesi.
Nella profase il nucleolo scompare, i cromosomi si spiralizzano e la membrana nucleare si frammenta. Il fuso divisorio si forma con la partecipazione dei centrioli, da cui partono i fili del fuso divisorio. Nei cromosomi, i centromeri formano strutture speciali: i cinetocori, che assicurano il legame del cromosoma ai fili del fuso. Sono attaccati a un gruppo speciale di filamenti del cinetocore. Di conseguenza, sorgono due forze dirette opposte che portano il cromosoma sul piano equatoriale. I movimenti casuali dei cromosomi e il loro orientamento finale casuale forniscono una distribuzione casuale dei cromatidi tra le cellule figlie, così importante nella meiosi.
Metafase (2p4s). I cromosomi si trovano sullo stesso piano (piastra metafase). Per l'orientamento dei cromosomi perpendicolari all'asse del fuso mitotico e la loro posizione ad uguale distanza dai suoi poli, sono responsabili i filamenti del cinetocore (vai ai poli opposti del fuso). La metafase termina con la separazione dei due cinetocori di ciascun cromosoma.
Nell'anafase (4p4s) (la durata della fase è di diversi minuti), i cromosomi si dividono (i cromatidi fratelli si separano nel punto della loro connessione nel centromero), ciascun cromatide inizia a spostarsi verso i corrispondenti poli del fuso a causa dell'accorciamento dei poli filamenti del cinetocore. Parallelamente, i filamenti del fuso mitotico si allungano e i due poli del fuso divergono ulteriormente. I cromatidi si trasformano in due cromosomi figli separati e indipendenti.
La telofase (2p2c) inizia con l'arresto degli insiemi diploidi cromosomici separati (telofase iniziale) e termina con l'inizio della ricostruzione di un nuovo nucleo interfase (telofase tardiva) e la divisione della cellula originale in due cellule figlie (citocinesi). . All'inizio della telofase, i cromosomi iniziano a decondensarsi e ad aumentare di volume, il fuso di divisione scompare. Nei punti di contatto con le vescicole della membrana del citoplasma si forma un nuovo involucro nucleare. Dopo la chiusura della membrana nucleare inizia la formazione di nuovi nucleoli. Il processo di divisione del citoplasma - citocinesi, avviene sotto l'azione di un anello contrattile, costituito da filamenti di actina.
Quasi tutti gli organismi eucarioti presentano la cosiddetta fissione nucleare diretta o amitosi. Durante l'amitosi non si verifica condensazione dei cromosomi e non si forma alcun fuso di fissione e il nucleo viene diviso per costrizione o frammentazione, rimanendo nello stato interfase. In questo caso, il materiale genetico viene distribuito tra i nuclei figli in modo casuale. Dopo l'amitosi, le cellule non sono in grado di iniziare la divisione mitotica e di solito muoiono subito dopo. L'amitosi è caratteristica delle cellule che stanno completando il loro sviluppo: cellule epiteliali morenti, cellule follicolari ovariche, ecc. L'amitosi si verifica nei processi patologici: infiammazione, crescita maligna, ecc.

Il ciclo vitale di una cellula comprende l'inizio della sua formazione e la fine della sua esistenza come unità indipendente. Cominciamo dal fatto che una cellula appare durante la divisione della sua cellula madre e termina la sua esistenza a causa della successiva divisione o morte.

Il ciclo vitale di una cellula è costituito da interfase e mitosi. È in questo periodo che il periodo in esame equivale a quello cellulare.

Ciclo vitale della cellula: interfase

Questo è il periodo tra due divisioni cellulari mitotiche. La riproduzione dei cromosomi procede in modo simile alla duplicazione (replicazione semi-conservativa) delle molecole di DNA. Nell'interfase, il nucleo cellulare è circondato da una speciale membrana a due membrane, i cromosomi non sono attorcigliati e sono invisibili alla normale microscopia ottica.

Durante la colorazione e il fissaggio delle cellule si verifica un accumulo di una sostanza fortemente colorata, la cromatina. Vale la pena notare che il citoplasma contiene tutti gli organelli necessari. Ciò garantisce la piena esistenza della cellula.

Nel ciclo di vita di una cellula, l'interfase è accompagnata da tre periodi. Consideriamo ciascuno di essi in modo più dettagliato.

Periodi del ciclo di vita cellulare (interfasi)

Si chiama il primo resinetico. Il risultato della mitosi precedente è un aumento del numero di cellule. Qui procede la trascrizione delle molecole di RNA (informative) appena prodotte e le molecole dell'RNA rimanente vengono sistematizzate, le proteine ​​vengono sintetizzate nel nucleo e nel citoplasma. Alcune sostanze del citoplasma vengono progressivamente scomposte con la formazione di ATP, le sue molecole sono dotate di legami macroergici, trasferiscono energia dove non basta. In questo caso la cellula aumenta, raggiungendo le dimensioni della madre. Questo periodo dura a lungo per le cellule specializzate, durante il quale svolgono le loro funzioni speciali.

Il secondo periodo è noto come sintetico(sintesi del DNA). Il suo blocco può portare all'arresto dell'intero ciclo. È qui che avviene la replicazione delle molecole di DNA e la sintesi delle proteine ​​coinvolte nella formazione dei cromosomi.

Le molecole di DNA iniziano a legarsi alle molecole proteiche, a seguito delle quali i cromosomi si ispessiscono. Allo stesso tempo, si osserva la riproduzione dei centrioli, di conseguenza ne compaiono 2 paia. Il nuovo centriolo in tutte le coppie è posizionato rispetto a quello vecchio con un angolo di 90°. Successivamente, ciascuna coppia durante la mitosi successiva si allontana verso i poli cellulari.

Il periodo sintetico è caratterizzato sia da una maggiore sintesi del DNA che da un brusco salto nella formazione di molecole di RNA, nonché di proteine ​​nelle cellule.

Terzo periodo - postsintetico. È caratterizzato dalla presenza di preparazione cellulare per la successiva divisione (mitotica). Questo periodo dura, di regola, sempre meno di altri. A volte cade del tutto.

Durata del tempo di generazione

In altre parole, questo è quanto dura il ciclo vitale di una cellula. La durata del tempo di generazione, così come i singoli periodi, assume valori diversi per celle diverse. Questo può essere visto dalla tabella qui sotto.

Periodo				Tempo di generazione	Tipo di popolazione cellulare
periodo presintetico dell'interfase	periodo interfase sintetico	periodo postsintetico dell'interfase	mitosi
					epitelio cutaneo
					duodeno
					intestino tenue
					cellule epatiche di un animale di 3 settimane

Quindi, il ciclo di vita cellulare più breve è quello cambiale. Succede che il terzo periodo cade completamente: quello postsintetico. Ad esempio, in un ratto di 3 settimane, nelle cellule del fegato diminuisce a mezz'ora, mentre la durata del tempo di generazione è di 21,5 ore.La durata del periodo sintetico è la più stabile.

In altre situazioni, nel primo periodo (presintetico), la cellula accumula proprietà per l'attuazione di funzioni specifiche, ciò è dovuto al fatto che la sua struttura diventa più complessa. Se la specializzazione non è andata troppo oltre, può percorrere l'intero ciclo di vita della cellula con la formazione di 2 nuove cellule in mitosi. In questa situazione, il primo periodo può aumentare in modo significativo. Ad esempio, nelle cellule dell'epitelio cutaneo di un topo, il tempo di generazione, vale a dire 585,6 ore, cade sul primo periodo - presintetico, e nelle cellule del periostio di un cucciolo di ratto - 102 ore su 114.

La parte principale di questo tempo è chiamata periodo G0: questa è l'implementazione di una funzione cellulare specifica e intensiva. Molte cellule del fegato si trovano in questo periodo e per questo perdono la capacità di mitosi.

Se una parte del fegato viene rimossa, la maggior parte delle sue cellule proseguirà la vita piena, prima del periodo sintetico, poi del periodo postsintetico e alla fine del processo mitotico. Pertanto, per vari tipi di popolazioni cellulari, la reversibilità di tale periodo G0 è già stata dimostrata. In altre situazioni, il grado di specializzazione aumenta così tanto che in condizioni tipiche le cellule non possono più dividersi mitoticamente. Occasionalmente in essi si verifica l'endoriproduzione. In alcuni, si ripete più di una volta, i cromosomi si ispessiscono così tanto che possono essere visti con un normale microscopio ottico.

Pertanto, abbiamo appreso che nel ciclo di vita di una cellula, l'interfase è accompagnata da tre periodi: presintetico, sintetico e postsintetico.

divisione cellulare

È alla base della riproduzione, della rigenerazione, della trasmissione delle informazioni ereditarie, dello sviluppo. La cellula stessa esiste solo nel periodo intermedio tra le divisioni.

Ciclo di vita (divisione cellulare) - il periodo di esistenza dell'unità in questione (inizia dal momento della sua comparsa attraverso la divisione della cellula madre), compresa la divisione stessa. Finisce con la propria divisione o morte.

Fasi del ciclo cellulare

Ce ne sono solo sei. Sono note le seguenti fasi del ciclo di vita cellulare:

La durata del ciclo di vita, così come il numero di fasi in esso contenute, ogni cellula ha il suo. Quindi, nel tessuto nervoso, le cellule alla fine del periodo embrionale iniziale smettono di dividersi, quindi funzionano solo per tutta la vita dell'organismo stesso e successivamente muoiono. Ma le cellule dell'embrione nella fase di frantumazione completano prima 1 divisione e poi immediatamente, bypassando le fasi rimanenti, procedono a quella successiva.

Metodi di divisione cellulare

Su due soli:

1. Mitosiè la divisione cellulare indiretta.
2. Meiosi- questo è caratteristico di una fase come la maturazione delle cellule germinali, la divisione.

Ora impareremo di più su ciò che costituisce il ciclo di vita di una cellula: la mitosi.

Divisione cellulare indiretta

La mitosi è la divisione indiretta delle cellule somatiche. Questo è un processo continuo, il cui risultato è prima il raddoppio, poi la stessa distribuzione tra le cellule figlie del materiale ereditario.

Significato biologico della divisione cellulare indiretta

È il seguente:

1. Il risultato della mitosi è la formazione di due cellule, ciascuna contenente lo stesso numero di cromosomi della madre. I loro cromosomi sono formati dall'esatta replicazione del DNA materno, per cui i geni delle cellule figlie contengono identiche informazioni ereditarie. Sono geneticamente identici alla cellula madre. Quindi, possiamo dire che la mitosi garantisce l'identità della trasmissione delle informazioni ereditarie alle cellule figlie dalla madre.

2. Il risultato della mitosi è un certo numero di cellule nell'organismo corrispondente: questo è uno dei meccanismi di crescita più importanti.

3. Un gran numero di animali e piante si riproducono precisamente asessualmente attraverso la divisione cellulare mitotica, quindi la mitosi costituisce la base della riproduzione vegetativa.

4. È la mitosi che fornisce la completa rigenerazione delle parti perse, nonché la sostituzione cellulare, che avviene in una certa misura in qualsiasi organismo multicellulare.

Pertanto, si è saputo che il ciclo vitale di una cellula somatica consiste in mitosi e interfase.

Meccanismo della mitosi

La divisione del citoplasma e del nucleo sono 2 processi indipendenti che procedono continuamente, in sequenza. Ma per comodità di studiare gli eventi che si verificano durante il periodo di divisione, viene distinto artificialmente in 4 fasi: pro-, meta-, ana-, telofase. La loro durata varia a seconda del tipo di tessuto, di fattori esterni, dello stato fisiologico. I più lunghi sono il primo e l'ultimo.

Profase

C'è un notevole aumento nel nucleo. Come risultato della spiralizzazione, si verificano la compattazione e l'accorciamento dei cromosomi. Nella profase successiva la struttura dei cromosomi è già chiaramente visibile: 2 cromatidi, collegati da un centromero. Inizia il movimento dei cromosomi verso l'equatore della cellula.

Dal materiale citoplasmatico nella profase (tardiva) si forma un fuso divisorio, che si forma con la partecipazione dei centrioli (nelle cellule animali, in un numero di piante inferiori) o senza di essi (cellule di alcuni protozoi, piante superiori). Successivamente dai centrioli iniziano a comparire filamenti del fuso di 2 tipi e più precisamente:

• supporto, che collega i poli delle cellule;
• cromosomici (tirando), che si incrociano in metafase con i centromeri cromosomici.

Al termine di questa fase, la membrana nucleare scompare e i cromosomi si trovano liberamente nel citoplasma. Di solito il nucleo scompare un po' prima.

metafase

Il suo inizio è la scomparsa dell'involucro nucleare. I cromosomi si allineano dapprima sul piano equatoriale, formando la placca metafasica. In questo caso i centromeri cromosomici si trovano rigorosamente sul piano equatoriale. Le fibre del fuso si attaccano ai centromeri cromosomici e alcune di esse passano da un polo all'altro senza essere attaccate.

Anafase

Il suo inizio è la divisione dei centromeri dei cromosomi. Di conseguenza, i cromatidi vengono trasformati in due cromosomi figli separati. Inoltre, questi ultimi iniziano a divergere verso i poli cellulari. Di regola, in questo momento assumono una speciale forma a V. Questa divergenza viene effettuata accelerando le filettature del mandrino. Allo stesso tempo, i fili di supporto vengono allungati, con conseguente distanza dei poli l'uno dall'altro.

Telofase

Qui i cromosomi si riuniscono ai poli cellulari, poi si dispiralizzano. Successivamente, il fuso di divisione viene distrutto. L'involucro nucleare delle cellule figlie si forma attorno ai cromosomi. Questo completa la cariocinesi, seguita dalla citocinesi.

Meccanismi di ingresso del virus nella cellula

Ce ne sono solo due:

1. Per fusione del supercapside virale e della membrana cellulare. Di conseguenza, il nucleocapside viene rilasciato nel citoplasma. Successivamente si osserva la realizzazione delle proprietà del genoma del virus.

2. Attraverso la pinocitosi (endocitosi mediata dai recettori). Qui il virus si lega al sito della fossa delimitata con recettori (specifici). Quest'ultimo si gonfia nella cellula e poi si trasforma nella cosiddetta vescicola bordata. Questo, a sua volta, contiene il virione inghiottito, che si fonde con una vescicola intermedia temporanea chiamata endosoma.

Replicazione intracellulare del virus

Dopo essere entrato nella cellula, il genoma del virus subordina completamente la sua vita ai propri interessi. Attraverso il sistema di sintesi proteica della cellula e i suoi sistemi di generazione di energia, incarna la propria riproduzione, sacrificando, di regola, la vita della cellula.

La figura seguente mostra il ciclo di vita di un virus in una cellula ospite (foreste Semliki - un rappresentante del genere Alphvirus). Il suo genoma è rappresentato da RNA positivo non frammentato a filamento singolo. Lì, il virione è dotato di un supercapside, che consiste in un doppio strato lipidico. Attraverso di esso passano circa 240 copie di numerosi complessi glicoproteici. Il ciclo di vita virale inizia con il suo assorbimento sulla membrana della cellula ospite, dove si lega a un recettore proteico. La penetrazione nella cellula avviene attraverso la pinocitosi.

Conclusione

L'articolo considerava il ciclo vitale di una cellula, ne venivano descritte le fasi. È descritto in dettaglio su ciascun periodo dell'interfase.

Ciclo di vita cellulare, O ciclo cellulare, è il periodo di tempo durante il quale esiste come unità, cioè il periodo della vita della cellula. Dura dal momento in cui appare la cellula a seguito della divisione della madre e fino alla fine della divisione stessa, quando si "divide" in due figlie.

Ci sono momenti in cui la cellula non si divide. Quindi il suo ciclo vitale è il periodo che va dall'apparizione della cellula alla morte. Di solito le gabbie di parecchi tessuti di organismi multicellulari non si dividono. Ad esempio, le cellule nervose e i globuli rossi.

È consuetudine nel ciclo vitale delle cellule eucariotiche distinguere un numero di periodi o fasi specifici. Sono caratteristici di tutte le cellule in divisione. Le fasi si chiamano G 1 , S, G 2 , M. Dalla fase G 1 una cellula può passare alla fase G 0, rimanendo nella quale non si divide e in molti casi si differenzia. Allo stesso tempo, alcune cellule possono ritornare da G 0 a G 1 e attraversare tutte le fasi del ciclo cellulare.

Le lettere nelle abbreviazioni di fase sono le prime lettere delle parole inglesi: gap (gap), sintesi (sintesi), mitosi (mitosi).

Le celle sono illuminate con un indicatore fluorescente rosso nella fase G1. Le restanti fasi del ciclo cellulare sono verdi.

Periodo G 1 - presintetico– inizia non appena appare la cella. In questo momento è di dimensioni più piccole della madre, ha poche sostanze, il numero di organelli non è sufficiente. Pertanto, in G 1 avviene la crescita cellulare, la sintesi dell'RNA, delle proteine ​​e la costruzione degli organelli. Solitamente G 1 è la fase più lunga del ciclo di vita cellulare.

S - periodo sintetico. La sua caratteristica distintiva più importante è la duplicazione del DNA replica. Ogni cromosoma diventa composto da due cromatidi. Durante questo periodo, i cromosomi sono ancora despiralizzati. Nei cromosomi, oltre al DNA, sono presenti molte proteine ​​istoniche. Pertanto, nella fase S, gli istoni vengono sintetizzati in grandi quantità.

IN periodo postsintetico - G 2 La cellula si prepara alla divisione, solitamente mediante mitosi. La cellula continua a crescere, la sintesi di ATP è attiva, i centrioli possono raddoppiare.

Successivamente, entra la cella fase di divisione cellulare - M. È qui che avviene la divisione del nucleo cellulare. mitosi seguita dalla divisione del citoplasma citocinesi. Il completamento della citocinesi segna la fine del ciclo di vita di una determinata cellula e l'inizio di due nuovi cicli cellulari.

Fase G0 a volte indicato come il periodo di "riposo" della cellula. La cellula "lascia" il ciclo normale. Durante questo periodo, la cellula può iniziare a differenziarsi e non tornare mai al ciclo normale. La fase G0 può includere anche cellule senescenti.

Il passaggio ad ogni fase successiva del ciclo è controllato da speciali meccanismi cellulari, i cosiddetti checkpoint - posti di blocco. Affinché possa iniziare la fase successiva, nella cellula tutto deve essere pronto, il DNA non deve contenere errori grossolani, ecc.

Le fasi G 0 , G 1 , S, G 2 insieme si formano interfase - I.

Nascita. Il punto di partenza nella vita di qualsiasi cellula (ad eccezione della cellula sessuale, che è caratterizzata dalla meiosi) è la divisione della cellula madre con la formazione di due cellule figlie identiche - mitosi ( divisione indiretta DIAPOSITIVA 18(dal greco mito- un filo). Durante la mitosi, il compito principale della cellula madre è trasferire equamente l'equivalente in termini quantitativi e qualitativi materiale genetico cellule figlie.

Durante la mitosi, il volume e la qualità delle informazioni ereditarie originali vengono completamente preservati. Il successo della mitosi non dipende dal numero di cromosomi nelle cellule. Pertanto, è la mitosi la base dello sviluppo individuale degli organismi multicellulari. Inoltre, la mitosi è la base citologica della riproduzione vegetativa nei funghi e nelle piante e della riproduzione asessuata negli animali. Questo è significato biologico della mitosi.

Viene chiamato l'intervallo tra il completamento della mitosi nella cellula madre e il completamento della mitosi nella cellula figlia ciclo cellulare. Il ciclo cellulare completo comprende interfase E mitosi propriamente detta. A sua volta, la mitosi stessa include mitosi(fissione del nucleo) e citocinesi(divisione del citoplasma).

Interfaseè il periodo tra due divisioni cellulari. In interfase il nucleo è compatto, non ha struttura pronunciata, i nucleoli sono ben visibili; Nella maggior parte dei casi i cromosomi non sono visibili. L'interfase comprende tre fasi: presintetica (indicata dal simbolo G1- "ji-one"), sintetico ( S- "es") e postsintetico ( G2- "ji-due").

SU fase presintetica Ogni cromosoma è basato su una molecola di DNA a doppio filamento. La quantità di DNA in una cellula diploide in questa fase è indicata dal simbolo 2s . La cellula sta crescendo attivamente.

SU fase sintetica Avviene la replicazione del DNA. Parallelamente, i centrioli (se presenti) vengono raddoppiati.

Al termine dell'interfase i processi di sintesi si fermano. Inizia il prossimo mitosi, che prevede una serie di fasi: profase, metafase, anafase E telofase.

Profase – prima fase della mitosi. I cromosomi si spiralizzano e diventano visibili al microscopio ottico sotto forma di sottili filamenti. Alla fine della profase i nucleoli scompaiono, l’involucro nucleare si rompe e i cromosomi emergono nel citoplasma.

metafase. Formato apparato mitotico, che include fuso di fissione(fuso di acromatina) e centrioli o altri centri organizzatori dei microtubuli. I cromosomi si trovano nel piano equatoriale della cellula, formandosi piastra metafasica.

Nella metafase i cromosomi sono massimamente spiralizzati. Ogni cromosoma è formato da due subunità longitudinali cromatidi. Entrambi i cromatidi sono completamente identici. Ogni cromatide è basato su una molecola di DNA. Le estremità dei cromatidi sono chiamate telomeri. I cromatidi sono collegati tra loro nella regione della costrizione primaria, chiamata centromero.

Anafase. I cromosomi sono divisi in cromatidi. Da questo momento in poi, ciascun cromatide diventa un cromosoma monocromatico indipendente, basato su una molecola di DNA. I cromosomi monocromatici nei gruppi anafase divergono verso i poli della cellula.

Telofase. Il fuso della divisione è distrutto. I cromosomi ai poli della cellula vengono despiralizzati e attorno a loro si formano involucri nucleari. Nella cellula si formano due nuclei, geneticamente identici al nucleo originale. Il contenuto di DNA nei nuclei figli diventa uguale 2c .

La telofase (la fine della cariocinesi) è accompagnata da citocinesi. Nella citocinesi avviene la separazione del citoplasma e la formazione delle membrane delle cellule figlie. Negli animali, la citocinesi avviene mediante legatura cellulare. Nelle piante la citocinesi avviene diversamente: nel piano equatoriale si formano vescicole che si fondono per formare due membrane parallele. Questo completa la mitosi e inizia la successiva interfase.

Così, La mitosi produce due cellule con set cromosomici identici.

La meiosi è un modo speciale di dividere le cellule eucariotiche, in cui il numero originale di cromosomi è dimezzato (dal greco antico. " mayon" - meno - e da " meiosi" - diminuire).

Viene chiamato il numero iniziale di cromosomi in una cellula che entra nella meiosi diploide (2N). Viene chiamato il numero di cromosomi nelle cellule formate durante la meiosi aploide (N).

La meiosi consiste in due divisioni cellulari consecutive, rispettivamente chiamate meiosi I E meiosi II. Nella prima divisione il numero dei cromosomi viene dimezzato, così viene chiamato riduzione. Nella seconda divisione il numero dei cromosomi non cambia; è per questo che si chiama equazionale(equalizzazione).

Interfase premeiotica differisce dalla solita interfase in quanto il processo di replicazione del DNA non raggiunge la fine: circa lo 0,2 ... 0,4% del DNA rimane non raddoppiato. Tuttavia, in generale, si può considerare che in una cellula diploide (2 N) Il contenuto di DNA è 4 Con. In presenza di centrioli avviene il loro raddoppio. Pertanto, nella cellula ci sono due diplosomi, ciascuno dei quali contiene una coppia di centrioli.

prima divisione della meiosi(riduzione, O meiosi I)(Diapositiva 20)

L'essenza della divisione di riduzione è ridurre della metà il numero di cromosomi: dalla cellula diploide originale si formano due cellule aploidi con due cromosomi cromatidici (ogni cromosoma comprende 2 cromatidi).

Profase I(profase della prima divisione) comprende una serie di fasi.

Leptoteni(fase di fili sottili). I cromosomi sono visibili al microscopio ottico come una palla di filamenti sottili.

Zigote(fase di unione dei thread). sta succedendo coniugazione dei cromosomi omologhi(dal lat. coniugazione- connessione, abbinamento, fusione temporanea). cromosomi omologhi(o omologhi) sono cromosomi accoppiati che sono morfologicamente e geneticamente simili tra loro. Come risultato della coniugazione, bivalenti. Un bivalente è un complesso relativamente stabile di due cromosomi omologhi. Gli omologhi sono tenuti insieme dalle proteine complessi sinaptonemici. Il numero di bivalenti è uguale al numero aploide dei cromosomi. Altrimenti si chiamano bivalenti tetradi, poiché ogni bivalente contiene 4 cromatidi.

Pachitene(stadio dei filamenti spessi). I cromosomi si spiralizzano, la loro eterogeneità longitudinale è chiaramente visibile. La replicazione del DNA è completata. fine attraversando Incrocio di cromosomi, a seguito del quale si scambiano sezioni di cromatidi.

Diploten(fase a doppio filamento). I cromosomi omologhi nei bivalenti si respingono a vicenda. Sono collegati in punti separati, che vengono chiamati chiasma(dalle antiche lettere greche χ - "chi").

diacinesia(stadio di divergenza dei bivalenti). I chiasmi si spostano nelle regioni telomeriche dei cromosomi. I bivalenti si trovano alla periferia del nucleo. Alla fine della profase I, la membrana nucleare viene distrutta ed i bivalenti entrano nel citoplasma.

Metafase I(metafase della prima divisione). Si forma il fuso. I bivalenti si spostano sul piano equatoriale della cellula e si forma una placca metafasica di bivalenti.

Anafase I(anafase della prima divisione). I cromosomi omologhi che compongono ciascun bivalente si separano e ciascun cromosoma si sposta verso il polo più vicino della cellula. La separazione dei cromosomi in cromatidi non avviene.

Telofase I(telofase della prima divisione). I cromosomi omologhi bicromatici divergono completamente ai poli della cellula. Normalmente, ciascuna cellula figlia riceve un cromosoma omologo da ciascuna coppia di omologhi. Due aploide nuclei che contengono la metà dei cromosomi del nucleo della cellula diploide originale. Ogni nucleo aploide contiene un solo corredo cromosomico, cioè ogni cromosoma è rappresentato da un solo omologo. Il contenuto di DNA nelle cellule figlie è 2 Con.

Nella maggior parte dei casi (ma non sempre) la telofase I è accompagnata da citocinesi.

Dopo la prima divisione della meiosi, intercinesi breve intervallo tra due divisioni meiotiche. L'intercinesi differisce dall'interfase in quanto non si verificano la replicazione del DNA, la duplicazione dei cromosomi e la duplicazione dei centrioli: questi processi si sono verificati nell'interfase premeiotica e, parzialmente, nella profase I.

Seconda divisione della meiosi(equazionale, O meiosi II)

Durante la seconda divisione della meiosi non vi è alcuna diminuzione del numero dei cromosomi. L'essenza della divisione equazionale è la formazione di quattro cellule aploidi con cromosomi a singolo cromatide (ogni cromosoma include un cromatide).

Profase II(profase della seconda divisione). Non differisce significativamente dalla profase della mitosi. I cromosomi sono visibili al microscopio ottico come filamenti sottili. In ciascuna delle cellule figlie si forma un fuso di divisione.

Metafase II(metafase della seconda divisione). I cromosomi si trovano nei piani equatoriali delle cellule aploidi indipendentemente l'uno dall'altro. Questi piani equatoriali possono essere paralleli tra loro o reciprocamente perpendicolari.

Anafase II(anafase della seconda divisione). I cromosomi si separano in cromatidi (come nella mitosi). I cromosomi monocromatici risultanti come parte dei gruppi anafase si spostano verso i poli delle cellule.

Telofase II(telofase della seconda divisione). I cromosomi a singolo cromatide si sono completamente spostati verso i poli della cellula, si formano i nuclei. Il contenuto di DNA in ciascuna delle cellule diventa minimo e ammonta a 1 Con.

Pertanto, come risultato dello schema di meiosi descritto, da una cellula diploide si formano quattro cellule aploidi. L'ulteriore destino di queste cellule dipende dall'appartenenza tassonomica degli organismi, dal sesso dell'individuo e da una serie di altri fattori.

Tipi di meiosi. A zigote E meiosi delle spore le cellule aploidi risultanti danno origine a spore (zoospore). Questi tipi di meiosi sono caratteristici degli eucarioti inferiori, dei funghi e delle piante. La meiosi zigosa e sporale è strettamente correlata a sporogenesi. A meiosi gametica i gameti sono formati dalle cellule aploidi formate. Questo tipo di meiosi è caratteristico degli animali. La meiosi gametica è strettamente correlata a gametogenesi E fecondazione. Così, la meiosi è la base citologica della riproduzione sessuata e asessuata (spore)..

La differenza tra meiosi e mitosi. La caratteristica principale della meiosi è coniugazione(accoppiamento) cromosomi omologhi con la loro successiva divergenza in cellule diverse. Pertanto, nella prima divisione della meiosi, a causa della formazione di bivalenti, i cromosomi non monocromatici, ma bicromatici divergono ai poli della cellula. Di conseguenza, il numero di cromosomi viene dimezzato e le cellule aploidi si formano da una cellula diploide.

Il significato biologico della meiosi Consiste nel mantenere la costanza del numero di cromosomi in presenza del processo sessuale. Inoltre, a causa dell'incrocio, ri combinazione- l'emergere di nuove combinazioni di inclinazioni ereditarie nei cromosomi. Fornisce anche la meiosi variabilità combinatoria- l'emergere di nuove combinazioni di inclinazioni ereditarie durante l'ulteriore fecondazione.

Maturazione. Durante questo periodo c'è differenziazione cellule e diventando chiave sistemi enzimatici . La cellula si prepara a svolgere le funzioni previste dalla natura, attivando gradualmente il proprio metabolismo.

Funzionamento attivo. Intensità della reazione metabolismo e ad esso associato metabolismo energetico in questo momento sono al massimo.

Durante il periodo di funzionamento attivo, l'intensità del metabolismo nella cellula è massima

I processi nella cellula hanno lo scopo di garantire la costanza dell'ambiente interno e lo svolgimento di funzioni specifiche: un neurone riceve e trasmette un impulso nervoso, un eritrocita trasporta ossigeno e così via.

Scolorimento (invecchiamento). Questo processo è geneticamente programmato e, prima di tutto, si manifesta con una diminuzione della produzione e dell'attività degli enzimi nella cellula. Allo stesso tempo, le reazioni biochimiche rallentano, il metabolismo e il metabolismo energetico vengono inibiti. Il periodo di invecchiamento cellulare è caratterizzato da una diminuzione della produzione e dell'attività degli enzimi.

Le cellule senescenti, di regola, non hanno una quantità doppia di DNA, ma mantengono la vitalità e una certa attività metabolica per un certo tempo.

Morte cellulare naturale (apoptosi ). Sfortunatamente, il processo di morte naturale delle cellule non è ancora del tutto chiaro.

È noto che la sintesi proteica nella cellula si arresta a causa del blocco degli enzimi e se non ci sono proteine ​​non c'è vita. Morfologicamente, l'apoptosi è caratterizzata dalla distruzione del nucleo e del citoplasma. I “frammenti” della cellula morta vengono assorbiti ed elaborati da cellule speciali del sistema immunitario - fagociti . Ma le cellule possono anche morire sotto l'influenza di fattori casuali (meccanici, chimici e qualsiasi altro). In biologia si chiama morte accidentale delle cellule (così come dei tessuti, degli organi). necrosi . È importante che la morte cellulare naturale (apoptosi), a differenza della necrosi, non causi infiammazione nei tessuti circostanti.

L'apoptosi non causa infiammazione nei tessuti circostanti

Nel corpo, la morte cellulare programmata svolge la funzione opposta della mitosi e regola quindi il numero totale di cellule nel corpo. L'apoptosi svolge un ruolo importante nella difesa dell'organismo contro le infezioni virali. In particolare, l'immunodeficienza nell'infezione da HIV è determinata da disturbi nel controllo dell'apoptosi.