Ciclo di vita di una cellula. Caratteristiche dell'interfase

INTERFASE INTERFASE

(dal latino inter - between e greco phasis - aspetto), nelle cellule in divisione, parte del ciclo cellulare tra due mitosi successive; nelle cellule che hanno perso la capacità di dividersi (ad esempio i neuroni), il periodo che va dall'ultima mitosi alla morte della cellula. I. comprende anche l'uscita temporanea di una cellula dal ciclo (stato di riposo). In I. ci sono sintetici. processi associati sia alla preparazione delle cellule per la divisione sia alla garanzia della differenziazione delle cellule e delle loro prestazioni specifiche. funzioni dei tessuti. La durata di I., di norma, arriva fino al 90% del tempo dell'intero ciclo cellulare. Una caratteristica delle cellule interfase è lo stato desspiralizzato della cromatina (ad eccezione dei cromosomi politenici dei ditteri e di alcune piante, che persistono durante l'intero periodo). (vedi MITOSI) fig. all'art.

.(Fonte: "Dizionario enciclopedico biologico". Redattore capo M. S. Gilyarov; Comitato editoriale: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin e altri - 2a ed., corretta - M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)

Sinonimi:

Scopri cos'è "INTERFASE" in altri dizionari:

Interfase... Libro di consultazione del dizionario ortografico

- (dal latino inter between e fase) stadio del ciclo vitale cellulare compreso tra due successive divisioni mitotiche (vedi Mitosi)... Grande dizionario enciclopedico

INTERFASE, il periodo successivo alla divisione cellulare (MEIOSI o MITOSI), durante il quale il nucleo “riposa”. Il nucleo non si divide e prende la sua forma finale in ciascuna cellula figlia... Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

Sostantivo, numero di sinonimi: Fase 1 (45) Dizionario dei sinonimi ASIS. V.N. Trishin. 2013… Dizionario dei sinonimi

interfase- Lo stadio del ciclo cellulare tra due mitosi successive, la fase di riposo della cellula, ovvero lo stadio dall'ultima mitosi alla morte della cellula; in I. la cromatina è prevalentemente despiralizzata (a differenza dell'intercinesi); normalmente I. comprende due fasi cellulari... ... Guida del traduttore tecnico

Interfase- * interfase * fase di riposo o r. stadio 1. Lo stato della cellula durante i periodi tra le sue successive divisioni o mitosi (vedi), lo stadio di riposo. In questa fase, il metabolismo avviene senza globuli. segni evidenti di divisione cellulare. 2. Fase da... ... Genetica. Dizionario enciclopedico

- (dal latino inter e fase), lo stadio del ciclo vitale della cellula compreso tra due successive divisioni mitotiche (vedi Mitosi). * * * INTERFASE INTERFASE (dal latino inter between e fase (vedi FASE)), la fase del ciclo vitale della cellula compresa tra due... ... Dizionario enciclopedico

Il ciclo cellulare (o ciclo mitotico) è una sequenza coordinata e unidirezionale di eventi durante la quale una cellula attraversa sequenzialmente i suoi diversi periodi senza saltarli o tornare alle fasi precedenti. Il ciclo cellulare finisce... ... Wikipedia

- (lat. inter between + fase) altrimenti stadio interkinez del ciclo di vita cellulare tra due successive divisioni della mitosi. Nuovo dizionario di parole straniere. di EdwART, 2009. interfase (te), s, g. (... Dizionario delle parole straniere della lingua russa

Interfase interfase. Lo stadio del ciclo cellulare tra due mitosi successive, la fase di riposo della cellula, oppure lo stadio dall'ultima mitosi alla morte della cellula; in I. la cromatina è per lo più despiralizzata (a differenza dell'intercinesi ... ... Biologia molecolare e genetica. Dizionario.

L'interfase occupa almeno il 90% del ciclo di vita cellulare. Lei comprende tre periodi(Fig.27): postmitotico o presintetico (G 1), sintetico (S), premitotico o postsintetico (G 2).

Nel ciclo cellulare esistono i cosiddetti “punti di controllo”, il cui passaggio è possibile solo se le fasi precedenti vengono completate normalmente e non si verificano guasti. Esistono almeno quattro di questi punti: un punto nel periodo G1, un punto nel periodo S, un punto nel periodo G2 e un "punto di controllo dell'assemblaggio del fuso" nel periodo mitotico.

Periodo postmitotico. Il periodo postmitotico (presintetico, G 1) inizia dopo il completamento della divisione cellulare mitotica e dura da alcune ore a diversi giorni. È caratterizzato da un'intensa sintesi di proteine ​​e RNA, un aumento del numero di organelli mediante fissione o autoassemblaggio e, di conseguenza, crescita attiva, provocando il ripristino delle dimensioni normali delle cellule. Durante questo periodo vengono sintetizzate le cosiddette “proteine ​​trigger”, che sono attivatori del periodo S. Garantiscono che la cellula raggiunga una certa soglia (punto di restrizione R), dopo la quale la cellula entra nel periodo S(Fig. 28). Il controllo nel punto di transizione R limita la possibilità di proliferazione cellulare non regolata. Dopo aver superato il punto R, la cellula passa alla regolazione da parte di fattori interni, che ne garantiranno la divisione mitotica.

La cellula potrebbe non raggiungere il punto R ed uscire dal ciclo cellulare, entrando in un periodo di quiescenza riproduttiva (G0). Le ragioni di questa uscita possono essere: 1) la necessità di differenziare e svolgere funzioni specifiche; 2) la necessità di superare un periodo di condizioni sfavorevoli o di influenze ambientali dannose; 3) la necessità di ripristinare il DNA danneggiato. A partire dal periodo di dormienza riproduttiva (G0), alcune cellule possono ritornare al ciclo cellulare, mentre altre perdono questa capacità durante la differenziazione. A questo proposito, era necessario un momento sicuro per la conclusione del ciclo cellulare, che è diventato il punto R. Si presume che il meccanismo di regolazione della crescita cellulare, incluso uno specifico punto R, possa verificarsi a causa delle condizioni di vita o dell'interazione con altre cellule che richiedono la cessazione della divisione. Si dice che le cellule arrestate in questo stato quiescente siano entrate nella fase G0 del ciclo cellulare.

Periodo sintetico. Autoduplicazione del DNA. Il periodo sintetico (S) è caratterizzato dal raddoppio (replicazione) delle molecole di DNA, nonché dalla sintesi di proteine, principalmente istoni. Questi ultimi, entrando nel nucleo, partecipano all'impacchettamento del DNA appena sintetizzato in un filo nucleosomiale. Allo stesso tempo con raddoppiando la quantità di DNA si ottiene il raddoppio del numero di centrioli.

La capacità del DNA di riprodursi (autoreplicarsi) garantisce la riproduzione degli organismi viventi, lo sviluppo di un organismo multicellulare da un uovo fecondato e la trasmissione delle informazioni ereditarie di generazione in generazione. Viene spesso chiamato il processo di autoriproduzione del DNA replicazione (riduplicazione) del DNA.

Come è noto, l'informazione genetica è registrata nella catena del DNA sotto forma di una sequenza di residui nucleotidici contenenti una delle quattro basi eterocicliche: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Il modello della struttura del DNA sotto forma di doppia elica regolare proposto da J. Watson e F. Crick nel 1953 (Fig. 29) ha permesso di chiarire il principio del raddoppio del DNA. Il contenuto informativo di entrambe le catene di DNA è identico, poiché ciascuna di esse contiene una sequenza di nucleotidi che corrisponde strettamente alla sequenza dell'altra catena. Questa corrispondenza è ottenuta grazie alla presenza di legami idrogeno tra le basi di due catene dirette l'una verso l'altra: G-C o A-T. Non è difficile immaginarlo Il raddoppio del DNA avviene perché le catene divergono e quindi ciascuna catena funge da modello su cui viene assemblata una nuova catena di DNA complementare ad essa. Di conseguenza, si formano due molecole figlie a doppio filamento, indistinguibili nella struttura dal DNA genitore. Ciascuno di essi è costituito da un filamento della molecola di DNA genitore originale e da un filamento appena sintetizzato (Fig. 30). Come Meccanismo di replicazione del DNA, in cui una delle due catene che compongono la molecola del DNA madre viene trasmessa da una generazione a quella successiva, provato sperimentalmente nel 1958 da M. Meselson e F. Stahl e ricevette il nome semiconservatore. La sintesi del DNA, insieme a questa, è anche caratterizzata da antiparallelo e unipolarità. Ogni filamento di DNA ha un orientamento specifico: un'estremità porta un gruppo ossidrile (OH) attaccato al carbonio 3' (C 3) nel desossiribosio, all'altra estremità della catena c'è un residuo di acido fosforico al 5' (C 5) posizione del desossiribosio (Fig. 30 ). Le catene di una molecola di DNA differiscono nell'orientamento delle molecole di desossiribosio: Di fronte all'estremità 3' (C 3) di una catena c'è l'estremità 5' (C 5) della molecola dell'altra catena.

DNA polimerasi. Gli enzimi che sintetizzano nuovi filamenti di DNA sono chiamati DNA polimerasi. La DNA polimerasi fu scoperta e descritta per la prima volta nell'Escherichia coli da A. Kornberg (1957). Successivamente le DNA polimerasi furono identificate in altri organismi. I substrati di tutti questi enzimi sono deossiribonucleosidi trifosfati (dNTP), che polimerizzano su uno stampo di DNA a filamento singolo. Le DNA polimerasi estendono sequenzialmente la catena del DNA, aggiungendo passo dopo passo i seguenti collegamenti nella direzione dall'estremità 5' all'estremità 3', Inoltre, la scelta del nucleotide successivo è determinata dalla matrice.

Le cellule solitamente contengono diversi tipi di DNA polimerasi che svolgono funzioni diverse e hanno strutture diverse: possono essere costruite da un numero diverso (1-10) di catene proteiche (subunità). Tuttavia, funzionano tutti per qualsiasi sequenza nucleotidica modello, eseguendo lo stesso compito: assemblare una copia esatta del modello. La sintesi delle catene complementari è sempre unipolare, cioè nella direzione 5´→3´. Ecco perché Durante il processo di replicazione avviene la sintesi simultanea di nuove catene antiparallelo. In alcuni casi, le DNA polimerasi possono “invertire”, muovendosi nella direzione 3´→5´. Ciò si verifica quando l'ultima unità nucleotidica aggiunta durante la sintesi risulta essere non complementare al nucleotide della catena modello. Durante il “movimento inverso” della DNA polimerasi, questa viene sostituita da un nucleotide complementare. Dopo aver tagliato un nucleotide che non rispetta il principio di complementarità, la DNA polimerasi continua la sintesi nella direzione 5´→3´. Questa capacità di correggere gli errori viene chiamata funzione di correzione di bozze dell’enzima.

Precisione della replica. Nonostante le loro enormi dimensioni, il materiale genetico degli organismi viventi viene replicato con elevata precisione. In media, non si verificano più di tre errori nel processo di riproduzione del genoma di un mammifero, che consiste di 3 miliardi di coppie di nucleotidi di DNA. Allo stesso tempo, il DNA viene sintetizzato in modo estremamente rapido (la velocità della sua polimerizzazione varia da 500 nucleotidi al secondo nei batteri a
50 nucleotidi al secondo nei mammiferi). Elevata precisione di replica, insieme alla sua alta velocità, è assicurato dalla presenza di meccanismi speciali che eliminano gli errori. L'essenza di questo meccanismo di correzione è la DNA polimerasi Controllano due volte se ciascun nucleotide corrisponde al modello: una volta prima di incorporarlo nella catena in crescita e una seconda volta prima di incorporare il nucleotide successivo. Il successivo legame fosfodiesterico viene sintetizzato solo se l'ultimo nucleotide (terminale 3') della catena di DNA in crescita ha formato una coppia corretta (complementare) con il corrispondente nucleotide della matrice. Se nella fase precedente della reazione si è verificata una connessione errata delle basi, l'ulteriore polimerizzazione viene interrotta fino all'eliminazione di tale discrepanza. Per fare ciò, l'enzima si muove nella direzione opposta e taglia l'ultimo collegamento aggiunto, dopodiché può prendere il suo posto il nucleotide precursore corretto. Quindi, Molte DNA polimerasi hanno, oltre all'attività sintetica 5'-3', anche un'attività idrolizzante 3', che garantisce la rimozione dei nucleotidi che non sono complementari allo stampo.

Inizio dei filamenti di DNA. Le DNA polimerasi non possono iniziare la sintesi del DNA su uno stampo, ma possono solo aggiungere nuove unità desossiribonucleotidiche all'estremità 3' di una catena polinucleotidica esistente. Viene chiamata una catena così preformata a cui vengono aggiunti nucleotidi seme. Un breve primer di RNA viene sintetizzato dai ribonucleosidi trifosfati dall'enzima DNA primasi. L'attività della primasi può essere posseduta da un enzima separato o da una delle subunità della DNA polimerasi. Il primer sintetizzato da questo enzima differisce dal resto del filamento di DNA appena sintetizzato perché è costituito da ribonucleotidi.

La dimensione del primer ribonucleotidico (fino a 20 nucleotidi) è piccola rispetto alla dimensione della catena del DNA formata dalla DNA polimerasi. Il primer dell'RNA, che ha adempiuto alla sua funzione, viene rimosso da un enzima speciale e il gap risultante viene eliminato dalla DNA polimerasi, utilizzando l'estremità 3'-OH del frammento di DNA adiacente come primer. La rimozione dei primer estremi di RNA, complementari alle estremità 3' di entrambi i filamenti della molecola lineare di DNA genitore, porta al fatto che i filamenti figli sono più corti di 10-20 nucleotidi(La dimensione dei primer RNA varia tra le specie). Questo è il cosiddetto il problema della “sottoreplicazione delle estremità delle molecole lineari”. Nel caso della replicazione del DNA batterico circolare questo problema non esiste, poiché i primi primer di RNA che si formano vengono rimossi da un enzima che
contemporaneamente colma il divario risultante accumulando
L'estremità 3'-OH del filamento di DNA in crescita, diretta alla "coda" del primer da rimuovere. Il problema della sottoreplicazione delle estremità 3' delle molecole di DNA lineare è stato risolto negli eucarioti con la partecipazione dell'enzima telomerasi.

Funzioni della telomerasi. Telomerasi (DNA nucleotidil esotransferasi o transferasi terminale telomerica) è stato scoperto nel 1985 nei ciliati equiciliati, e successivamente nei lieviti, nelle piante e negli animali. La telomerasi completa le estremità 3' delle molecole di DNA dei cromosomi lineari con sequenze ripetute brevi (6-8 nucleotidi) (TTAGGG nei vertebrati). Oltre alla parte proteica, la telomerasi contiene RNA, che funge da modello per estendere le ripetizioni del DNA. La presenza nella molecola di RNA di una sequenza che determina la sintesi stampo di un segmento di catena del DNA consente di classificare la telomerasi come trascrittasi inversa, cioè enzimi capaci di sintetizzare il DNA da uno stampo di RNA.

Come risultato dell'accorciamento dopo ogni replicazione dei filamenti di DNA figli della dimensione del primo primer di RNA (10-20 nucleotidi), si formano estremità sporgenti 3' a filamento singolo dei filamenti madri. Sono riconosciuti dalla telomerasi, che aumenta sequenzialmente le catene madri (nell'uomo, di centinaia di ripetizioni), utilizzando le loro estremità 3'-OH come primer e l'RNA incluso nell'enzima come modello. Le lunghe estremità a singolo filamento risultanti, a loro volta, servono come modelli per la sintesi delle catene figlie secondo il consueto principio di complementarità.

Il graduale accorciamento del DNA del nucleo cellulare durante la replicazione è servito come base per lo sviluppo di una delle teorie sull'invecchiamento cellulare in una serie di generazioni (in una colonia cellulare). COSÌ, nel 1971 A.M. Olovnikov nel suo teorie della marginotomia ha suggerito che l'accorciamento del DNA può limitare il potenziale di divisione cellulare. Questo fenomeno può essere considerato, secondo lo scienziato russo, come una delle spiegazioni stabilite all'inizio degli anni '60 del XX secolo "Limite dell'highflick". L'essenza di quest'ultimo, che prende il nome dall'autore, lo scienziato americano Leonardo Hayflick, è la seguente: le cellule sono caratterizzate da una limitazione nel numero possibile di divisioni. Nei suoi esperimenti, in particolare, le cellule prelevate da neonati si dividevano 80-90 volte in colture di tessuti, mentre le cellule somatiche di persone di 70 anni si dividevano solo 20-30 volte.

Fasi e meccanismi della replicazione del DNA. Svelare una molecola di DNA. Poiché la sintesi del filamento di DNA figlia avviene su uno stampo a filamento singolo, deve essere preceduta da temporaneo obbligatorio
divisione di due filamenti di DNA(Fig. 30). Ricerca condotta all'inizio
Gli anni '60 sulla replicazione dei cromosomi hanno permesso di identificare una regione di replicazione speciale e chiaramente limitata (divergenza locale delle sue due catene), che si muove lungo l'elica del DNA genitoriale. Questo La regione in cui le DNA polimerasi sintetizzano le molecole di DNA figlie è stata chiamata forca replicativa a causa della sua forma a Y. Utilizzando la microscopia elettronica del DNA replicato, è stato possibile stabilire che la regione replicata ha l'aspetto di un occhio all'interno del DNA non replicato. L'occhio di replicazione si forma solo nei luoghi in cui si trovano sequenze nucleotidiche specifiche. Queste sequenze, chiamate origini di replicazione, sono costituite da circa 300 nucleotidi. Il movimento sequenziale della forca replicativa porta all'espansione dell'occhio.

La doppia elica del DNA è molto stabile: affinché possa svolgersi sono necessarie proteine ​​speciali. Enzimi speciali della DNA elicasi, Usando l'energia dell'idrolisi dell'ATP, si muovono rapidamente lungo un singolo filamento di DNA. Incontrando una sezione di una doppia elica lungo la strada, loro rompere i legami idrogeno tra le basi, separare i filamenti e far avanzare la forca replicativa. Seguendo questo Speciali proteine ​​destabilizzanti l'elica si legano ai singoli filamenti di DNA e ne impediscono la chiusura. Tuttavia, non coprono le basi del DNA, lasciandole disponibili per la successiva connessione con basi complementari.

A causa del fatto che i filamenti di DNA complementari sono attorcigliati in un'elica, affinché la forca di replicazione possa avanzare, la parte non duplicata del DNA deve ruotare molto rapidamente. Questo problema topologico è risolto da formazioni in una spirale particolare "cerniere" permettendo ai filamenti di DNA di svolgersi. Proteine ​​speciali chiamate topoisomerasi del DNA, introdurre rotture a filamento singolo o doppio nella catena del DNA, consentendo ai filamenti di DNA di separarsi, e quindi eliminare queste rotture. Le topoisomerasi sono anche coinvolte nel disaccoppiamento degli anelli a doppio filamento interconnessi formati durante la replicazione del DNA circolare a doppio filamento. Con l'aiuto di questi enzimi, la doppia elica del DNA nella cellula può assumere una forma “non attorcigliata” con meno giri, il che rende più facile la separazione dei due filamenti di DNA nella forca di replicazione.

Sintesi discontinua del DNA. La replicazione del DNA presuppone che mentre la forca di replicazione si muove, ci sarà un'aggiunta continua nucleotide per nucleotide di entrambi i nuovi filamenti (figli). In questo caso, poiché i due filamenti dell'elica del DNA sono antiparalleli, uno dei filamenti figli dovrebbe crescere nella direzione 5'-3', e l'altro nella direzione 3'-5'. In realtà, però, è andata così le catene figlie crescono solo nella direzione 5´-3´, quelli. L'estremità 3' del seme è sempre estesa. Ciò, a prima vista, contraddice il fatto già osservato che il movimento della forca di replicazione, accompagnato dalla lettura simultanea di due filamenti antiparalleli, avviene nella stessa direzione. Tuttavia, in realtà La sintesi del DNA avviene solo in modo continuo
ad uno dei circuiti della matrice. Sul secondo filamento del modello di DNA
sintetizzato in frammenti relativamente brevi(lunghezza da 100 a
1000 nucleotidi a seconda della specie), dal nome dello scienziato che li scoprì frammenti di Okazaki. La catena appena formata, che viene sintetizzata continuamente, viene chiamata primo, e l'altro, assemblato da frammenti di Okazaki - catena in ritardo. La sintesi di ciascuno di questi frammenti inizia con un primer di RNA. Dopo un po ', i primer dell'RNA vengono rimossi, gli spazi vuoti vengono riempiti dalla DNA polimerasi e i frammenti vengono uniti in una catena continua da uno speciale frammento di DNA ligasi.

Interazione di proteine ​​ed enzimi della forca replicativa. Da quanto sopra può sembrare che le singole proteine ​​funzionino indipendentemente l'una dall'altra durante la replicazione. Infatti, la maggior parte di queste proteine ​​sono combinate in un complesso che si muove rapidamente lungo il DNA ed esegue in modo coordinato il processo di replicazione con elevata precisione. Questo complesso è paragonato a una minuscola “macchina da cucire”: le sue “parti” sono singole proteine ​​e la fonte di energia è la reazione di idrolisi dei nucleosidi trifosfati. L'elica del DNA si dipana DNA elicasi. Questo processo è aiutato DNA topoisomerasi, svolgendo catene di DNA e molte molecole proteine ​​destabilizzanti legandosi ad entrambi i singoli filamenti del DNA. Nell'area della forcella sulle catene anteriori e posteriori ce ne sono due DNA polimerasi. Sul filamento principale, la DNA polimerasi lavora continuamente, mentre sul filamento ritardato l'enzima si interrompe di tanto in tanto e riprende il suo lavoro, utilizzando brevi primer di RNA sintetizzati Primasi del DNA. La molecola della DNA primasi è direttamente associata alla DNA elicasi, formando una struttura chiamata primosoma. Il primosoma si muove nella direzione dell'apertura della forca di replicazione e, lungo il percorso, sintetizza il primer di RNA per i frammenti di Okazaki. La DNA polimerasi del filamento principale e, sebbene a prima vista sia difficile da immaginare, la DNA polimerasi del filamento ritardato si muovono nella stessa direzione. Per fare ciò, si ritiene che quest'ultimo sovrapponga su se stesso il filamento di DNA, che funge da modello, garantendo una rotazione di 180 gradi della DNA polimerasi del filamento in ritardo. Il movimento coordinato delle due DNA polimerasi garantisce la replicazione coordinata di entrambi i filamenti. Così, Alla forca di replicazione, circa venti proteine ​​diverse (di cui solo alcune sono menzionate) lavorano simultaneamente, portando avanti il ​​processo complesso, altamente ordinato e ad alta intensità energetica della replicazione del DNA.

Coerenza tra i meccanismi di replicazione del DNA e di divisione cellulare. In una cellula eucariotica, prima di ogni divisione, devono essere sintetizzate copie di tutti i suoi cromosomi. La replicazione del DNA di un cromosoma eucariotico avviene dividendo il cromosoma in molti repliconi individuali. Tali repliconi non vengono attivati ​​simultaneamente, ma la divisione cellulare deve essere preceduta obbligatoriamente da un'unica replicazione di ciascuno di essi. Come si è scoperto, Molte forcelle replicative possono muoversi indipendentemente l'una dall'altra lungo il cromosoma eucariotico in qualsiasi momento. L'avanzamento di una biforcazione si arresta solo quando entra in collisione con un'altra biforcazione che si muove nella direzione opposta, o quando raggiunge la fine di un cromosoma. Di conseguenza, in breve tempo, tutto il DNA del cromosoma viene replicato. In cui blocchi di eterocromatina condensata, comprese le sezioni di DNA vicino al centromero, si replicano proprio alla fine del periodo S, come il cromosoma X inattivo dei mammiferi, condensato (al contrario del cromosoma X attivo) interamente in eterocromatina. Molto probabilmente, vengono replicate per prime quelle regioni del cariotipo in cui la cromatina è meno condensata e, quindi, più accessibile alle proteine ​​e agli enzimi della forca di replicazione. Dopo che la molecola di DNA è stata impacchettata dalle proteine ​​cromosomiche, ciascuna coppia di cromosomi viene divisa ordinatamente tra le cellule figlie durante la mitosi.

Periodo premitotico. Il periodo premitotico (postsintetico, G 2) inizia alla fine del periodo sintetico e continua fino all'inizio della mitosi (Fig. 27). Lui comprende i processi di preparazione diretta della cellula alla divisione: accumulo di energia nell'ATP, maturazione dei centrioli, sintesi di mRNA e proteine ​​(principalmente tubulina). La durata del periodo premitotico è di 2-4 ore (10-20% della durata del ciclo di vita). La transizione di una cellula dal periodo G 2 al periodo G 0, secondo la maggior parte degli scienziati, è impossibile.

L’ingresso di una cellula nella mitosi è controllato da due fattori:
Fattore di ritardo M impedisce alla cellula di entrare in mitosi fino al completamento della replicazione del DNA e Fattore M-stimolante induce la divisione cellulare mitotica in presenza di proteine ​​cicline, che vengono sintetizzate durante tutto il ciclo di vita della cellula e si disintegrano durante la mitosi.

Periodo mitotico. Il periodo mitotico è caratterizzato dalla divisione cellulare mitotica (indiretta), compresa la divisione del nucleo (cariocinesi) e la separazione del citoplasma (citocinesi). La mitosi, che occupa il 5-10% del ciclo vitale e dura, ad esempio, 1-2 ore in una cellula animale, suddiviso in quattro fasi principali(Fig. 27): profase, metafase, anafase e telofase.

Profaseè la fase più lunga della mitosi. Inizia processo di condensazione dei cromosomi (Fig. 31), che osservate al microscopio ottico assumono l'aspetto di formazioni filiformi scure. Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi posti in parallelo e collegati tra loro al centromero. Contemporaneamente alla condensazione cromosomica sta succedendo dispersione o spruzzatura di nucleoli, che cessano di essere visibili al microscopio ottico, a causa dell'inclusione di organizzatori nucleolari nella composizione di varie coppie di cromosomi. I geni corrispondenti che codificano per l'rRNA sono inattivati.

Dalla metà della profase il cariolemma comincia a collassare, rompendosi in frammenti e poi in piccole vescicole di membrana. Il reticolo endoplasmatico granulare si scompone in brevi cisterne e vacuoli, sulle cui membrane il numero di ribosomi diminuisce drasticamente. Il numero di polisomi localizzati sia sulle membrane che nello ialoplasma della cellula diminuisce di circa un quarto. Tali cambiamenti portano ad un forte calo del livello di sintesi proteica nella cellula in divisione.

Il processo più importante della profase è formazione del fuso mitotico. I centrioli, che si riproducevano già nel periodo S, iniziano a divergere verso le estremità opposte della cellula, dove successivamente si formano i poli del fuso. Un diplosoma (due centrioli) si sposta su ciascun polo. Allo stesso tempo si formano i microtubuli che si estendono da un centriolo di ciascun diplosoma(Fig. 32). La formazione che si forma in seguito a ciò ha una forma a forma di fuso in una cellula animale, e quindi è chiamata il “fuso di divisione” della cellula. Esso è composto da tre zone: due zone di centosfere con centrioli al loro interno E

situato tra di loro zone del filamento del fuso. Tutte e tre le zone contengono un gran numero di microtubuli. Queste ultime fanno parte delle centosfere, disposte attorno ai centrioli, formando filamenti retena, e si avvicinano anche ai centromeri dei cromosomi (Fig. 33). Vengono chiamati i microtubuli che si estendono da un polo all'altro (non attaccati ai centromeri dei cromosomi). microtubuli polari. Microtubuli che si estendono dal cinetoco viene chiamato il fossato (centromero) di ciascun cromosoma al polo del fuso microtubuli del cinetocore(fili). I microtubuli che fanno parte delle centrosfere e si trovano all'esterno del fuso, orientati dai centrioli al plasmalemma, sono chiamati microtubuli astrali, O microtubuli di luminosità (Fig. 33). Tutti i microtubuli del fuso sono in equilibrio dinamico tra montaggio e smontaggio. In questo caso, circa 10 8 molecole di tubulina sono organizzate in microtubuli. Gli stessi centromeri (cinetocori) sono in grado di indurre l'assemblaggio dei microtubuli. Quindi, I centrioli e i centromeri cromosomici sono centri per l'organizzazione dei microtubuli del fuso nelle cellule animali. Solo un centriolo (madre) partecipa all'induzione della crescita dei microtubuli nella zona del polo di divisione.

Metafase impiega circa un terzo del tempo dell'intera mitosi. Durante questa fase termina la formazione del fuso e viene raggiunto il livello massimo di condensazione dei cromosomi. Questi ultimi si allineano nella regione equatoriale del fuso mitotico(Fig. 31, 34), formando il cosiddetto "piastra metafase (equatoriale)"(vista laterale) o "stella madre"(vista dal palo della cella). I cromosomi sono trattenuti nel piano equatoriale dalla tensione equilibrata dei microtubuli centromerici (cinetocore). Alla fine della metafase, la separazione dei cromatidi fratelli è completata: le loro spalle sono parallele l'una all'altra e tra loro è visibile uno spazio che le separa. L'ultimo punto di contatto tra i cromatidi è il centromero.

Anafaseè la fase più breve, occupa solo una piccola percentuale del tempo della mitosi. Lei inizia con la perdita della connessione tra i cromatidi fratelli nella regione del centromero e il movimento dei cromosomi
matidi (cromosomi figli) ai poli opposti della cellula
(Fig. 31, 34). La velocità del movimento dei cromatidi lungo i tubi del fuso è di 0,2-0,5 μm/min. L'inizio dell'anafase è avviato da un forte aumento della concentrazione di ioni Ca 2+ nello ialoplasma, secreti dalle vescicole di membrana accumulate ai poli del fuso.

Il movimento dei cromosomi consiste in due processi: la loro divergenza verso i poli e l'ulteriore divergenza dei poli stessi. Le ipotesi sulla contrazione (autodisassemblaggio) dei microtubuli come meccanismo per la segregazione cromosomica nella mitosi non sono state confermate. Pertanto, molti ricercatori supportano l'ipotesi dei "fili scorrevoli", secondo la quale i microtubuli vicini, interagendo tra loro (ad esempio, cromosomico e polo) e con le proteine ​​contrattili (miosina, dineina), tirano i cromosomi ai poli.

L'anafase termina con l'accumulo ai poli della cellula di un insieme di cromosomi identici tra loro, formando i cosiddetti "stella figlia". Alla fine dell'anafase, nella cellula animale inizia a formarsi una costrizione cellulare, che si approfondisce nella fase successiva e porta alla citotomia (citocinesi). La sua formazione coinvolge miofilamenti di actina, concentrati attorno alla circonferenza della cellula sotto forma di “anello contrattile”.

In telofase - lo stadio finale della mitosi: attorno a ciascun gruppo polare di cromosomi (stelle figlie) si forma una membrana nucleare: frammenti del caryolemma (vescicole di membrana) si legano alla superficie dei singoli cromosomi, circondano parzialmente ciascuno di essi e solo dopo si fondono formando un involucro nucleare completo (Fig. 31, 34). Dopo il ripristino della membrana nucleare La sintesi dell'RNA riprende dalle sezioni corrispondenti (organizzatori nucleolari) dei cromosomi si forma il nucleolo e la cromatina si decondensa, trasformandosi in uno stato disperso tipico dell'interfase.

I nuclei cellulari si allargano gradualmente e i cromosomi progressivamente despirano e scompaiono. Allo stesso tempo, la costrizione cellulare si approfondisce e il ponte citoplasmatico che li collega con un fascio di microtubuli all'interno si restringe (Fig. 31). Seguito la legatura del citoplasma completa la separazione del citoplasma (citocinesi). La divisione uniforme degli organelli tra le cellule figlie è facilitata dal loro gran numero nella cellula (mitocondri) o dalla disintegrazione durante la mitosi in piccoli frammenti e vescicole di membrana.

Quando il mandrino è danneggiato, può verificarsi mitosi atipica, portando ad una distribuzione non uniforme del materiale genetico tra le cellule (aneuploidia). Alcune mitosi atipiche, in cui non c'è citotomia, danno luogo alla formazione di cellule giganti. Le mitosi atipiche sono solitamente caratteristiche delle cellule di tumori maligni e dei tessuti irradiati.

Le cellule non nascono da sole, ma si formano solo quando altre si dividono.

Ciclo cellulareè un insieme di processi che si verificano in una cellula durante la sua preparazione alla divisione e durante la divisione stessa, a seguito della quale la cellula madre viene divisa in due cellule figlie. Ci sono due fasi nel ciclo: autosintetica o interfase (preparazione della cellula alla divisione), compresi i periodi presintetico (G:, gap inglese - gap), sintetico (S) e postsintetico (G2) e la divisione cellulare - mitosi.

L'interfase è la sequenza di eventi che prepara la mitosi . Molto importante nell'interfase è la sintesi del DNA modello e la duplicazione dei cromosomi - fase S. L'intervallo tra la divisione e l'inizio della fase S è chiamato fase Gt (fase post-mitotica o presintetica) e tra la fase S e la mitosi - fase G2 (fase postsintetica o premitotica). Durante la fase G: la cellula è diploide, durante la fase S la ploidia aumenta a quattro, nella fase G2 la cellula è tetraploide. Nell'interfase, la massa della cellula e di tutti i suoi componenti raddoppia, e anche i centrioli raddoppiano.

Durante la fase presintetica, i processi biosintetici nella cellula sono già intensificati e avviene la preparazione al raddoppio del DNA. In questo caso, si sviluppano prevalentemente quegli organelli necessari per la sintesi degli enzimi, che, a loro volta, assicurano l'imminente raddoppio del DNA (principalmente i ribosomi). Il numero di satelliti sul centriolo madre del centro cellulare aumenta. Fase G: dura da alcune ore a un giorno o più.

Replica (Replicatio latino - ripetizione) è il processo di trasferimento delle informazioni genetiche archiviate nel DNA dei genitori riproducendole accuratamente in una cellula figlia. In questo caso, ciascun filamento di DNA genitore è un modello per la sintesi di un filamento figlia (sintesi del DNA modello).

La replicazione si basa sull'accoppiamento di basi complementari. Inizialmente, ad un certo punto del DNA, entrambi i filamenti divergono, formando una “forchetta” di replicazione asimmetrica. L'enzima DNA polimerasi catalizza la polimerizzazione dei nucleotidi solo nella direzione 5" ® 3". Ricordiamo che entrambi i filamenti di DNA sono antiparalleli, quindi la sintesi di uno dei filamenti figli avviene continuamente (filamento principale), l'altro (filamento in ritardo) - sotto forma di frammenti separati che misurano 10 - 200 nucleotidi (frammenti di Okazaki). Successivamente, questi frammenti vengono combinati sotto l'azione dell'enzima DNA ligasi.

La replicazione inizia dalla metà di ciascun braccio, da una regione chiamata sito di inizio replicazione. Propagandosi ai telomeri, la replicazione li raggiunge e si ferma. Spostandosi verso la metà del cromosoma, la replicazione raggiunge il centromero e si ferma, ma la regione centromerica non raddoppia. Di conseguenza, ogni cromosoma ora ha due filamenti di DNA. Ciascuna catena con le proteine ​​circostanti forma cromatidi fratelli. La fase S dura 8-12 ore.

In ciascun cromosoma, durante il periodo S, si formano gruppi di “forchette” di replicazione (20 - 80), che sorgono simultaneamente su tutti i cromosomi. In questo caso le “forchette” sono disposte a coppie, che si muovono in direzioni opposte fino ad incontrare una “forchetta” adiacente, così da formare due eliche figlie. Come risultato della replicazione, ciascuna delle due molecole di DNA figlia è costituita da un filamento vecchio e da uno nuovo.

Nel citoplasma, durante la fase S, non solo le catene del DNA vengono raddoppiate, ma anche ciascuno dei centrioli del centro della cellula.

Durante la fase premitotica G2 avvengono le sintesi necessarie a supportare direttamente il processo di divisione. La quantità di DNA e centrioli nella cellula è già stata raddoppiata. La fase G2 dura fino a 6 ore.

Ciclo cellulare è il periodo della vita di una cellula da una divisione all’altra. È costituito da periodi di interfase e di divisione. La durata del ciclo cellulare varia nei diversi organismi (per i batteri - 20-30 minuti, per le cellule eucariotiche - 10-80 ore).

Interfase

Interfase (dal lat. Inter- fra, fasi– emergenza) è il periodo che intercorre tra le divisioni cellulari o dalla divisione alla sua morte. Il periodo che va dalla divisione cellulare alla morte è caratteristico delle cellule di un organismo multicellulare che, dopo la divisione, hanno perso la capacità di farlo (eritrociti, cellule nervose, ecc.). L'interfase occupa circa il 90% del ciclo cellulare.

L'interfase comprende:

1) periodo presintetico (G 1) – iniziano i processi intensivi di biosintesi, la cellula cresce e aumenta di dimensioni. È durante questo periodo che le cellule degli organismi multicellulari che hanno perso la capacità di dividersi rimangono fino alla morte;

2) sintetico (S) – DNA e cromosomi raddoppiano (la cellula diventa tetraploide), i centrioli, se presenti, raddoppiano;

3) postsintetico (G 2) – sostanzialmente i processi di sintesi nella cellula si fermano, la cellula si prepara alla divisione.

Avviene la divisione cellulare diretto(amitosi) e indiretto(mitosi, meiosi).

Amitosi

Amitosi – divisione cellulare diretta, in cui non si forma un apparato di divisione. Il nucleo si divide a causa della costrizione anulare. Non esiste una distribuzione uniforme dell’informazione genetica. In natura, i macronuclei (grandi nuclei) dei ciliati e delle cellule placentari nei mammiferi sono divisi dall'amitosi. Le cellule tumorali possono dividersi per amitosi.

La divisione indiretta è associata alla formazione di un apparato di fissione. L'apparato di divisione comprende componenti che assicurano una distribuzione uniforme dei cromosomi tra le cellule (fuso di divisione, centromeri e, se presenti, centrioli). La divisione cellulare può essere divisa in divisione nucleare ( mitosi) e divisione citoplasmatica ( citocinesi). Quest'ultimo inizia verso la fine della fissione nucleare. Le più comuni in natura sono la mitosi e la meiosi. Occasionalmente si verifica endomitosi- fissione indiretta che avviene nel nucleo senza distruzione del suo guscio.

Mitosi

Mitosi è una divisione cellulare indiretta in cui dalla cellula madre si formano due cellule figlie con un identico insieme di informazioni genetiche.

Fasi della mitosi:

1) profase – avviene la compattazione della cromatina (condensazione), i cromatidi si muovono a spirale e si accorciano (diventano visibili al microscopio ottico), i nucleoli e la membrana nucleare scompaiono, si forma un fuso, i suoi fili sono attaccati ai centromeri dei cromosomi, i centrioli si dividono e divergono ai poli della cellula;

2) metafase – i cromosomi sono massimamente spiralizzati e situati lungo l’equatore (nella placca equatoriale), i cromosomi omologhi si trovano nelle vicinanze;

3) anafase – i fili del fuso si contraggono simultaneamente e allungano i cromosomi verso i poli (i cromosomi diventano monocromatici), la fase più breve della mitosi;

4) telofase – si formano la spirale dei cromosomi, i nucleoli e la membrana nucleare, inizia la divisione del citoplasma.

La mitosi è caratteristica principalmente delle cellule somatiche. La mitosi mantiene un numero costante di cromosomi. Aiuta ad aumentare il numero di cellule, quindi si osserva durante la crescita, la rigenerazione e la propagazione vegetativa.

Meiosi

Meiosi (dal greco meiosi- riduzione) è una divisione cellulare a riduzione indiretta, in cui dalla cellula madre si formano quattro cellule figlie, aventi informazioni genetiche non identiche.

Esistono due divisioni: meiosi I e meiosi II. L'interfase I è simile all'interfase prima della mitosi. Nel periodo post-sintetico dell'interfase, i processi di sintesi proteica non si fermano e continuano nella profase della prima divisione.

Meiosi I:

– profase I – i cromosomi si muovono a spirale, il nucleolo e l’involucro nucleare scompaiono, si forma un fuso, i cromosomi omologhi si avvicinano e si uniscono lungo i cromatidi fratelli (come il fulmine in un castello) – avviene coniugazione, formandosi così tetradi, O bivalenti, si forma un crossover cromosomico e le sezioni vengono scambiate - attraversando, allora i cromosomi omologhi si respingono, ma rimangono collegati nelle aree in cui è avvenuto l'incrocio; i processi di sintesi sono completati;

– metafase I – i cromosomi si trovano lungo l’equatore, i cromosomi omologhi – bicromatidi si trovano uno di fronte all’altro su entrambi i lati dell’equatore;

– anafase I – i filamenti del fuso si contraggono e si allungano simultaneamente lungo un cromosoma bicromatoide omologo verso i poli;

– telofase I (se presente) - i cromosomi despirano, si formano un nucleolo e una membrana nucleare, il citoplasma è distribuito (le cellule che si formano sono aploidi).

Interfase II(se presente): la duplicazione del DNA non avviene.

Meiosi II:

– profase II – i cromosomi diventano più densi, il nucleolo e la membrana nucleare scompaiono, si forma un fuso di fissione;

– metafase II – i cromosomi si trovano lungo l’equatore;

– anafase II – i cromosomi, con simultanea contrazione dei fili del fuso, divergono ai poli;

– telofase II – i cromosomi despirano, si formano il nucleolo e la membrana nucleare e il citoplasma si divide.

La meiosi avviene prima della formazione delle cellule germinali. Permette la fusione delle cellule germinali per mantenere costante il numero di cromosomi della specie (cariotipo). Fornisce variabilità combinatoria.

Viene chiamato il periodo di tempo tra le divisioni cellulari interfase.

Alcuni citologi distinguono due tipi di interfasi: eterosintetico E autosintetico.

Durante l'interfase eterosintetica, le cellule lavorano per l'organismo, svolgendo le loro funzioni come componente integrale di un particolare organo o tessuto. Durante l'interfase autosintetica, le cellule si preparano per la mitosi o la meiosi. In questa interfase si distinguono tre periodi: presintetico - G 1, sintetico - S e postsintetico - G 2.

Durante il periodo S, la sintesi proteica continua e avviene la replicazione del DNA. Nella maggior parte delle cellule questo periodo dura 8-12 ore.

Nel periodo G 2 continua la sintesi di RNA e proteine ​​(ad esempio, tubulina per la costruzione dei microtubuli del fuso). Sta succedendo...
accumulo di ATP per fornire energia per la successiva mitosi. Questa fase dura 2-4 ore.

Oltre all'interfase, per caratterizzare l'organizzazione temporale delle cellule, si distinguono concetti come ciclo di vita cellulare, ciclo cellulare e ciclo mitotico. Sotto ciclo vitale le cellule comprendono la durata della vita di una cellula dal momento della sua origine dopo la divisione della cellula madre fino alla fine della sua stessa divisione o fino alla morte.

Ciclo cellulare - questo è un insieme di processi che si verificano nell'interfase autosintetica e nella mitosi stessa.

11. Mitosi. La sua essenza, fasi, significato biologico. Amitosi.

MITOSI

Mitosi(dal greco mitos - filo), o cariocinesi (greco karyon - nucleo, kinesis - movimento), o divisione indiretta. Questo è un processo durante il quale avviene la condensazione dei cromosomi e i cromosomi figli sono distribuiti uniformemente tra le cellule figlie. La mitosi comprende cinque fasi: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase. IN profase i cromosomi si condensano (si torcono), diventano visibili e si dispongono sotto forma di una palla. I centrioli si dividono in due e iniziano a muoversi verso i poli cellulari. Tra i centrioli compaiono i filamenti costituiti dalla proteina tubulina. Si verifica la formazione di un fuso mitotico. IN prometafase la membrana nucleare si disintegra in piccoli frammenti e i cromosomi immersi nel citoplasma iniziano a spostarsi verso l'equatore della cellula. In metafase i cromosomi sono installati all'equatore del fuso e si compattano al massimo. Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi collegati tra loro da centromeri, e le estremità dei cromatidi divergono e i cromosomi assumono una forma a X. In anafase i cromosomi figli (ex cromatidi fratelli) si muovono verso i poli opposti. L'ipotesi che ciò sia ottenuto mediante contrazione dei filamenti del fuso non è stata confermata.

Fig.28. Caratteristiche della mitosi e della meiosi.

Molti ricercatori sostengono l'ipotesi del filamento scorrevole, secondo la quale i microtubuli del fuso vicini, interagendo tra loro e con le proteine ​​contrattili, tirano i cromosomi verso i poli. In telofase i cromosomi figli raggiungono i poli, despirano, si forma un involucro nucleare e la struttura interfasica dei nuclei viene ripristinata. Poi avviene la divisione del citoplasma - citocinesi. Nelle cellule animali, questo processo si manifesta nella costrizione del citoplasma dovuta alla retrazione del plasmalemma tra due nuclei figli, e nelle cellule vegetali, piccole vescicole EPS si fondono per formare una membrana cellulare dall'interno del citoplasma. La parete cellulare della cellulosa si forma a causa della secrezione che si accumula nei dictosomi.

La durata di ciascuna fase della mitosi è diversa: da alcuni minuti a centinaia di ore, a seconda di fattori esterni ed interni e del tipo di tessuto.

La violazione della citotomia porta alla formazione di cellule multinucleate. Se la riproduzione dei centrioli viene interrotta, possono verificarsi mitosi multipolari.

Amitosi

Questa è una divisione diretta del nucleo cellulare, che mantiene la struttura interfasica. In questo caso, i cromosomi non vengono rilevati, non si verifica la formazione del fuso e la loro distribuzione uniforme. Il nucleo è diviso per costrizione in parti relativamente uguali. Il citoplasma può dividersi per costrizione e quindi si formano due cellule figlie, ma può non dividersi e quindi si formano cellule binucleate o multinucleate.

Fig.29. Amitosi.

L'amitosi come metodo di divisione cellulare può verificarsi in tessuti differenziati, come il muscolo scheletrico, le cellule della pelle e anche in alterazioni patologiche dei tessuti. Tuttavia, non si trova mai nelle cellule che necessitano di preservare l’informazione genetica completa.

12. Meiosi. Fasi, significato biologico.

MEIOSI

Meiosi(Meiosi greca - riduzione) avviene nella fase di maturazione dei gameti. Grazie alla meiosi, i gameti aploidi si formano da cellule germinali immature diploidi: uova e spermatozoi. La meiosi comprende due divisioni: riduzione(diminutivo) e equazionale(equalizzazione), ognuno dei quali ha le stesse fasi della mitosi. Tuttavia, nonostante il fatto che le cellule si dividano due volte, il raddoppio del materiale ereditario avviene solo una volta - prima della divisione di riduzione - ed è assente prima della divisione equazionale.

Il risultato citogenetico della meiosi (formazione di cellule aploidi e ricombinazione di materiale ereditario) avviene durante la prima divisione (riduzione). Comprende 4 fasi: profase, metafase, anafase e telofase.

Profase I si articola in 5 fasi:
leptonema, (stadio dei filamenti sottili)
Zygonema
stadio del pachinema (filamenti spessi)
stadio del diplomanema
stadio della diacinesia.

Fig.31. Meiosi. Processi che si verificano durante la divisione di riduzione.

Nella fase del leptonema avviene la spiralizzazione dei cromosomi e la loro identificazione sotto forma di fili sottili con ispessimenti lungo la lunghezza. Nello stadio dello zigonema, la compattazione dei cromosomi continua e i cromosomi omologhi si uniscono a coppie e si coniugano: ogni punto di un cromosoma è combinato con il punto corrispondente del cromosoma omologo (sinapsi). Due cromosomi adiacenti formano bivalenti.

Nel pachinema può verificarsi uno scambio di regioni omologhe (crossing over) tra i cromosomi che compongono il bivalente. A questo punto, è chiaro che ciascun cromosoma coniugato è costituito da due cromatidi e ciascun bivalente è costituito da quattro cromatidi (tetradi).

Il diplonema è caratterizzato dalla comparsa di forze repulsive dei coniugati a partire dai centromeri e poi in altre aree. I cromosomi rimangono collegati tra loro solo nei punti di incrocio.

Nella fase di diacinesia (divergenza dei doppi filamenti), i cromosomi accoppiati si separano parzialmente. Inizia la formazione del fuso di fissione.

Nella metafase I, coppie di cromosomi (bivalenti) si allineano lungo l'equatore del fuso, formando una placca metafase.

Nell'anafase I, i cromosomi omologhi bicromatidi divergono ai poli e il loro corredo aploide si accumula ai poli cellulari. Nella telofase 1 si verificano la citotomia e il ripristino della struttura dei nuclei interfase, ciascuno dei quali contiene un numero aploide di cromosomi, ma una quantità diploide di DNA (1n2c). Dopo la divisione di riduzione, le cellule entrano in una breve interfase, durante la quale non si verifica il periodo S, e inizia la divisione equatoriale (2a). Procede come la normale mitosi, determinando la formazione di cellule germinali contenenti un insieme aploide di cromosomi a singolo cromatide (1n1c)

Fig.32. Meiosi. Divisione equazionale.

Pertanto, durante la seconda divisione meiotica, la quantità di DNA viene regolata per corrispondere al numero di cromosomi.

12.Gametogenesi: ovo e spermatogenesi.
La riproduzione, o autoriproduzione, è una delle caratteristiche più importanti della natura ed è inerente agli organismi viventi. Il trasferimento del materiale genetico dai genitori alla generazione successiva durante il processo di riproduzione garantisce la continuità dell'esistenza del clan. Il processo di riproduzione nell'uomo inizia dal momento in cui la cellula riproduttiva maschile penetra nella cellula riproduttiva femminile.

La gametogenesi è un processo sequenziale che garantisce la riproduzione, la crescita e la maturazione delle cellule germinali nel corpo maschile (spermatogenesi) e nel corpo femminile (ovogenesi).

La gametogenesi avviene nelle gonadi: la spermatogenesi nei testicoli negli uomini e l'oogenesi nelle ovaie nelle donne. Come risultato della gametogenesi, nel corpo di una donna si formano cellule germinali femminili - uova e negli uomini - cellule germinali maschili - sperma.
È il processo di gametogenesi (spermatogenesi, oogenesi) che consente agli uomini e alle donne di riprodursi.