Fasi della mitosi e loro processi. Divisione cellulare

La mitosi (divisione indiretta) è la divisione delle cellule somatiche (cellule del corpo). Il significato biologico della mitosi è la riproduzione delle cellule somatiche, la produzione di cellule copia (con lo stesso set di cromosomi, con esattamente le stesse informazioni ereditarie). Tutte le cellule somatiche del corpo derivano da un'unica cellula madre (zigote) attraverso la mitosi.

1) Profase

spirali di cromatina (si torce, si condensa) nei cromosomi
i nucleoli scompaiono
l'involucro nucleare si disintegra
I centrioli divergono ai poli della cellula, si forma un fuso

2) Metafase- I cromosomi si allineano lungo l'equatore della cellula, si forma una placca metafasica

3) Anafase- i cromosomi figli si separano gli uni dagli altri (i cromatidi diventano cromosomi) e si muovono verso i poli

4) Telofase

i cromosomi despirano (si svolgono, decondensano) allo stato di cromatina
compaiono il nucleo e i nucleoli
i filamenti del fuso vengono distrutti
si verifica la citocinesi: la divisione del citoplasma della cellula madre in due cellule figlie

La durata della mitosi è di 1-2 ore.

Ciclo cellulare

Questo è il periodo della vita di una cellula dal momento della sua formazione attraverso la divisione della cellula madre fino alla sua stessa divisione o morte.

Il ciclo cellulare è composto da due periodi:

interfase(lo stato in cui la cellula NON si divide);
divisione (mitosi o).

L'interfase è composta da diverse fasi:

presintetico: la cellula cresce, in essa avviene la sintesi attiva di RNA e proteine e il numero di organelli aumenta; inoltre avviene la preparazione al raddoppio del DNA (accumulo di nucleotidi)
sintetico: avviene il raddoppio (replicazione, riduplicazione) del DNA
postsintetico: la cellula si prepara alla divisione, sintetizza le sostanze necessarie per la divisione, ad esempio le proteine del fuso.

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Test e compiti

Scegline uno, l'opzione più corretta. Viene chiamato il processo di riproduzione delle cellule di organismi di diversi regni della natura vivente
1) meiosi
2) mitosi
3) fecondazione
4) frantumazione

Risposta

Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi di interfase del ciclo cellulare. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate nella tabella.
1) crescita cellulare
2) divergenza dei cromosomi omologhi
3) disposizione dei cromosomi lungo l'equatore della cellula
4) Replicazione del DNA
5) sintesi di sostanze organiche

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della vita i cromosomi si sviluppano a spirale nelle cellule?
1) interfase
2) profase
3) anafase
4) metafase

Risposta

Scegli tre opzioni. Quali strutture cellulari subiscono i maggiori cambiamenti durante la mitosi?
1) nucleo
2) citoplasma
3) ribosomi
4) lisosomi
5) centro della cellula
6) cromosomi

Risposta

1. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano in una cellula con cromosomi in interfase e successiva mitosi
1) disposizione dei cromosomi sul piano equatoriale
2) Replicazione del DNA e formazione di cromosomi bicromatidici
3) spiralizzazione dei cromosomi
4) divergenza dei cromosomi fratelli rispetto ai poli cellulari

Risposta

2. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante l'interfase e la mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) spiralizzazione dei cromosomi, scomparsa della membrana nucleare
2) divergenza dei cromosomi fratelli rispetto ai poli cellulari
3) formazione di due cellule figlie
4) raddoppio delle molecole di DNA
5) posizionamento dei cromosomi nel piano equatoriale della cellula

Risposta

3. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano nell'interfase e nella mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) dissoluzione della membrana nucleare
2) Replicazione del DNA
3) distruzione del fuso di fissione
4) divergenza dei cromosomi monocromatici rispetto ai poli cellulari
5) formazione di una placca metafasica

Risposta

4. Stabilire la sequenza corretta dei processi che si verificano durante la mitosi. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) decadimento del guscio nucleare
2) ispessimento e accorciamento dei cromosomi
3) allineamento dei cromosomi nella parte centrale della cellula
4) l'inizio del movimento dei cromosomi verso il centro
5) divergenza dei cromatidi rispetto ai poli cellulari
6) formazione di nuove membrane nucleari

Risposta

5. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante la mitosi. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) spiralizzazione dei cromosomi
2) divergenza dei cromatidi
3) formazione di un fuso di fissione
4) despiralizzazione dei cromosomi
5) divisione del citoplasma
6) posizione dei cromosomi all'equatore della cellula

Risposta

FORMAZIONE 6:
1) i fili del fuso sono attaccati a ciascun cromosoma

2) si forma l'involucro nucleare
3) avviene il raddoppio dei centrioli

4) scomparsa delle filettature del fuso

Scegline uno, l'opzione più corretta. Quando una cellula si divide si forma un fuso
1) profase
2) telofase
3) metafase
4) anafase

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. La mitosi NON avviene in profase
1) dissoluzione della membrana nucleare
2) formazione del fuso
3) raddoppio dei cromosomi
4) dissoluzione dei nucleoli

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della vita le cellule cromatidiche diventano cromosomi?
1) interfase
2) profase
3) metafase
4) anafase

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. La despiralizzazione dei cromosomi durante la divisione cellulare avviene in
1) profase
2) metafase
3) anafase
4) telofase

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. In quale fase della mitosi le coppie di cromatidi sono attaccate mediante i loro centromeri ai filamenti del fuso?
1) anafase
2) telofase
3) profase
4) metafase

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra i processi e le fasi della mitosi: 1) anafase, 2) telofase. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) si forma l'involucro nucleare
B) i cromosomi fratelli divergono ai poli della cellula
C) il mandrino finalmente scompare
D) despirazione dei cromosomi
D) i centromeri dei cromosomi si separano

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche e le fasi della divisione cellulare: 1) anafase, 2) metafase, 3) telofase. Scrivi i numeri 1-3 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) despiralizzazione dei cromosomi
B) numero di cromosomi e DNA 4n4c
B) disposizione dei cromosomi lungo l'equatore della cellula
D) divergenza dei cromosomi ai poli della cellula
D) connessione dei centromeri con i filamenti del fuso
E) formazione della membrana nucleare

Risposta

Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi che si verificano nell'interfase. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate nella tabella.
1) Replicazione del DNA
2) formazione della membrana nucleare
3) spiralizzazione dei cromosomi
4) Sintesi di ATP
5) sintesi di tutti i tipi di RNA

Risposta

Tutte le caratteristiche elencate di seguito tranne due vengono utilizzate per descrivere la fase della mitosi mostrata nella figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) il nucleolo scompare
2) si forma un fuso di fissione
3) Le molecole di DNA raddoppiano
4) i cromosomi sono attivamente coinvolti nella biosintesi delle proteine
5) spirale dei cromosomi

Risposta

Scegline uno, l'opzione più corretta. Cosa è accompagnato dalla spiralizzazione dei cromosomi all'inizio della mitosi?
1) acquisizione di una struttura bicromatica
2) partecipazione attiva dei cromosomi alla biosintesi delle proteine
3) raddoppiare la molecola di DNA
4) aumento della trascrizione

Risposta

Stabilire una corrispondenza tra i processi e i periodi di interfase: 1) postsintetico, 2) presintetico, 3) sintetico. Scrivi i numeri 1, 2, 3 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) crescita cellulare
B) Sintesi di ATP per il processo di fissione
B) Sintesi di ATP per la replicazione delle molecole di DNA
D) sintesi di proteine per costruire microtubuli
D) Replicazione del DNA

Risposta

1. Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere il processo di mitosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) è alla base della riproduzione asessuata
2) divisione indiretta
3) fornisce la rigenerazione
4) divisione di riduzione
5) aumenta la diversità genetica

Risposta

2. Tutte le caratteristiche di cui sopra, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi della mitosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) formazione di bivalenti
2) coniugazione e incrocio
3) costanza del numero di cromosomi nelle cellule
4) formazione di due cellule
5) conservazione della struttura cromosomica

Risposta

Tutti i segni elencati di seguito, tranne due, vengono utilizzati per descrivere il processo mostrato nella figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) le cellule figlie hanno lo stesso corredo cromosomico delle cellule madri
2) distribuzione non uniforme del materiale genetico tra le cellule figlie
3) fornisce crescita
4) formazione di due cellule figlie
5) divisione diretta

Risposta

Tutti i processi elencati di seguito tranne due si verificano durante la divisione cellulare indiretta. Identificare due processi che “cadono” dall'elenco generale e annotare i numeri con cui sono indicati.
1) si formano due cellule diploidi
2) si formano quattro cellule aploidi
3) avviene la divisione delle cellule somatiche
4) avviene la coniugazione e l'incrocio dei cromosomi
5) la divisione cellulare è preceduta da un'interfase

Risposta

1. Stabilire una corrispondenza tra le fasi del ciclo di vita cellulare e i processi. Si verificano durante loro: 1) interfase, 2) mitosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) si forma il fuso
B) la cellula cresce, in essa avviene la sintesi attiva di RNA e proteine
B) avviene la citocinesi
D) il numero di molecole di DNA raddoppia
D) avviene la spiralizzazione dei cromosomi

Risposta

2. Stabilire una corrispondenza tra i processi e le fasi del ciclo di vita cellulare: 1) interfase, 2) mitosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) spiralizzazione dei cromosomi
B) metabolismo intensivo
B) raddoppio dei centrioli
D) divergenza dei cromatidi fratelli rispetto ai poli cellulari
D) Riduplicazione del DNA
E) aumento del numero di organelli cellulari

Interfaseè il periodo tra due divisioni cellulari. Nell'interfase il nucleo è compatto, non ha una struttura pronunciata e i nucleoli sono chiaramente visibili. La raccolta dei cromosomi interfase è la cromatina. La composizione della cromatina comprende: DNA, proteine e RNA in un rapporto di 1: 1,3: 0,2, nonché ioni inorganici. La struttura della cromatina è variabile e dipende dallo stato della cellula.

I cromosomi non sono visibili nell'interfase, quindi vengono studiati mediante microscopia elettronica e metodi biochimici. L'interfase comprende tre fasi: presintetica (G1), sintetica (S) e postsintetica (G2). Il simbolo G è l'abbreviazione dell'inglese. divario – intervallo; il simbolo S è l'abbreviazione dell'inglese. sintesi - sintesi. Vediamo più nel dettaglio queste fasi.

Stadio presintetico (G1). Ogni cromosoma è basato su una molecola di DNA a doppio filamento. La quantità di DNA in una cellula allo stadio presintetico è indicata dal simbolo 2c (dal contenuto inglese). La cellula cresce attivamente e funziona normalmente.

Stadio sintetico (S). Si verifica l'autoduplicazione, o replicazione del DNA. In questo caso, alcune regioni cromosomiche raddoppiano prima, mentre altre successivamente, cioè la replicazione del DNA procede in modo asincrono. Parallelamente si verifica il raddoppio dei centrioli (se presenti).

Stadio postsintetico (G2). La replicazione del DNA viene completata. Ogni cromosoma contiene due doppie molecole di DNA, che sono una copia esatta della molecola di DNA originale. La quantità di DNA in una cellula allo stadio postsintetico è indicata dal simbolo 4c. Vengono sintetizzate le sostanze necessarie per la divisione cellulare. Alla fine dell'interfase i processi di sintesi si fermano.

Processo di mitosi

Profase– prima fase della mitosi. I cromosomi si sviluppano a spirale e diventano visibili al microscopio ottico sotto forma di fili sottili. I centrioli (se presenti) divergono ai poli della cellula. Al termine della profase i nucleoli scompaiono, la membrana nucleare viene distrutta e i cromosomi vengono rilasciati nel citoplasma.

Nella profase il volume del nucleo aumenta e, a causa della spiralizzazione della cromatina, si formano i cromosomi. Alla fine della profase è chiaro che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi. I nucleoli e la membrana nucleare si dissolvono gradualmente e i cromosomi appaiono posizionati in modo casuale nel citoplasma della cellula. I centrioli divergono verso i poli della cellula. Si forma un fuso di fissione dell'acromatina, alcuni dei cui fili vanno da polo a polo e altri sono attaccati ai centromeri dei cromosomi. Il contenuto di materiale genetico nella cellula rimane invariato (2n2хр).

Riso. 1. Schema della mitosi nelle cellule della radice della cipolla

Riso. 2. Schema della mitosi nelle cellule della radice della cipolla: 1- interfase; 2.3 - profase; 4 - metafase; 5.6 - anafase; 7,8 - telofase; 9 - formazione di due cellule

Riso. 3. Mitosi nelle cellule della punta della radice della cipolla: a - interfase; b - profase; c - metafase; g - anafase; l, e - telofasi precoci e tardive

Metafase. L'inizio di questa fase è chiamato prometafase. Nella prometafase, i cromosomi si trovano nel citoplasma in modo piuttosto casuale. Si forma un apparato mitotico, che comprende un fuso e centrioli o altri centri organizzatori dei microtubuli. In presenza di centrioli, l'apparato mitotico è chiamato astrale (negli animali multicellulari) e in loro assenza - anastal (nelle piante superiori). Il fuso (fuso di acromatina) è un sistema di microtubuli di tubulina in una cellula in divisione che garantisce la divergenza dei cromosomi. Il fuso è costituito da due tipi di filamenti: polare (di sostegno) e cromosomico (di trazione).

Dopo la formazione dell'apparato mitotico, i cromosomi iniziano a spostarsi sul piano equatoriale della cellula; questo movimento dei cromosomi è chiamato metacinesi.

Nella metafase, i cromosomi sono massimamente spiralizzati. I centromeri dei cromosomi si trovano nel piano equatoriale della cellula indipendentemente l'uno dall'altro. I filamenti polari del fuso si estendono dai poli cellulari ai cromosomi, mentre i filamenti cromosomici si estendono dai centromeri (cinetocori) ai poli. L'insieme dei cromosomi nel piano equatoriale della cellula costituisce la placca metafasica.

Anafase. I cromosomi sono divisi in cromatidi. Da questo momento, ciascun cromatide diventa un cromosoma monocromatico indipendente, basato su una molecola di DNA. I cromosomi monocromatici nei gruppi anafase si disperdono ai poli della cellula. Quando i cromosomi divergono, i microtubuli cromosomici si accorciano e i microtubuli polari si allungano. In questo caso, i fili polari e cromosomici scorrono l'uno sull'altro.

Telofase. Il fuso di fissione viene distrutto. I cromosomi ai poli cellulari despirano e attorno ad essi si formano membrane nucleari. Nella cellula si formano due nuclei, geneticamente identici al nucleo originale. Il contenuto di DNA nei nuclei figli diventa uguale a 2c.

Citocinesi. Nella citocinesi, il citoplasma viene diviso e si formano le membrane delle cellule figlie. Negli animali, la citocinesi avviene mediante legatura cellulare. Nelle piante la citocinesi avviene in modo diverso: nel piano equatoriale si formano vescicole, che si fondono per formare due membrane parallele.

A questo punto termina la mitosi e inizia la successiva interfase.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

è un metodo speciale di divisione delle cellule eucariotiche, in seguito al quale le cellule passano dallo stato diploide allo stato aploide. La meiosi consiste in due divisioni successive precedute da un'unica replicazione del DNA.

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

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

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

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

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

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

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

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

Seconda divisione meiotica (meiosi 2) chiamato equazionale.

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

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

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

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

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

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

Amitosi

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

Ciclo cellulare

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

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Vai a lezioni n. 14"Riproduzione di organismi"

Ci sono quattro fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase. IN profase ben visibile centrioli- formazioni situate nel centro della cellula e che svolgono un ruolo nella divisione dei cromosomi figli degli animali. (Ricordiamo che le piante superiori non hanno centrioli al centro della cellula, che organizza la divisione dei cromosomi). Considereremo la mitosi usando l'esempio di una cellula animale, poiché la presenza di un centriolo rende più visivo il processo di divisione dei cromosomi. I centrioli si dividono e si spostano verso poli diversi della cellula. I microtubuli si estendono dai centrioli, formando i filamenti del fuso, che regolano la divergenza dei cromosomi ai poli della cellula in divisione.
Alla fine della profase, la membrana nucleare si disintegra, il nucleolo scompare gradualmente, i cromosomi si sviluppano a spirale e, di conseguenza, si accorciano e si ispessiscono, e possono già essere osservati al microscopio ottico. Sono ancora meglio visibili nella fase successiva della mitosi - metafase.
Nella metafase i cromosomi si trovano sul piano equatoriale della cellula. È chiaramente visibile che ciascun cromosoma, costituito da due cromatidi, presenta una costrizione - centromero. I cromosomi sono attaccati al filamento del fuso tramite i loro centromeri. Dopo la divisione del centromero, ciascun cromatide diventa un cromosoma figlio indipendente.
Poi arriva la fase successiva della mitosi - anafase, durante il quale i cromosomi figli (cromatidi di un cromosoma) divergono verso diversi poli della cellula.
La fase successiva della divisione cellulare è telofase. Inizia dopo che i cromosomi figli, costituiti da un cromatide, hanno raggiunto i poli della cellula. In questa fase i cromosomi despirano nuovamente e assumono lo stesso aspetto che avevano prima dell'inizio della divisione cellulare in interfase (fili lunghi e sottili). Intorno a loro appare un involucro nucleare e nel nucleo si forma un nucleolo, nel quale vengono sintetizzati i ribosomi. Durante il processo di divisione citoplasmatica, tutti gli organelli (mitocondri, complesso del Golgi, ribosomi, ecc.) sono distribuiti più o meno uniformemente tra le cellule figlie.
Pertanto, come risultato della mitosi, una cellula si trasforma in due, ciascuna delle quali ha un numero e una forma caratteristici di cromosomi per questo tipo di organismo, e quindi una quantità costante di DNA.
L'intero processo di mitosi dura in media 1-2 ore. La sua durata è leggermente diversa a seconda dei diversi tipi di cellule. Dipende anche dalle condizioni ambientali (temperatura, condizioni di luce e altri indicatori).
Il significato biologico della mitosi è che garantisce la costanza del numero di cromosomi in tutte le cellule del corpo. Tutte le cellule somatiche si formano come risultato della divisione mitotica, che garantisce la crescita dell'organismo. Durante il processo di mitosi, le sostanze dei cromosomi della cellula madre sono distribuite rigorosamente equamente tra le due cellule figlie che ne derivano. Come risultato della mitosi, tutte le cellule del corpo ricevono le stesse informazioni genetiche.

La divisione cellulare è il punto centrale della riproduzione.

Durante il processo di divisione, da una cellula nascono due cellule. Sulla base dell'assimilazione di sostanze organiche e inorganiche, una cellula crea la propria cellula con struttura e funzioni caratteristiche.

Nella divisione cellulare si possono osservare due momenti principali: divisione nucleare - mitosi e divisione citoplasmatica - citocinesi o citotomia. L'attenzione principale dei genetisti è ancora focalizzata sulla mitosi, poiché dal punto di vista della teoria dei cromosomi il nucleo è considerato un “organo” dell'ereditarietà.

Durante il processo di mitosi si verifica:

raddoppio della sostanza cromosomica;
cambiamenti nello stato fisico e nell'organizzazione chimica dei cromosomi;
divergenza dei cromosomi figli, o meglio sorelle, ai poli della cellula;
successiva divisione del citoplasma e ripristino completo di due nuovi nuclei nelle cellule sorelle.

Pertanto, l'intero ciclo di vita dei geni nucleari è stabilito nella mitosi: duplicazione, distribuzione e funzionamento; Come risultato del completamento del ciclo mitotico, le cellule sorelle ottengono la stessa “eredità”.

Durante la divisione, il nucleo cellulare attraversa cinque fasi successive: interfase, profase, metafase, anafase e telofase; alcuni citologi distinguono un altro sesto stadio: la prometafase.

Tra due successive divisioni cellulari il nucleo si trova nella fase interfase. Durante questo periodo il nucleo, durante la fissazione e la colorazione, presenta una struttura a rete formata dalla tintura di fili sottili, che nella fase successiva vengono formati in cromosomi. Sebbene l'interfase sia chiamata diversamente fase di un nucleo a riposo, sul corpo stesso, i processi metabolici nel nucleo durante questo periodo si verificano con la massima attività.

La profase è la prima fase di preparazione del nucleo alla divisione. Nella profase, la struttura reticolata del nucleo si trasforma gradualmente in filamenti cromosomici. Fin dalla prima profase, anche al microscopio ottico, si può osservare la duplice natura dei cromosomi. Ciò suggerisce che nel nucleo è nell'interfase precoce o tardiva che avviene il processo più importante della mitosi: il raddoppio, o duplicazione, dei cromosomi, in cui ciascuno dei cromosomi materni ne costruisce uno simile, uno figlio. Di conseguenza, ciascun cromosoma appare raddoppiato longitudinalmente. Tuttavia, queste metà dei cromosomi, che vengono chiamate cromatidi fratelli, non divergono in profase, poiché sono tenuti insieme da un'area comune: il centromero; la regione centromerica si divide successivamente. Nella profase, i cromosomi subiscono un processo di torsione lungo il loro asse, che porta al loro accorciamento e ispessimento. Va sottolineato che nella profase ogni cromosoma della cariolinfa si trova in modo casuale.

Nelle cellule animali, anche nella tarda telofase o nell'interfase molto precoce, avviene la duplicazione del centriolo, dopodiché nella profase i centrioli figli iniziano a convergere verso i poli e le formazioni dell'astrosfera e del fuso, chiamate nuovo apparato. Allo stesso tempo, i nucleoli si dissolvono. Un segno essenziale della fine della profase è la dissoluzione della membrana nucleare, a seguito della quale i cromosomi compaiono nella massa generale del citoplasma e del carioplasma, che ora formano il mixoplasma. Questo pone fine alla profase; la cellula entra in metafase.

Recentemente, tra profase e metafase, i ricercatori hanno iniziato a distinguere uno stadio intermedio chiamato prometafase. La prometafase è caratterizzata dalla dissoluzione e scomparsa della membrana nucleare e dallo spostamento dei cromosomi verso il piano equatoriale della cellula. Ma a questo punto la formazione del fuso dell'acromatina non è ancora stata completata.

Metafase chiamato lo stadio di completamento della disposizione dei cromosomi all'equatore del fuso. La disposizione caratteristica dei cromosomi sul piano equatoriale è chiamata placca equatoriale o metafase. La disposizione dei cromosomi in relazione tra loro è casuale. Nella metafase, il numero e la forma dei cromosomi sono chiaramente rivelati, soprattutto quando si esamina la placca equatoriale dai poli della divisione cellulare. Il fuso dell'acromatina è completamente formato: i filamenti del fuso acquisiscono una consistenza più densa rispetto al resto del citoplasma e si attaccano alla regione centromerica del cromosoma. Il citoplasma della cellula durante questo periodo ha la viscosità più bassa.

Anafase chiamata la fase successiva della mitosi, in cui i cromatidi si dividono, che ora possono essere chiamati cromosomi fratelli o figli, e divergono ai poli. In questo caso, prima di tutto, le regioni centromeriche si respingono a vicenda, quindi i cromosomi stessi divergono ai poli. Va detto che la divergenza dei cromosomi in anafase inizia simultaneamente - "come a comando" - e termina molto rapidamente.

Nella telofase, i cromosomi figli despirano e perdono la loro apparente individualità. Si formano il guscio centrale e il nucleo stesso. Il nucleo viene ricostruito in ordine inverso rispetto alle modifiche subite in profase. Alla fine, vengono ripristinati anche i nucleoli (o nucleoli), e nella stessa quantità in cui erano presenti nei nuclei genitori. Il numero di nucleoli è caratteristico di ciascun tipo di cellula.

Allo stesso tempo inizia la divisione simmetrica del corpo cellulare. I nuclei delle cellule figlie entrano nello stato interfase.

La figura sopra mostra un diagramma della citocinesi nelle cellule animali e vegetali. In una cellula animale, la divisione avviene allacciando il citoplasma della cellula madre. In una cellula vegetale, la formazione di un setto cellulare avviene con aree di placche del fuso, che formano una partizione chiamata fragmoplasto sul piano equatoriale. Questo termina il ciclo mitotico. La sua durata dipende apparentemente dal tipo di tessuto, dallo stato fisiologico del corpo, da fattori esterni (temperatura, condizioni di luce) e dura da 30 minuti a 3 ore. Secondo vari autori la velocità di passaggio delle singole fasi è variabile.

Sia i fattori ambientali interni che quelli esterni che agiscono sulla crescita dell'organismo e sul suo stato funzionale influenzano la durata della divisione cellulare e le sue singole fasi. Poiché il nucleo svolge un ruolo enorme nei processi metabolici della cellula, è naturale ritenere che la durata delle fasi mitotiche possa variare in base allo stato funzionale del tessuto dell'organo. Ad esempio, è stato stabilito che durante il riposo e il sonno degli animali, l'attività mitotica di vari tessuti è molto più elevata che durante la veglia. In molti animali la frequenza delle divisioni cellulari diminuisce alla luce e aumenta al buio. Si presume inoltre che gli ormoni influenzino l'attività mitotica della cellula.

Le ragioni che determinano la disponibilità di una cellula a dividersi rimangono ancora poco chiare. Ci sono ragioni per suggerire diverse ragioni:

raddoppiando la massa del protoplasma cellulare, dei cromosomi e di altri organelli, a causa dei quali le relazioni nucleo-plasma vengono interrotte; Per dividersi, una cellula deve raggiungere un certo peso e volume caratteristici delle cellule di un dato tessuto;
raddoppiamento dei cromosomi;
secrezione di sostanze speciali da parte dei cromosomi e di altri organelli cellulari che stimolano la divisione cellulare.

Anche il meccanismo della divergenza cromosomica ai poli nell'anafase della mitosi rimane poco chiaro. Un ruolo attivo in questo processo sembra essere svolto dai filamenti del fuso, che rappresentano filamenti proteici organizzati e orientati da centrioli e centromeri.

La natura della mitosi, come abbiamo già detto, varia a seconda della tipologia e dello stato funzionale del tessuto. Cellule di tessuti diversi sono caratterizzate da diversi tipi di mitosi Nel tipo di mitosi descritto, la divisione cellulare avviene in modo uguale e simmetrico. Come risultato della mitosi simmetrica, le cellule sorelle sono ereditariamente equivalenti in termini sia di geni nucleari che di citoplasma. Tuttavia, oltre a quella simmetrica, esistono altri tipi di mitosi, vale a dire: mitosi asimmetrica, mitosi con citocinesi ritardata, divisione delle cellule multinucleate (divisione dei sincizi), amitosi, endomitosi, endoriproduzione e politenia.

Nel caso della mitosi asimmetrica, le cellule sorelle non sono uguali in termini di dimensioni, quantità di citoplasma e anche in relazione al loro destino futuro. Un esempio di ciò è la dimensione disuguale delle cellule sorelle (figlie) del neuroblasto della cavalletta, delle uova degli animali durante la maturazione e durante la frammentazione a spirale; quando i nuclei dei granuli di polline si dividono, una delle cellule figlie può dividersi ulteriormente, l'altra no, ecc.

La mitosi con citocinesi ritardata è caratterizzata dal fatto che il nucleo cellulare si divide molte volte e solo allora si divide il corpo cellulare. Come risultato di questa divisione, si formano cellule multinucleate come il sincizio. Un esempio di ciò è la formazione delle cellule dell'endosperma e la formazione di spore.

Amitosi chiamata fissione nucleare diretta senza la formazione di figure di fissione. In questo caso la divisione del nucleo avviene “allacciandolo” in due parti; a volte si formano più nuclei contemporaneamente da un nucleo (frammentazione). L'amitosi si verifica costantemente nelle cellule di numerosi tessuti specializzati e patologici, ad esempio nei tumori cancerosi. Può essere osservato sotto l'influenza di vari agenti dannosi (radiazioni ionizzanti e alta temperatura).

Endomitosi Questo è il nome dato al processo in cui la fissione nucleare raddoppia. In questo caso, i cromosomi, come al solito, si riproducono in interfase, ma la loro successiva divergenza avviene all'interno del nucleo con conservazione dell'involucro nucleare e senza la formazione di un fuso di acromatina. In alcuni casi, sebbene la membrana nucleare si dissolva, i cromosomi non divergono ai poli, per cui il numero di cromosomi nella cellula si moltiplica anche di diverse decine di volte. L'endomitosi si verifica nelle cellule di vari tessuti sia di piante che di animali. Ad esempio, A.A. Prokofieva-Belgovskaya ha dimostrato che attraverso l'endomitosi nelle cellule di tessuti specializzati: nell'ipoderma del ciclope, nel corpo grasso, nell'epitelio peritoneale e in altri tessuti della puledra (Stenobothrus) - l'insieme dei cromosomi può aumentare di 10 volte . Questo aumento del numero di cromosomi è associato alle caratteristiche funzionali del tessuto differenziato.

Durante la politenia, il numero di filamenti cromosomici si moltiplica: dopo la duplicazione su tutta la lunghezza, non divergono e rimangono adiacenti l'uno all'altro. In questo caso, il numero di fili cromosomici all'interno di un cromosoma viene moltiplicato, di conseguenza il diametro dei cromosomi aumenta notevolmente. Il numero di fili così sottili in un cromosoma politenico può raggiungere 1000-2000. In questo caso si formano i cosiddetti cromosomi giganti. Con la politenia, tutte le fasi del ciclo mitotico vengono abbandonate, ad eccezione di quella principale: la riproduzione dei filamenti primari del cromosoma. Il fenomeno della politenia si osserva nelle cellule di numerosi tessuti differenziati, ad esempio nel tessuto delle ghiandole salivari dei ditteri, nelle cellule di alcune piante e protozoi.

A volte si verifica una duplicazione di uno o più cromosomi senza alcuna trasformazione nucleare: questo fenomeno viene chiamato endoriproduzione.

Quindi, tutte le fasi della mitosi cellulare, i componenti, sono obbligatori solo per un processo tipico.

In alcuni casi, soprattutto nei tessuti differenziati, il ciclo mitotico subisce modifiche. Le cellule di tali tessuti hanno perso la capacità di riprodurre l'intero organismo e l'attività metabolica del loro nucleo è adattata alla funzione del tessuto socializzato.

Le cellule embrionali e meristematiche, che non hanno perso la funzione di riprodurre l'intero organismo e appartengono a tessuti indifferenziati, conservano l'intero ciclo della mitosi, su cui si basa la riproduzione asessuata e vegetativa.

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