La telofase della mitosi è la più attiva. Fasi della mitosi: loro caratteristiche

Tra tutti gli argomenti interessanti e piuttosto complessi della biologia, vale la pena evidenziare due processi di divisione cellulare nel corpo: meiosi e mitosi. All'inizio può sembrare che questi processi siano gli stessi, poiché in entrambi i casi avviene la divisione cellulare, ma in realtà c'è una grande differenza tra loro. Prima di tutto, devi capire la mitosi. Cos'è questo processo, cos'è l'interfase della mitosi e che ruolo svolgono nel corpo umano? Questo sarà discusso più dettagliatamente in questo articolo.

Un processo biologico complesso che è accompagnato dalla divisione cellulare e dalla distribuzione dei cromosomi tra queste cellule: tutto questo si può dire della mitosi. Grazie ad esso, i cromosomi contenenti DNA sono distribuiti uniformemente tra le cellule figlie del corpo.

Ci sono 4 fasi principali nel processo di mitosi. Sono tutti interconnessi, poiché le fasi passano agevolmente dall'una all'altra. La prevalenza della mitosi in natura è dovuta al fatto che è coinvolta nel processo di divisione di tutte le cellule, inclusi muscoli, nervi e così via.

Brevemente sull'interfase

Prima di entrare nello stato di mitosi, una cellula che si divide entra in interfase, cioè cresce. La durata dell'interfase può occupare più del 90% del tempo totale di attività cellulare in modalità normale.

L’interfase è divisa in 3 periodi principali:

fase G1;
Fase S;
fase G2.

Si svolgono tutti in una certa sequenza. Esaminiamo ciascuna di queste fasi separatamente.

Interfase - componenti principali (formula)

Fase G1

Questo periodo è caratterizzato dalla preparazione della cellula alla divisione. Aumenta di volume per l'ulteriore fase della sintesi del DNA.

Fase S

Questa è la fase successiva del processo interfase, durante il quale le cellule del corpo si dividono. Di norma, la sintesi della maggior parte delle cellule avviene in un breve periodo di tempo. Dopo la divisione cellulare, le cellule non aumentano di dimensioni, ma inizia l'ultima fase.

Fase G2

La fase finale dell'interfase, durante la quale le cellule continuano a sintetizzare proteine aumentando di dimensioni. Durante questo periodo nella cellula sono ancora presenti nucleoli. Inoltre, nell'ultima parte dell'interfase, avviene la duplicazione dei cromosomi e la superficie del nucleo in questo momento è ricoperta da uno speciale guscio che ha una funzione protettiva.

Una nota! Alla fine della terza fase avviene la mitosi. Comprende anche diverse fasi, dopo le quali avviene la divisione cellulare (questo processo in medicina è chiamato citocinesi).

Fasi della mitosi

Come notato in precedenza, la mitosi è divisa in 4 fasi, ma a volte possono essercene di più. Di seguito sono riportati i principali.

Tavolo. Descrizione delle principali fasi della mitosi.

Nome della fase, foto	Descrizione
	Durante la profase si verifica la spiralizzazione dei cromosomi, a seguito della quale assumono una forma contorta (è più compatta). Tutti i processi sintetici nelle cellule del corpo si fermano, quindi i ribosomi non vengono più prodotti.
	Molti esperti non distinguono la prometafase come una fase separata della mitosi. Spesso tutti i processi che si verificano in esso vengono definiti profase. Durante questo periodo, il citoplasma avvolge i cromosomi, che si muovono liberamente all'interno della cellula fino a un certo punto.
	La fase successiva della mitosi, che è accompagnata dalla distribuzione dei cromosomi condensati sul piano equatoriale. Durante questo periodo, i microtubuli vengono rinnovati continuamente. Durante la metafase, i cromosomi sono disposti in modo tale che i loro cinetocori siano in una direzione diversa, cioè diretti verso i poli opposti.
	Questa fase della mitosi è accompagnata dalla separazione dei cromatidi di ciascun cromosoma l'uno dall'altro. La crescita dei microtubuli si ferma, ora iniziano a smontarsi. L'anafase non dura a lungo, ma durante questo periodo di tempo le cellule riescono a disperdersi più vicino a poli diversi in numero approssimativamente uguale.
	Questa è l'ultima fase durante la quale inizia la decondensazione dei cromosomi. Le cellule eucariotiche completano la loro divisione e attorno a ciascun insieme di cromosomi umani si forma un guscio speciale. Quando l'anello contrattile si contrae, il citoplasma si separa (in medicina questo processo è chiamato citotomia).

Importante! La durata dell'intero processo di mitosi, di norma, non supera 1,5-2 ore. La durata può variare a seconda del tipo di cellula da dividere. Inoltre, la durata del processo è influenzata da fattori esterni, come condizioni di luce, temperatura e così via.

Che ruolo biologico gioca la mitosi?

Cerchiamo ora di comprendere le caratteristiche della mitosi e la sua importanza nel ciclo biologico. Prima di tutto, assicura molti processi vitali del corpo, compreso lo sviluppo embrionale.

La mitosi è anche responsabile del ripristino dei tessuti e degli organi interni del corpo dopo vari tipi di danni, con conseguente rigenerazione. Nel processo di funzionamento, le cellule muoiono gradualmente, ma con l'aiuto della mitosi l'integrità strutturale dei tessuti viene costantemente mantenuta.

La mitosi garantisce la conservazione di un certo numero di cromosomi (corrisponde al numero di cromosomi nella cellula madre).

Video - Caratteristiche e tipi di mitosi

1) 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. Nel citoplasma della cellula è presente un piccolo corpo granulare chiamato centriolo. All'inizio della profase, il centriolo si divide e i centrioli figli si spostano alle estremità opposte della cellula. Da ciascun centriolo si estendono sottili fili sotto forma di raggi, che formano una stella; tra i centrioli nasce un fuso, costituito da una serie di fili protoplasmatici detti filamenti del fuso. Questi fili sono costituiti da una proteina simile nelle sue proprietà alle proteine contrattili delle fibre muscolari. Sono disposti sotto forma di due coni, piegati base a base, in modo che il fuso sia stretto alle estremità, o poli, vicino ai centrioli, e largo al centro, o all'equatore. I fili del fuso si estendono dall'equatore ai poli; sono costituiti da protoplasma più denso del nucleo. Il fuso è una struttura specifica: utilizzando un micromanipolatore è possibile inserire un ago sottile nella cellula e con esso spostare il fuso. I fusi isolati dalle cellule in divisione contengono proteine, principalmente un tipo di proteina, ma anche una piccola quantità di RNA. Quando i centrioli si separano e si forma il fuso, i cromosomi nel nucleo si contraggono, diventando più corti e più spessi. Se prima non si vedeva che sono costituiti da due elementi, ora lo si nota chiaramente.
2) La prometafase inizia con la rapida disintegrazione della membrana nucleare in piccoli frammenti, indistinguibili dai frammenti del reticolo endoplasmatico. Nella prometafase, nei cromosomi su ciascun lato del centromero si formano strutture speciali chiamate cinetocori. Si attaccano a un gruppo speciale di microtubuli chiamati filamenti del cinetocore o microtubuli del cinetocore. Questi filamenti si estendono da entrambi i lati di ciascun cromosoma, corrono in direzioni opposte e interagiscono con i filamenti del fuso bipolare. Allo stesso tempo, i cromosomi iniziano a muoversi intensamente.
3) Metafase. I cromatidi sono attaccati alle fibrille del fuso tramite cinetocori. Una volta collegati ad entrambi i centrosomi, i cromatidi si muovono verso l'equatore del fuso finché i loro centromeri non si allineano lungo l'equatore del fuso perpendicolare al suo asse. Ciò consente ai cromatidi di muoversi senza ostacoli verso i rispettivi poli. La disposizione dei cromosomi caratteristica della metafase è molto importante per la segregazione cromosomica, ad es. divergenza dei cromatidi fratelli. Se un singolo cromosoma “esita” nel suo movimento verso l’equatore del fuso, l’inizio dell’anafase è solitamente ritardato. La metafase termina con la separazione dei cromatidi fratelli.
4) L'anafase dura solitamente solo pochi minuti. L'anafase inizia con l'improvvisa scissione di ciascun cromosoma, causata dalla separazione dei cromatidi fratelli nel punto della loro giunzione nel centromero.

Questa scissione che separa i cinetocori è indipendente da altri eventi mitotici e si verifica anche sui cromosomi non attaccati al fuso mitotico. Consente alle forze polari del fuso che agiscono sulla piastra metafase di iniziare a spostare ciascun cromatide verso i poli del fuso corrispondenti ad una velocità di circa 1 µm/min. Se non ci fossero fili del fuso, i cromosomi verrebbero separati in tutte le direzioni, ma grazie alla presenza di questi fili, un set completo di cromosomi figli viene assemblato su un polo e l'altro sull'altro. Durante il movimento verso i poli, i cromosomi assumono solitamente una forma a V, con l'apice rivolto verso il polo. Il centromero si trova all'apice e la forza che fa muovere il cromosoma verso il polo viene applicata al centromero. I cromosomi che hanno perso il centromero durante la mitosi non si muovono affatto.

5) La 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 la divisione del citoplasma, tutti gli organelli sono distribuiti più o meno uniformemente tra le cellule figlie. Ciò completa la divisione nucleare, chiamata anche cariocinesi; Poi avviene la divisione cellulare, o citocinesi.

Tabella 2. Fasi della mitosi

Nella maggior parte dei casi l'intero processo di mitosi dura da 1 a 2 ore. Nelle piante la divisione avviene attraverso la formazione della cosiddetta placca cellulare, che separa il citoplasma; nasce nella regione equatoriale del fuso e poi cresce in tutte le direzioni, raggiungendo la parete cellulare. Il materiale della piastra cellulare è prodotto dal reticolo endoplasmatico. Ciascuna delle cellule figlie forma quindi una membrana citoplasmatica sul suo lato della piastra cellulare e infine si formano pareti cellulari di cellulosa su entrambi i lati della piastra.

La frequenza delle mitosi nei diversi tessuti e nelle diverse specie varia notevolmente. Ad esempio, nel midollo osseo rosso umano, dove vengono prodotti 10.000.000 di globuli rossi ogni secondo, dovrebbero verificarsi 10.000.000 di mitosi ogni secondo.

Profase. Durante la profase, i cromosomi si condensano e diventano visibili al microscopio ottico. Quando il DNP si compatta, i cromosomi acquisiscono la struttura di fili ben colorati. Il numero di cromosomi è 4n, che corrisponde alla quantità di DNA 4c. A causa dell'inattivazione dei geni nella regione dell'organizzatore nucleolare e dell'inibizione della sintesi dell'RNA in profase, si nota la scomparsa dei nucleoli. L'involucro nucleare si disintegra gradualmente in frammenti e piccole vescicole di membrana. Allo stesso tempo, i centrioli divergono ai poli opposti della cellula.
Nel satellite sede del centriolo madre inizia la formazione dei microtubuli dai quali si formano i filamenti del fuso.

Metafase. Un evento caratteristico della metafase è lo spostamento dei cromosomi sul piano equatoriale del fuso. Qui si trovano rigorosamente regolarmente, formando una placca metafasica (guardando il fuso di lato). Se consideriamo un gruppo di cromosomi in metafase dal lato dei poli del fuso, appare chiaramente una figura somigliante ad una stella (la cosiddetta stella madre). Durante questo periodo è possibile determinare il numero, la forma e la dimensione dei cromosomi (cromosomi D, doppi cromosomi) che compongono la placca metafase.
Entro la fine della metafase le metà longitudinali dei cromosomi (cromatidi fratelli) sono completamente separate, ad eccezione della zona di costrizione primaria.

Per ogni tipo animali caratterizzato da un numero strettamente costante di cromosomi nelle cellule somatiche. Per l'uomo è 46. La lunghezza dei cromosomi distingue tra l'alternanza di aree colorate e non colorate. Inoltre, ogni cromosoma ha un modello unico di colorazione differenziale. I cromosomi umani sono divisi in 7 gruppi in base alle loro dimensioni e caratteristiche strutturali (A, B, C, D, E, F, G) e ogni cromosoma ha il proprio numero. L'insieme delle caratteristiche della struttura dei cromosomi, della loro dimensione e numero costituisce quello che viene chiamato cariotipo.

Anafase implica il processo di divergenza dei cromosomi ai poli di una cellula in divisione. Il meccanismo del movimento dei cromosomi è spiegato dall'ipotesi dei filamenti scorrevoli, secondo la quale i filamenti del fuso costituiti da microtubuli, interagendo tra loro e con le proteine contrattili, tirano i cromosomi verso i poli. La velocità di movimento dei cromosomi raggiunge 0,2-0,5 µm/min e l'intera anafase dura 2-3 minuti. L'anafase termina con il movimento di due serie identiche di cromosomi (cromosomi s o singoli cromosomi) verso i poli, dove si uniscono formando figure che assomigliano a stelle in apparenza (se viste dal polo). Queste figure sono chiamate stelle figlie.

Perché stelle cromosomiche si formano su ciascun polo, questo stadio della mitosi è talvolta chiamato stadio della doppia stella (diastero) o stadio delle stelle figlie. Telofase- la fase finale della mitosi, durante la quale i nuclei figli vengono ricostruiti ai poli del fuso. Il riarrangiamento dei cromosomi telofasici ricorda i processi del loro cambiamento nella profase, ma avviene nella direzione opposta. Quando i cromosomi interagiscono con le vescicole di membrana del citoplasma, si forma l'involucro nucleare. Con la transizione dei cromosomi allo stato interfase si formano nuovi nucleoli. La telofase termina con la divisione del corpo cellulare: citotomia o citocinesi, che porta alla formazione di due cellule figlie.

Parte delle cellule possono uscire dal ciclo riproduttivo ed entrare nel percorso di differenziazione. Alcune cellule possono uscire dal ciclo cellulare nel periodo G1 o dopo il periodo S e rimanere a riposo (periodo Go). Tali cellule a riposo mantengono la capacità di dividersi e possono nuovamente entrare nel ciclo di riproduzione.

Video didattico: la mitosi cellulare e le sue fasi

Se hai problemi nella visione, scarica il video dalla pagina Indice dell'argomento "Struttura cellulare. Elementi cellulari":

Brevemente sull'interfase

L’interfase è divisa in 3 periodi principali:

fase G1;
Fase S;
fase G2.

Si svolgono tutti in una certa sequenza. Esaminiamo ciascuna di queste fasi separatamente.

Interfase - componenti principali (formula)

Fase G1

Questo periodo è caratterizzato dalla preparazione della cellula alla divisione. Aumenta di volume per l'ulteriore fase della sintesi del DNA.

Fase S

Fase G2

Una nota! Alla fine della terza fase avviene la mitosi. Comprende anche diverse fasi, dopo le quali avviene la divisione cellulare (questo processo in medicina è chiamato citocinesi).

Fasi della mitosi

Come notato in precedenza, la mitosi è divisa in 4 fasi, ma a volte possono essercene di più. Di seguito sono riportati i principali.

Tavolo. Descrizione delle principali fasi della mitosi.

Nome della fase, foto	Descrizione
	Durante la profase si verifica la spiralizzazione dei cromosomi, a seguito della quale assumono una forma contorta (è più compatta). Tutti i processi sintetici nelle cellule del corpo si fermano, quindi i ribosomi non vengono più prodotti.
	Molti esperti non distinguono la prometafase come una fase separata della mitosi. Spesso tutti i processi che si verificano in esso vengono definiti profase. Durante questo periodo, il citoplasma avvolge i cromosomi, che si muovono liberamente all'interno della cellula fino a un certo punto.
	La fase successiva della mitosi, che è accompagnata dalla distribuzione dei cromosomi condensati sul piano equatoriale. Durante questo periodo, i microtubuli vengono rinnovati continuamente. Durante la metafase, i cromosomi sono disposti in modo tale che i loro cinetocori siano in una direzione diversa, cioè diretti verso i poli opposti.
	Questa fase della mitosi è accompagnata dalla separazione dei cromatidi di ciascun cromosoma l'uno dall'altro. La crescita dei microtubuli si ferma, ora iniziano a smontarsi. L'anafase non dura a lungo, ma durante questo periodo di tempo le cellule riescono a disperdersi più vicino a poli diversi in numero approssimativamente uguale.
	Questa è l'ultima fase durante la quale inizia la decondensazione dei cromosomi. Le cellule eucariotiche completano la loro divisione e attorno a ciascun insieme di cromosomi umani si forma un guscio speciale. Quando l'anello contrattile si contrae, il citoplasma si separa (in medicina questo processo è chiamato citotomia).

Importante! La durata dell'intero processo di mitosi, di norma, non supera 1,5-2 ore. La durata può variare a seconda del tipo di cellula da dividere. Inoltre, la durata del processo è influenzata da fattori esterni, come condizioni di luce, temperatura e così via.

Che ruolo biologico gioca la mitosi?

Cerchiamo ora di comprendere le caratteristiche della mitosi e la sua importanza nel ciclo biologico. Prima di tutto, assicura molti processi vitali del corpo, compreso lo sviluppo embrionale.

La mitosi garantisce la conservazione di un certo numero di cromosomi (corrisponde al numero di cromosomi nella cellula madre).

Video - Caratteristiche e tipi di mitosi

Cosa sono la mitosi e la meiosi e quali fasi hanno? cellule con alcune differenze. Durante la meiosi, dal nucleo madre si formano quattro nuclei figli, in cui il numero di cromosomi è ridotto della metà. Si verifica anche la mitosi, ma in questo tipo si formano solo due cellule figlie con gli stessi cromosomi dei genitori.

Quindi è la meiosi? Si tratta di procedure di divisione biologica che producono cellule con cromosomi specifici. La riproduzione per mitosi avviene negli organismi viventi multicellulari e complessi.

Fasi

La mitosi avviene in due fasi:

Raddoppiamento delle informazioni a livello genetico. Qui, le cellule madri distribuiscono tra loro le informazioni genetiche. In questa fase, i cromosomi cambiano.
Stadio mitotico. È costituito da periodi di tempo.

La formazione delle cellule avviene in più fasi.

Fasi

La mitosi si divide in diverse fasi:

telofase;
anafase;
metafase;
profase.

Queste fasi si verificano in una determinata sequenza e hanno le loro caratteristiche.

In qualsiasi organismo multicellulare complesso, la mitosi comporta molto spesso la divisione cellulare secondo un tipo indifferenziato. Durante la mitosi, la cellula madre si divide in cellule figlie, solitamente due. Uno di loro diventa uno stelo e continua la divisione, mentre il secondo smette di dividersi.

Interfase

L'interfase è la preparazione della cellula alla divisione. In genere questa fase dura fino a venti ore. In questo momento hanno luogo molti processi diversi durante i quali le cellule si preparano per la mitosi.

Durante questo periodo avviene la divisione delle proteine e aumenta il numero di organelli nella struttura del DNA. Alla fine della divisione, le molecole genetiche raddoppiano, ma il numero dei cromosomi non cambia. I DNA identici sono uniti e sono due cromatidi in una molecola. I cromatidi risultanti sono identici e fratelli.

Dopo il completamento dell'interfase inizia la mitosi vera e propria. È costituito da profase, metafase, anafase e telofase.

Profase

La prima fase della mitosi è la profase. Dura circa un'ora. È convenzionalmente suddiviso in più fasi. Nella fase iniziale della profase della mitosi, il nucleolo si allarga, a seguito della quale si formano le molecole. Alla fine della fase, ciascun cromosoma è già costituito da due cromatidi. I nucleoli e le membrane nucleari si dissolvono, tutti gli elementi nella cellula sono allo sbando. Inoltre, nella profase della mitosi, si forma la divisione dell'acromatina, alcuni fili passano attraverso l'intera cellula e alcuni sono collegati agli elementi centrali. Durante questo processo, il contenuto del codice genetico rimane invariato.

Il numero di cromosomi non cambia durante la profase della mitosi. Cos'altro succede? Nella profase della mitosi, la membrana nucleare si disintegra, a seguito della quale i cromosomi a spirale finiscono nel citoplasma. Le particelle della membrana nucleare disintegrata formano piccole vescicole di membrana.

Nella profase della mitosi accade quanto segue: la cellula animale diventa rotonda, ma nelle piante non cambia forma.

Metafase

Dopo la profase arriva la metafase. In questa fase la spiralizzazione dei cromosomi raggiunge il suo apice. I cromosomi accorciati iniziano a muoversi verso il centro della cellula. Durante il movimento, si trovano ugualmente in entrambe le parti. Qui si forma la piastra metafase. Quando si esamina una cellula, i cromosomi sono chiaramente visibili. È durante la metafase che sono facili da contare.

Dopo la formazione della piastra metafase, viene analizzato l'insieme di cromosomi inerenti a questo tipo di cellula. Ciò avviene bloccando la segregazione cromosomica mediante alcaloidi.

Ogni organismo ha il proprio set di cromosomi. Ad esempio, il mais ne ha 20 e le fragole da giardino ne hanno 56. Il corpo umano ha meno cromosomi delle bacche, solo 46.

Anafase

Tutti i processi che si verificano nella profase della mitosi finiscono e inizia l'anafase. Durante questo processo, tutte le connessioni cromosomiche vengono interrotte e iniziano a muoversi in direzioni opposte l'una dall'altra. Nell'anafase i cromosomi correlati diventano indipendenti. Finiscono in celle diverse.

La fase termina con la divergenza dei cromatidi ai poli della cellula. Anche qui avviene la distribuzione delle informazioni ereditarie tra cellule figlie e madri.

Telofase

I cromosomi si trovano ai poli. Al microscopio diventano difficili da vedere perché attorno a loro si forma un guscio nucleare. Il fuso di fissione è completamente distrutto.

Nelle piante, la membrana si forma al centro della cellula, diffondendosi gradualmente ai poli. Divide la cellula madre in due parti. Una volta che la membrana è completamente cresciuta, appare una parete di cellulosa.

Caratteristiche della mitosi

La divisione cellulare può essere inibita a causa delle alte temperature, dell’esposizione a veleni e delle radiazioni. Quando si studia la mitosi cellulare in vari organismi multicellulari, è possibile utilizzare veleni che inibiscono la mitosi nella fase metafase. Ciò consente di studiare i cromosomi in dettaglio ed eseguire il cariotopo.

Mitosi nella tavola

Considera le fasi della divisione cellulare nella tabella seguente.

Nella tabella è anche possibile tracciare il processo delle fasi della mitosi.

Mitosi negli animali e nelle piante

Le caratteristiche di questo processo possono essere descritte in una tabella comparativa.

Quindi, abbiamo esaminato il processo di divisione cellulare negli organismi animali e vegetali, nonché le loro caratteristiche e differenze.