Meioza este diviziunea celulară directă. diviziunea celulelor eucariote

1. Ce metode de divizare sunt caracteristice celulelor eucariote? Pentru celulele procariote?

Pentru celulele eucariote: mitoză, amitoză, meioză. Simplu diviziune binară caracteristic doar celulelor procariote.

2. Ce este fisiunea binară simplă?

Fisiunea binară simplă este diviziunea unei celule în două. Înainte de diviziunea celulară, are loc replicarea și se formează două molecule de ADN identice, fiecare fiind atașată de membrana citoplasmatică. În timpul diviziunii celulare, membrana citoplasmatică crește între două molecule de ADN în așa fel încât în ​​cele din urmă împarte celula în două.

3. Ce este mitoza? Descrieți fazele mitozei.

Mitoza este principalul mod de divizare Celulele eucariote, în urma căreia dintr-o celulă mamă se formează două celule fiice cu același set de cromozomi. Mitoza este un proces continuu, dar pentru comoditate este împărțit în patru faze succesive: profază, metafază, anafază și telofază. Profaza. În celulă, volumul nucleului crește, cromatina începe să se spiraleze, ducând la formarea cromozomilor. Nucleolii se dizolvă treptat, membrana nucleară se dezintegrează și se formează fusul de fisiune. Metafaza. Formarea fusului de fisiune este finalizată. Cromozomii ating spiralarea maximă și sunt aranjați ordonat în planul ecuatorial al celulei. Se formează așa-numita placă de metafază, formată din cromozomi cu două cromatide. Anafaza. Fibrele fusului se scurtează, determinând ca cromatidele surori ale fiecărui cromozom să se separe unele de altele și să se întindă către polii opuși ai celulei. Deoarece cromatidele surori sunt identice între ele, cei doi poli ai celulei au același material genetic (într-o celulă diploidă, 2n2c la fiecare pol). Telofază. Cromozomii fiice se despiralizează (se desfășoară) la polii celulei pentru a forma cromatina. În jurul materialului nuclear al fiecărui pol, din structurile membranare ale citoplasmei se formează membrane nucleare. În cei doi nuclei formați apar nucleoli. Filamentele fusului de fisiune sunt distruse. Aceasta completează diviziunea nucleului și începe diviziunea celulei în două.

4. Datorită căruia celulele fiice, ca urmare a mitozei, primesc un identic informații ereditare? Care este semnificația biologică a mitozei?

Datorită distribuției exacte și uniforme a cromozomilor în timpul mitozei (divergența cromozomilor către diferiți poli ai celulei în anafază), toate celulele corpului sunt identice genetic. Mitoza determină cele mai importante procese ale vieții - creșterea, dezvoltarea, regenerarea (refacerea țesuturilor și organelor deteriorate). Diviziunea mitotică celulele stau la baza reproducerii asexuate a multor organisme.

5. Numărul de cromozomi - n, cromatide - c. Care va fi raportul dintre n și c pentru celulele somatice umane în următoarele perioade de interfază și mitoză. Stabiliți o potrivire.

1-in, 2-in, 3-in, 4-in, 5-in, 6-in.

6. Prin ce diferă amitoza de mitoză? De ce credeți că amitoza se numește diviziune celulară directă, iar mitoza se numește indirectă?

Amitoza se realizează prin diviziune directă nucleul celular constricție. În timpul amitozei, nu se formează un fus de diviziune și nu are loc spiralizarea cromatinei; prin urmare, materialul ereditar este distribuit între nucleii fiice în mod neuniform, aleatoriu. Acest tip de diviziune se găsește în organismele unicelulare.

7. În nucleul unei celule nedivizoare, materialul ereditar (ADN) este sub forma unei substanțe dispersate amorfe - cromatina. Înainte de divizare, cromatina se spiralizează și formează structuri compacte - cromozomi, iar după diviziune revine la starea inițială. De ce celulele fac modificări atât de complexe ale materialului lor ereditar?

Spiralizarea cromozomilor este procesul de compactare a cromozomilor în timpul diviziunii celulare. Contribuie la divergența normală a cromozomilor către polii celulei.

8. S-a stabilit că la animalele din timpul zilei activitatea mitotică maximă a celulelor se observă seara, iar cea minimă - după-amiaza. La animalele care duc un stil de viață nocturn, celulele se divid cel mai intens dimineața, în timp ce activitatea mitotică este slăbită noaptea. Ce crezi, cu ce este legat?

Modul de diviziune mitotică este influențat de diverși factori: vârsta organismului, alimentația, conținutul de vitamine, starea sistemului nervos și endocrin, fotoperiodism, procese motorii, modificări ale proceselor biochimice etc. Modificarea activității mitotice în majoritatea organe și țesuturi are un caracter ritmic clar pronunțat. De exemplu, periodicitatea zilnică a diviziunii celulare este larg răspândită printre diverși reprezentanți ai lumii vegetale și animale.

La animalele diurne, până seara se acumulează în celule o cantitate suficientă de nutrienți, ceea ce afectează favorabil diviziunea celulară, iar rata diviziunii mitotice crește. La animalele care duc un stil de viață nocturn, o cantitate suficientă de nutrienți în celulă se acumulează până dimineața.

Amitoza - ce este și care este diferența sa fundamentală față de mitoza în sine? Soluția acestor probleme a fost relevantă în ultimele două sau trei decenii. O trecere în revistă a literaturii obținute nu numai că confirmă implicarea amitozei în proliferarea celulară, acest proces implică existența a mai mult de un mecanism amitotic capabil să producă noi nuclei fără participarea cromozomilor mitotici.

Amitoza (biologie): totul incepe cu celula

Este greu de imaginat, dar celulele prezente în micul făt dau naștere în cele din urmă la toate celulele care alcătuiesc corpul unui adult. Oasele și carnea, organele și țesuturile sunt produsele a mii de generații de diviziune celulară. Majoritatea celulelor vegetale și animale se reproduc prin separarea în două celule fiice identice. Diviziunea simplă, care este mijlocul de reproducere asexuată a organismelor unicelulare, cum ar fi bacteriile și protozoarele, se numește amitoză. Este, de asemenea, o modalitate de reproducere sau creștere în membranele fetale ale unor vertebrate.

Divizarea nucleului este însoțită de îngustarea citoplasmatică. În procesul de divizare, nucleul se alungește și apoi capătă o formă alungită, apoi crește în dimensiune și, în cele din urmă, este împărțit în două jumătăți. Acest proces este însoțit de o îngustare a citoplasmei, care împarte celula în două părți egale sau aproximativ identice. Astfel, se formează două celule fiice.

Descoperirea diviziunii celulare

În secolul al XIX-lea, Flemming, profesor la Institutul de Anatomie din Kiel (Germania), a documentat pentru prima dată detaliile diviziunii celulare. El a fost foarte apreciat ca un inovator în acest domeniu, în mare parte datorită tehnologiei precum utilizarea microscoapelor pentru studiul țesuturilor biologice. Flemming a experimentat cu tehnica folosirii coloranților pentru a colora specimenele pe care dorea să le examineze la microscop. El a descoperit unele proprietăți pozitive ale coloranților anilină și a ajuns la concluzia că diferite tipuri de țesături absorb cu intensitate diferită în funcție de compoziția lor chimică. Acest lucru a făcut posibilă dezvăluirea structurilor și proceselor care erau invizibile înainte.

Fleming era interesat de procesul de diviziune celulară. El a început o serie de observații în direct la microscop folosind mostre de țesut animal colorat și a descoperit că o anumită masă de material din interiorul nucleului absoarbe colorantul destul de bine. După un timp, a început să se numească „cromatina” (din greacă saturată). Astăzi, procesul de scindare a unui nucleu în două se numește mitoză, iar diviziunea în sine se numește citokineză. Dar ce este amitoza? Oamenii de știință au început să se gândească la această problemă abia în secolul al XX-lea.

Diferența cheie între mitoză și amitoză

Mitoza este procesul prin care celulele își aranjează cromozomii în două seturi identice. Amitoza este un proces care are loc în absența mitozei în celule. Viața este frumoasă și complexă. Este uimitor cum totul în jur crește, se schimbă și se dezvoltă. Mitoza este o parte integrantă a ciclului celular, care implică practic o serie de evenimente care conduc o celulă să se dividă și să creeze două celule fiice. Deci, există copii exacte ale celulei părinte. Aceasta este urmată de citokineză, care separă citoplasma, organitele și membrana.

Un alt mod de divizare este amitoza. Acest concept poate fi clasificat ca o formă de mitoză închisă. În timpul acestui proces, celula mamă produce și două celule fiice, dar acestea nu sunt identice între ele sau cu celula părinte. Amitoza este, de asemenea, denumită uneori diviziune celulară directă, în timpul căreia celula și nucleul său se împart în două jumătăți. Cu toate acestea, spre deosebire de mitoză, nu apar modificări complexe în nucleu.

Amitoza la salvare

În 1882, în medicină a apărut termenul științific de amitoză. Acolo unde a fost deja observat, un ciclu mitotic normal nu mai este posibil. Denumită anterior o formă primitivă, amitoza în sensul modern este un proces calitativ particular de fisiune nucleară, care a apărut pe baza transformărilor mitotice. Uneori, amitoza este observată în diferite fenomene patologice, de exemplu, procese inflamatorii sau tumori maligne.

Amitoza este, de asemenea, discutată atunci când celula și-a pierdut capacitatea de mitoză. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă deja la vârsta adultă. Un exemplu este corpul uman. Celulele sistemului circulator își pierd capacitatea de mitoză, prin urmare, atunci când sunt deteriorate (de exemplu, de un atac de cord), nu se pot recrea sau înlocui. În mod remarcabil, celulele pielii continuă să se replice și să se înlocuiască de-a lungul vieții lor și a noastră. Amitoza poate fi însoțită de diviziunea celulară sau poate fi limitată la diviziunea nucleară fără diviziunea citoplasmei, ceea ce duce la formarea de celule multinucleate. Practic, acest proces are loc în celulele degenerate care sunt sortite morții, în special în membranele embrionare ale mamiferelor.

Principalele caracteristici ale amitozei

• Activitatea celulei este păstrată, dar materialul ereditar este distribuit într-o manieră haotică.
• Lipsa citokinezei, aceasta poate duce la formarea de celule cu nuclei multipli.
• Celulele rezultate nu mai sunt capabile de mitoză.
• Dificultăți de identificare, uneori amitoza poate fi rezultatul unei mitoze incorecte.
• Cel mai adesea se găsește în organismele unicelulare, precum și în celulele vegetale și animale cu activitate fiziologică slăbită și alte abateri de la normă.

Întrebarea ce este exact amitoza este încă controversată. Un numar mare de oamenii de știință și biologii contestă faptul că aceasta este pur și simplu o formă de diviziune celulară, numind-o un răspuns de reglementare intern al celulei.

Metode de diviziune a celulelor eucariote: mitoza, meioza, amitoza Ciclul mitotic. Mitoză
Mitoză- metoda principală de divizare a celulelor eucariote, în care are loc mai întâi dublarea și apoi o distribuție uniformă între celulele fiice ale materialului ereditar.

Mitoza este un proces continuu in care exista patru faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza. Înainte de mitoză, celula se pregătește pentru divizare sau interfază. Perioada de pregătire a celulelor pentru mitoză și mitoza în sine alcătuiesc împreună ciclu mitotic. Următorul este o scurtă descriere a fazele ciclului.

Interfaza este format din trei perioade: presintetice, sau postmitotice, - G1, sintetice - S, postsintetice, sau premitotice, - G2.

^ Perioada presintetică(2n 2c, unde n este numărul de cromozomi, c este numărul de molecule de ADN) - creșterea celulelor, activarea proceselor de sinteză biologică, pregătirea pentru perioada următoare.

^ Perioada sintetică(2n 4c) - replicarea ADN-ului.

Perioada postsintetică(2n 4c) - pregătirea celulei pentru mitoză, sinteza și acumularea de proteine ​​și energie pentru următoarea diviziune, creșterea numărului de organele, dublarea centriolilor.

Profaza(2n 4c) - demontarea membranelor nucleare, divergența centriolilor către diferiți poli ai celulei, formarea firelor fusului de fisiune, „dispariția” nucleolilor, condensarea cromozomilor cu două cromatide.

metafaza(2n 4c) - alinierea celor mai condensați cromozomi cu două cromatide în planul ecuatorial al celulei (placa de metafază), atașarea fibrelor fusului cu un capăt la centrioli, celălalt - la centromerii cromozomilor.

Anafaza(4n 4c) - diviziunea cromozomilor cu două cromatide în cromatide și divergența acestor cromatide surori către polii opuși ai celulei (în acest caz, cromatidele devin cromozomi monocromatizi independenți).

Telofază(2n 2c în fiecare celulă fiică) - decondensarea cromozomilor, formarea membranelor nucleare în jurul fiecărui grup de cromozomi, dezintegrarea firelor fusului de fisiune, apariția nucleolului, diviziunea citoplasmei (citotomie). Citotomia în celulele animale are loc din cauza brazdei de fisiune, în celule vegetale- datorită plăcii celulare.

^ semnificație biologică mitoză. Celulele fiice formate ca urmare a acestei metode de diviziune sunt identice genetic cu mama. Mitoza asigură permanență set de cromozomi de-a lungul generațiilor de celule. Stau la baza proceselor precum creșterea, regenerarea, reproducere asexuată si etc.
Meioză
Meioză- aceasta este o modalitate specială de împărțire a celulelor eucariote, în urma căreia are loc trecerea celulelor dintr-o stare diploidă la una haploidă. Meioza constă din două diviziuni consecutive precedate de o singură replicare a ADN-ului.

^ Prima diviziune meiotică (meioza 1) numită reducere, deoarece în timpul acestei diviziuni numărul de cromozomi se înjumătăţeşte: dintr-o celulă diploidă (2n 4c) se formează două celule haploide (1n 2c).

Interfaza 1(la început - 2n 2c, la sfârșit - 2n 4c) - sinteza și acumularea de substanțe și energie necesare realizării ambelor diviziuni, creșterea dimensiunii celulelor și a numărului de organite, dublarea centriolilor, replicarea ADN-ului, care se termină în profaza 1.

Ciclul de viață (mitotic). celula include existența sa din momentul divizării până la următoarea diviziune sau moarte. Ciclu

Orez. 1.16. Structura porilor mărginiți în traheidele conifere: A - diagrama porului în plan; B - secțiune transversală; B - imagine volumetrică; D - secțiune transversală a unei traheide de pin cu pori mărginiți; 1 - deschiderea internă a porului, înconjurată de cavitatea celulară; 2 - deschiderea exterioară a porului, lipită de învelișul primar; 3 - înveliș secundar; 4 - înveliș primar; 5 - tor; 6 - placa de mijloc; 7 - deschiderea interioară a porului

Celula este formată din 3 etape principale: interfaza,în care există o creștere și funcționare activă a celulelor, precum și pregătirea lor pentru divizare; Fisiune nuclearaȘi citokineza- procesul de diviziune a citoplasmei între celulele fiice.

Se numește diviziunea în care se păstrează identitatea setului de cromozomi al celulelor mamă și fiică mitoză. Mitoza este principala cale de diviziune a tuturor celulelor somatice. Deci, dintr-o celulă mamă cu un set de 2n4s, se formează două celule fiice cu un set de 2n2s *. Dar și celulele haploide pot intra în mitoză. Deci, la gimnosperme și angiosperme Mitoza este observată în timpul formării celulelor germinale.

Se numește diviziunea în care setul de cromozomi este redus (de la diploid la haploid). meiozăşi se observă la plante în timpul formării sporilor. Deci, dintr-o celulă diploidă (2n4c) se formează 4 cu un set haploid (ps).

Interfaza

Interfaza înainte de mitoză și meioză este formată din 3 perioade (Fig. 1.17): presintetice (G1), sintetice (S) și postsintetice (G2)

Perioada G1 - sinteza tuturor tipurilor de ARN, proteine, creștere celulară.

Perioada S - reduplicarea moleculelor de ADN (numărul de ADN din fiecare cromozom se dublează, dar ploidia setului de cromozomi - numărul de cromozomi din nucleu - nu se modifică), sinteza proteinelor histonice.

Perioada G2 - continuarea sintezei proteinelor, acumularea de energie, dublarea organelelor celulare.

Durata ciclului mitotic este diferită. Deci, la eucariotele unicelulare, poate varia de la 0,5 ore la 2-3 zile. În organismele multicelulare (de exemplu, măzică comună) este de 15 zile, la fasole este de aproximativ 2 zile.

Diviziunea celulară este împărțită în procese care au loc în nucleu: mitoză(fisiunea nucleului) și citokineza(diviziunea citoplasmei).

Mitoză

Mitoza este impartita in 4 faze: profaza, metafaza, anafaza, telofaza.

* n - mulţime haploid; 2 n - mulţime diploid; c este numărul de molecule de ADN din cromozomi.

Orez. 1.17. Perioadele de interfaza

Profaza este cea mai lungă fază a mitozei. În ea apar: spiralizarea și scurtarea ADN-ului cromozomilor; dispariția nucleolului și prăbușirea membranei nucleare; formarea unui fus de acromatină, sau ax de diviziune, constând din mănunchiuri de microtubuli care se extind de la polii celulei. Astfel, la sfârșitul profazei, fiecare cromozom este format din 2 cromatide (2 molecule de ADN - 2c) ținute împreună de un centromer.

ÎN metafaza Cromozomii sunt localizați la ecuatorul celulei. Există o scindare longitudinală a cromozomilor în 2 cromatide. Brațele cromatidelor diverg longitudinal, dar rămân ținute împreună de centromer.

ÎN anafaza are loc diviziunea centromerului. Cromatidele diverg spre polii celulei din cauza contractiei fusului acromatinic. Ca urmare, același set de cromozomi (2n) este păstrat la fiecare pol, dar acum toți constau dintr-o cromatidă (2p2s) și există 2 seturi diploide (4p4s) în întreaga celulă.

Telofază (profază inversă) include despiralizarea cromozomilor, devin slab vizibili. Nucleolul și învelișul nuclear se formează în jurul cromozomilor de la fiecare pol. Fusul diviziunii dispare.

citokineza

Citokineza este formarea unei plăci celulare în planul ecuatorial după apariția a 2 nuclei. Între nuclei se formează un sistem de fibre în formă de butoi format din microtubuli, numit fragmoplast. Vezicule de Golgi care conțin substanțe pectinice apar în planul ecuatorial al fragmoplastei. Dintre acestea, se formează placa de mijloc, iar membranele veziculelor merg pentru a construi membrana plasmatică pe ambele părți ale celulei. Fiecare protoplast depune o membrană primară deasupra lamei mediane (Fig. 1.18). După citokineza, vine o stare de repaus - interfaza.

Semnificația biologică a mitozei constă în transferul către celulele fiice a informațiilor genetice identice ale celulei părinte. În plus, mitoza asigură creșterea și regenerarea țesuturilor.

Meioză

Meioza a fost descoperită în 1885 de V.I. Belyaev. Doar celulele diploide intră în meioză. În timpul procesului sexual, nucleii a 2 celule fuzionează, adică. multimea devine diploida (2n). Esența meiozei este refacerea setului haploid din nucleele celulelor germinale, deoarece dacă procesul sexual s-ar repeta din generație în generație, numărul de cromozomi ar crește tot timpul.

Meioza constă din 2 diviziuni nucleare consecutive; Se numește prima diviziune meiotică reducere, iar al 2-lea, procedând conform schemei mitozei, - ecuațională(Fig. 1.19).

Prima diviziune meiotică (reducere).

Profaza I: cea mai lungă fază, care durează de la câteva ore până la câteva săptămâni. Cromozomii se rotesc și devin vizibili. cromozomi omologi se apropie (conjugă) pe toată lungimea și formează o pereche - bivalent. La bivalenți, există un schimb de secțiuni de cromozomi omologi - crossover, care duce la schimb informația geneticăîntre cromozomi. Până la sfârșitul profazei, nucleolul și membrana nucleară dispar și se formează fusul de acromatină.

Metafaza I: bivalenții se aliniază în planul ecuatorial. Cromatidele surori sunt ținute împreună de centromeri, dar brațele lor diverg longitudinal. Cromozomii omologi sunt atașați în mai multe puncte - chiasmus(din greaca. chiasma- traversa).

Orez. 1.18. Mitoza si citokineza in celulele plantei (radacina de ceapa): A - nucleu in interfaza; B - precoce și C - profază târzie; G - metafaza; D - anafaza precoce; E - anafaza tardivă; W - telofaza; Z - celule surori;

1 - membrana nucleara; 2 - cariolimfa; 3 - nucleol; 4 - citoplasmă; 5 - fir de cromatină; 6 - cromozomi; 7 - fus acromatic; 8 - cromatide; 9 - centromer; 10 - satelit; 11 - umerii cromozomilor; 12 - fragmoplast; 13 - așezare despărțitor de pectină; 14 - nucleu emergent

Orez. 1.19. Schema meiozei: A - prima diviziune meiotică (reducere): 1, 2 - profaza I; 3 - metafaza I; 4 - anafaza I; 5 - telofaza I; B - a doua diviziune meiotică: 6 - anafaza II; 7 - telofaza II

Anafaza I: firele de acromatină separă câte un monomer și trag un cromozom, format din 2 cromatide, către pol. La fiecare pol se formează o mulțime haploidă (n2s), adică. apare in anafaza reducerea setului de cromozomi.

Telofaza I: pe termen scurt, în ea au loc despiralizarea cromozomilor și formarea nucleului.

A doua diviziune meiotică urmează pe primul, ocolind perioada S, adică. dublarea materialului ereditar. Profaza II, metafaza II și telofaza II urmează modelul mitozei. ÎN anafaza II spre deosebire de mi-

Orez. 1.20. Schema comparativă a meiozei (A) și mitozei (B) A. 1 - celula mamă; 2 - perioada G1 a interfazei; 3 - S-perioada interfazei; 4 - formarea de bivalenți; 5 - crossing over (schimb de situsuri în bivalenți); 6 - divergenta cromozomilor in anafaza I; 7 - separarea cromatidelor în anafaza II

B. 1 - celula mamă; 2 - perioada G1 si interfaza; 3 - S-perioada interfazei; 4 - metafaza mitozei; 5 - divergența cromatidelor în anafaza mitozei; 6 - celule fiice cu un set identic de cromozomi ca celula mamă

apoi centromerii se împart în două, iar spre poli cromatidele se separă. Acum se formează cromatide la fiecare pol, nu cromozomi (set - ps). Din două nuclee haploide (n2c) se formează patru nuclee cu un set (ps).

Semnificaţia meiozei este mare: reducerea setului de cromozomi în celulele germinale datorită divergenţei cromozomilor în anafaza I şi procesele de realizare a diversităţii genetice datorită procesului de crossing over (Fig. 1.20).