Întrebarea 1. Ce este ciclu de viață celule?
Ciclul de viață al unei celule este perioada de viață din momentul în care apare în timpul procesului de diviziune până la moarte sau la sfârșitul diviziunii ulterioare. Durata ciclului de viață variază foarte mult și depinde de tipul de celule și de condițiile de mediu: temperatură, disponibilitatea oxigenului și nutrienți. Ciclul de viață al unei amibe este de 36 de ore, iar pentru unele bacterii este de 20 de minute. Pentru celulele nervoase sau, de exemplu, pentru celulele cristalinului, durata acesteia este de ani și decenii.
Întrebarea 2. Cum are loc duplicarea ADN-ului în ciclul mitotic? Care este rostul acestui proces?
Dublarea ADN-ului are loc în timpul interfazei. Mai întâi, cele două lanțuri ale moleculei de ADN diverg, apoi pe fiecare dintre ele este sintetizată o nouă secvență de polinucleotide conform principiului complementarității. Acest proces este controlat de enzime speciale cu cheltuirea energiei ATP. Noile molecule de ADN sunt copii absolut identice ale celei originale (materne). Nu apar modificări genetice, ceea ce asigură stabilitatea informațiilor ereditare, prevenind perturbarea funcționării celulelor fiice și a întregului organism în ansamblu. Dublarea ADN-ului asigură, de asemenea, că numărul de cromozomi rămâne constant de la o generație la alta.
Întrebarea 3. Care este pregătirea unei celule pentru mitoză?
Pregătirea celulei pentru mitoză are loc în interfază. În timpul interfazei, procesele de biosinteză sunt active, celula crește, formează organele, acumulează energie și, cel mai important, are loc dublarea (reduplicarea) ADN-ului. Ca rezultat al reduplicării, se formează două molecule de ADN identice, conectate la centromer. Astfel de molecule se numesc cromatide. Două cromatide pereche formează un cromozom.
Întrebarea 4. Descrieți secvențial fazele mitozei.
Mitoza este împărțită în mod convențional în patru faze.
Profaza. Cromozomii din nucleu încep să se spiraleze activ, dobândind o formă compactă. Ca urmare, citirea informațiilor din ADN devine imposibilă, iar sinteza ARN se oprește. Spre sfârșitul profazei, învelișul nuclear se dezintegrează; Centriolii, situati la polii celulei, formeaza filamentele fusului.
Metafaza. În această etapă se observă spiralizarea (compactarea) maximă a cromozomilor. Sunt situate în regiunea ecuatorială a celulei. Filamentele fusului sunt atașate de centromeri.
Anafaza. În cromozomi, centromerii se deschid și, ca urmare, cromatidele se separă. Firele fusului trag cromatidele (fiecare devine acum un cromozom separat) spre polii celulei.
Telofază. Cromozomii, odată ajunsi la polii celulei, se desfășoară; Membrane nucleare se formează în jurul lor la ambii poli ai celulei. Nucleii sunt formați care conțin seturi diploide identice de cromozomi. Are loc divizarea finală a celulei în două părți.
Ca rezultat al mitozei, se formează două celule fiice care sunt identice cu celula mamă inițială.
Întrebarea 5. Care este semnificația biologică a utilizării mele?
Mitoza este cel mai important proces biologic deoarece:
ca urmare a mitozei, dintr-o celulă mamă se formează două celule fiice,
identic, care asigură menținerea stabilității genetice a celulelor;
mitoza asigură creșterea organismelor;
datorită mitozei, se realizează regenerarea și înlocuirea celulelor muribunde;
Mitoza asigură reproducerea vegetativă la plante și reproducerea asexuată la eucariotele unicelulare.
Manualul este conform cu statul federal standard educațional secundar (complet) educatie generala, recomandat de Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse și inclus în Lista Federală a Manualelor.
Manualul se adresează elevilor de clasa a X-a și este conceput pentru a preda materia 1 sau 2 ore pe săptămână.
Design modern, întrebări și sarcini pe mai multe niveluri, Informații suplimentare iar posibilitatea de lucru paralel cu o aplicație electronică contribuie la asimilarea efectivă a materialului educațional.
Tine minte!
Cum, conform teoria celulei, există o creștere a numărului de celule?
Crezi că durata de viață a diferitelor tipuri de celule dintr-un organism multicelular este aceeași? Justificați-vă opinia.
În momentul nașterii, un copil cântărește în medie 3–3,5 kg și are o înălțime de aproximativ 50 cm, un pui de urs brun, ai cărui părinți ajung la o greutate de 200 kg sau mai mult, nu cântărește mai mult de 500 g și un mic mic. cangurul cântărește mai puțin de 1 g. Din nedescris cenușiu Puiul crește într-o lebădă frumoasă, un mormoloc agil se transformă într-o broască râioasă calmă, iar dintr-o ghindă plantată lângă casă crește un stejar uriaș, care o sută de ani mai târziu încântă noile generații de oameni cu frumusețea lui. Toate aceste schimbări sunt posibile datorită capacității organismelor de a crește și de a se dezvolta. Un copac nu se va transforma într-o sămânță, un pește nu se va întoarce la un ou - procesele de creștere și dezvoltare sunt ireversibile. Aceste două proprietăți ale materiei vii sunt indisolubil legate între ele și se bazează pe capacitatea celulei de a se diviza și de a se specializa.
Creșterea unui ciliat sau a amebei este o creștere a dimensiunii și o complicație a structurii unei celule individuale datorită proceselor de biosinteză. Dar creșterea unui organism multicelular nu este doar o creștere a dimensiunii celulelor, ci și diviziunea lor activă - o creștere a numărului. Rata de creștere, caracteristicile de dezvoltare, dimensiunea la care poate crește un anumit individ - toate acestea depind de mulți factori, inclusiv de influența mediului. Dar principalul factor determinant în toate aceste procese este informația ereditară, care este stocată sub formă de cromozomi în nucleul fiecărei celule. Toate celulele unui organism multicelular provin dintr-un singur ovul fertilizat. În procesul de creștere, fiecare celulă nou formată trebuie să primească o copie exactă a materialului genetic pentru ca, având programul general ereditar al organismului, să se specializeze și, îndeplinind funcția sa specifică, să fie parte integrantă a întregului.
În legătură cu diferențierea, adică împărțirea în tipuri diferite, celulele unui organism multicelular au durate de viață inegale. De exemplu, celule nervoase opriți împărțirea chiar și în timpul dezvoltare intrauterina, iar în timpul vieții organismului numărul lor nu poate decât să scadă. Odată ce au apărut, nu se mai divid și trăiesc atâta timp cât țesutul sau organul în care sunt incluse, celulele formând striate. tesut muscular la animale și țesuturi de depozitare la plante. Celulele roșii ale măduvei osoase se divid continuu pentru a forma celule sanguine, care au o durată de viață limitată. Prin urmare, în procesul de îndeplinire a funcțiilor lor, celulele epiteliale ale pielii mor rapid zona germinativă celulele epidermice se divid foarte intens. Celulele cambiale și celulele conurilor de creștere din plante se divid activ. Cu cât este mai mare specializarea celulelor, cu atât capacitatea lor de a se reproduce este mai mică.
Există aproximativ 10 14 celule în corpul uman. Aproximativ 70 de miliarde de celule epiteliale intestinale și 2 miliarde de globule roșii mor în fiecare zi. Celulele cu cea mai scurtă viață sunt celulele epiteliale intestinale, a căror durată de viață este de numai 1-2 zile.
Ciclul de viață al unei celule.
Perioada de viață a unei celule din momentul originii ei în procesul de diviziune până la moarte sau sfârșitul diviziunii ulterioare numit ciclu de viață . O celulă apare în timpul divizării celulei mamă și dispare în timpul propriei diviziuni sau moarte. Durata ciclului de viață variază foarte mult între diferitele celule și depinde de tipul de celulă și de condițiile de mediu (temperatura, disponibilitatea oxigenului și a nutrienților). De exemplu, ciclul de viață al unei amibe este de 36 de ore, iar bacteriile se pot împărți la fiecare 20 de minute.
Ciclul de viață al oricărei celule este un set de evenimente care au loc în celulă din momentul în care apare ca urmare a diviziunii până la moarte sau mitoză ulterioară. Ciclul de viață poate include un ciclu mitotic constând în pregătirea pentru mitoză - interfazași diviziunea în sine, precum și etapa de specializare - diferențiere, în timpul căreia celula își îndeplinește funcțiile specifice. Durata interfazei este întotdeauna mai mare decât diviziunea în sine. În celulele epiteliale intestinale de rozătoare, interfaza durează în medie 15 ore, iar diviziunea are loc în 0,5-1 oră. În timpul interfazei, procesele de biosinteză au loc în mod activ în celulă, celula crește, formează organele și se pregătește pentru următoarea diviziune. Dar, fără îndoială, cel mai important proces care are loc în timpul interfazei în pregătirea diviziunii este duplicarea ADN-ului ().
Cele două elice ale moleculei de ADN diverg și un nou lanț polinucleotidic este sintetizat pe fiecare dintre ele. Reduplicarea ADN-ului are loc cu cea mai mare precizie, care este asigurată de principiul complementarității. Noile molecule de ADN sunt copii absolut identice ale celei originale, iar după finalizarea procesului de duplicare, ele rămân conectate la centromer. Moleculele de ADN care fac parte dintr-un cromozom după reduplicare sunt numite cromatide.
Precizia procesului de reduplicare conține o semnificație biologică profundă: o încălcare a copierii ar duce la o denaturare a informațiilor ereditare și, în consecință, la o întrerupere a funcționării celulelor fiice și a întregului organism în ansamblu.
Dacă nu s-ar produce duplicarea ADN-ului, atunci cu fiecare diviziune celulară numărul de cromozomi s-ar reduce la jumătate și destul de curând nu ar mai rămâne cromozomi în fiecare celulă. Cu toate acestea, știm că în toate celulele corpului unui organism multicelular numărul de cromozomi este același și nu se modifică de la o generație la alta. Această constanță se realizează prin diviziunea celulară mitotică.
Mitoză. Diviziunea, în timpul căreia există o distribuție strict identică a cromozomilor exact copiați între celulele fiice, ceea ce asigură formarea de celule identice - identice - genetic se numește mitoză.
Diviziune celulara. Mitoza" class="img-responsive img-thumbnail">
Orez. 57. Fazele mitozei
Întregul proces de diviziune mitotică este împărțit în mod convențional în patru faze de durate diferite: profaza, metafaza, anafaza si telofaza (Fig. 57).
ÎN profaza cromozomii încep să se spiraleze activ - se răsucesc și capătă o formă compactă. Ca urmare a unui astfel de ambalaj, citirea informațiilor din ADN devine imposibilă și sinteza ARN se oprește. Spiralizarea cromozomilor este condiție prealabilăîmpărțirea cu succes a materialului genetic între celulele fiice. Imaginați-vă o cameră mică, al cărei volum întreg este umplut cu 46 de fire, a căror lungime totală este de sute de mii de ori mai mare decât dimensiunea acestei încăperi. Acesta este nucleul unei celule umane. În timpul procesului de reduplicare, fiecare cromozom se dublează și avem deja 92 de fire încurcate în același volum. Este aproape imposibil să le despărțim în mod egal fără să te încurci sau să rup. Dar înfășurați aceste fire în bile și le puteți distribui cu ușurință în două grupuri egale - 46 de bile în fiecare. Ceva similar se întâmplă în timpul diviziunii mitotice.
Spre sfârşitul profazei, membrana nucleară se dezintegrează, iar filamentele fusului, un aparat care asigură distribuţia uniformă a cromozomilor, se întind între polii celulei.
ÎN metafaza spiralizarea cromozomilor devine maximă, iar cromozomii compacti sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. În acest stadiu, este clar că fiecare cromozom este format din două cromatide surori conectate la centromer. Filamentele fusului sunt atașate de centromer.
Anafaza decurge foarte repede. Centromerii se împart în două, iar din acest moment cromatidele surori devin cromozomi independenți. Firele fusului atașate de centromeri trage cromozomii spre polii celulei.
Pe scena telofaze cromozomii fiice, adunați la polii celulei, se desfășoară și se întind. Ele se transformă înapoi în cromatină și devin greu de văzut la microscop cu lumină. Noi membrane nucleare se formează în jurul cromozomilor la ambii poli ai celulei. Se formează doi nuclei care conțin seturi diploide identice de cromozomi.
Orez. 58. Diviziunea citoplasmei în celulele animale (A) și vegetale (B).
Mitoza se termină cu divizarea citoplasmei. Concomitent cu divergența cromozomilor, organelele celulare sunt distribuite aproximativ uniform pe cei doi poli. În celulele animale membrana celularaîncepe să se bombeze spre interior, iar celula se divide prin constricție (Fig. 58). În celulele vegetale, membrana se formează în interiorul celulei în plan ecuatorial și, răspândindu-se la periferie, împarte celula în două părți egale.
Sensul mitozei. Ca urmare a mitozei, apar două celule fiice, care conțin același număr de cromozomi ca și în nucleul celulei mamă, adică se formează celule identice cu cel părinte. ÎN conditii normaleîn timpul mitozei nu apar modificări ale informațiilor genetice, astfel încât diviziunea mitotică se menține stabilitate genetică celule. Mitoza stă la baza creșterii, dezvoltării și reproducerii vegetative a organismelor multicelulare. Datorită mitozei, se realizează procesele de regenerare și înlocuire a celulelor muribunde (Fig. 59). La eucariotele unicelulare, mitoza asigură reproducerea asexuată.
Orez. 59. Semnificația mitozei: A – creștere (vârful rădăcinii); B – înmulțirea vegetativă (mugurirea drojdiei); B – regenerare (coada șopârlei)
Revizuiți întrebările și temele
1. Care este ciclul de viață al unei celule?
2. Cum are loc duplicarea ADN-ului în ciclul mitotic? Explicați semnificația biologică a acestui proces.
3. Cum se pregătește o celulă pentru mitoză?
4. Descrieți fazele mitozei în succesiune.
5. Desenați o diagramă care ilustrează semnificația biologică a mitozei.
Gândi! Fă-o!
1. Explicați de ce finalizarea mitozei - diviziunea citoplasmei are loc diferit în celulele animale și vegetale.
2. Ce celule ale țesutului vegetal se divid activ și dau naștere tuturor celorlalte țesuturi vegetale?
Lucrați cu computerul
Vorbeste cu aplicație electronică. Studiați materialul și finalizați sarcinile.
Interfaza. Se numește etapa de pregătire a celulelor pentru diviziune interfaza Este împărțit în mai multe perioade.
Perioada presintetică(G1) este cea mai lungă perioadă ciclul celulei care apar după diviziunea celulară (mitoză). Numărul de cromozomi și conținutul de ADN - 2 n 2Cu. U tipuri diferite celulelor, perioada G1 poate dura de la câteva ore până la câteva zile. În această perioadă, proteinele, nucleotidele și toate tipurile de ARN sunt sintetizate în mod activ în celulă, mitocondriile și proplastidele (la plante) sunt împărțite, se formează ribozomi și toate organitele cu o singură membrană, volumul celulei crește, se acumulează energia, iar pregătirile pentru replicarea ADN-ului sunt în curs de desfășurare.
Perioada sintetică(S) este cea mai importantă perioadă din viața unei celule, în care are loc dublarea (reduplicarea) ADN-ului. Durata perioadei S este de la 6 la 10 ore. În același timp, există sinteza activă a proteinelor histonice care alcătuiesc cromozomii și migrarea acestora în nucleu. Până la sfârșitul perioadei, fiecare cromozom este format din două cromatide surori conectate între ele la centromer. Astfel, numărul de cromozomi nu se modifică (2 n), iar cantitatea de ADN se dublează (4 Cu).
Perioada postsintetică(G2) apare după ce duplicarea cromozomilor este completă. Aceasta este perioada de pregătire a celulei pentru diviziune. Durează 2-6 ore. În acest moment, energia se acumulează în mod activ pentru următoarea divizie, proteinele microtubulilor (tubulinele) și proteinele reglatoare care declanșează mitoza sunt sintetizate.
Forme de mitoză.În natură apar mai multe variante ale diviziunii celulare mitotice.
Mitoză simetrică. Cea mai comună formă de mitoză din natură, care are ca rezultat două celule identice.
Mitoză asimetrică. Mitoza, în care există o distribuție neuniformă a citoplasmei între celulele fiice sau o distribuție neuniformă a proteinelor speciale - factori de diferențiere care determină soarta ulterioară a celulei după diviziune.
Mitoză închisă . La unii ciliați, alge și ciuperci, mitoza are loc fără distrugerea membranei nucleare. În acest caz, axul poate fi situat în interiorul unui canal special care se formează în nucleu. Mecanisme moleculare Mitoza închisă nu a fost încă studiată suficient de bine.
Amitoza. Amitoza, sau diviziunea directă, este diviziunea celulară fără formarea unui fus de diviziune. Nucleul de interfază este împărțit printr-o constricție în două părți. În acest caz, materialul genetic nu este distribuit uniform între cele două celule fiice. Cel mai adesea, amitoza apare în celulele țesuturilor înalt specializate care nu mai trebuie să se divizeze în continuare, în timpul îmbătrânirii, degenerării tisulare și în celulele tumorilor maligne.
Trebuie remarcat faptul că, în prezent, majoritatea oamenilor de știință consideră că toate fenomenele atribuite amitozei sunt descrieri ale anumitor procese patologice sau rezultatul interpretării incorecte a microlamelor pregătite insuficient de bine. Cu toate acestea, unele variante ale diviziunii nucleare în celulele eucariote nu pot fi atribuite nici mitozei, nici meiozei. Aceasta este, de exemplu, diviziunea macronucleilor multor ciliați, care are loc fără formarea unui fus de diviziune.
Repetați și amintiți-vă!
Plante
Țesături educaționale. Celulele țesuturilor vegetale specializate (tegumentare, mecanice, conductoare) nu sunt capabile de diviziune. Prin urmare, planta trebuie să aibă țesuturi a căror unică funcție este formarea de noi celule. Posibilitatea de creștere a plantelor depinde doar de ele. Acestea sunt țesuturi educaționale sau meristeme (din greacă. meristos– divizibil).
Țesuturile educaționale, sau meristemele, constau din celule mici, cu pereți subțiri, cu nuclee mari, care conțin proplastide, mitocondrii și vacuole mici, practic imposibil de distins la microscopul optic. Meristemele asigură creșterea plantelor și formarea tuturor celorlalte tipuri de țesuturi. Celulele lor se divid prin mitoză. După fiecare diviziune, una dintre celulele surori păstrează proprietățile mamei, în timp ce cealaltă încetează să se divizeze și începe etapele inițiale diferențiere, formând în continuare celule ale unui anumit țesut.
Țesuturile educaționale din corpul plantei sunt situate în locuri diferite și, prin urmare, sunt împărțite în mai multe grupuri.
Apical (apical) meristeme. Ele sunt situate în vârful organelor axiale - tulpina și rădăcina, asigurând creșterea acestor organe în lungime. Pe măsură ce are loc ramificarea, fiecare lăstar lateral nou sau rădăcină își dezvoltă propriile meristeme apicale.
Lateral (lateral) meristeme. Oferă îngroșarea organelor axiale. Acesta este cambiul, caracteristic gimnospermelor și plantelor dicotiledonate, și felogenul, care formează țesutul de acoperire - plută sau felem.
Introduce (intercalar) meristeme. Sunt situate în partea inferioară a internodului tulpinii cerealelor și la baza frunzelor tinere, asigurând creșterea acestor organe. Pe măsură ce regiunea frunzei sau a tulpinii termină de creștere, meristemul intercalar se transformă în țesut permanent.
| <<< Назад
|
Înainte >>> |
Toate celulele provin din diviziunea celulelor preexistente. Există mai multe moduri de diviziune celulară.
Amitoza este diviziunea celulară directă în care se menține starea de interfază a nucleului. Nucleul este împărțit prin constricție în două părți aproximativ egale fără spiralizarea cromozomilor. Amitoza apare în celulele epiteliale, mușchii scheletici și, de asemenea, în alte celule în anumite boli (de exemplu, în celulele tumorilor maligne).
Mitoza este o diviziune celulară indirectă în care distribuția precisă a cromozomilor care conțin ADN are loc între celulele fiice.
Meioza este un tip de mitoză - o metodă specială de diviziune celulară, în urma căreia numărul de cromozomi se reduce la jumătate, iar celulele trec de la o stare diploidă la o stare haploidă.
Ciclul celular (de viață) - perioada de existență a unei celule din momentul formării ei ca urmare a diviziunii celulei mamă până la propria diviziune sau moarte.
ciclu mitotic - acesta este un set de procese care au loc în celulă în timpul pregătirii celulei pentru diviziune și în timpul diviziunii. În celulele cu reproducere continuă, ciclul celular coincide cu ciclul mitotic.
Ciclul mitotic include:
1. interfaza, formata din perioade presintetice, sintetice si postsintetice.
2. diviziunea propriu-zisă (mitoză).
Presintetice(G 1) perioada urmează imediat împărțirii. În această perioadă, se sintetizează ARN, diverse proteine și ATP, iar numărul de organele crește. Celula crește și își îndeplinește funcțiile. Conține un set diploid de cromozomi despiralizați, fiecare cromozom constând dintr-o cromatidă. Conținutul de material genetic va fi 2n2c (n este numărul de cromozomi dintr-un set haploid, c este conținutul de ADN dintr-un set haploid de cromozomi).
ÎN sintetic perioada (S) replicarea (dublarea) moleculelor de ADN are loc sub acțiunea enzimei ADN polimeraza, precum și sinteza ARN și proteinelor. Până la sfârșitul perioadei, cromozomii se schimbă de la monocromatidă la bicromatidă și conținutul de material genetic va fi 2n4c. ÎN postsintetice perioada (G 2) celula stochează energie, sinteza de ARN și proteine continuă (se sintetizează proteinele fusului), conținutul de material genetic rămâne același -2n4с.
Ciclul mitotic: A – interfaza; B-C – profază; G-D – metafaza;
E – anafaza; Zh-Z – telofaza.
mitoza - diviziunea celulară indirectă. Celulele somatice se divid prin mitoză, în urma căreia celulele fiice primesc același set de cromozomi ca și celula mamă. Exista mai multe faze in mitoza: profaza, metafaza, anafaza, telofaza.
ÎN profaza are loc spiralizarea cromozomilor, la sfârșitul profezei devin vizibili; nucleolul dispare; membrana nucleară se dizolvă, iar cromozomii ajung în citoplasmă; Centriolii diverg către polii celulei și se formează un fus (2n4c).
ÎN metafaza cromozomii sunt spiralați maxim și localizați în planul ecuatorial; Fiecare cromozom este format din două cromatide, care sunt conectate la centromer. Filamentele fusului sunt atașate de centromeri. În această fază, cromozomii sunt examinați și numărați (2n4c).
ÎN anafaza Fiecare cromozom este împărțit la centromer în două cromatide (cromozomi fiice). Filamentele contractante ale fusului întind cromatidele spre polii celulei. Materialul genetic din celulă este 4n4c (2n2c la fiecare pol).
ÎN telofaza au loc evenimente opuse profazei: cromozomii despira și devin invizibili la microscopul optic; se formează învelișul nuclear și nucleolul; Axul dispare. În același timp, are loc diviziunea citoplasmei (citokineza): prin constricție în celulele animale sau prin construirea unei partiții din membrană în celulele vegetale. Organelele sunt distribuite relativ uniform între celule. Conținutul de material genetic din fiecare celulă rezultată este 2n2c, (înainte de citokineză - 4n4c).
Profaza 2n4c. Metafaza 2n4c. Anafaza 4n4c. Telofaza 2n2c.
Semnificație biologică mitoză
1. Ca urmare a mitozei, celulele fiice primesc același set de cromozomi ca și celula mamă, ceea ce asigură menținerea număr constant cromozomi și conservare
același set de material genetic în toate generațiile de celule.
2. Mitoza asigură dezvoltarea embrionară, creșterea organismului și procesele de regenerare a țesuturilor și organelor.
3. La organismele unicelulare, mitoza duce la o creștere a numărului de indivizi.
Capacitatea unei celule de a se reproduce este una dintre proprietățile fundamentale ale viețuitoarelor. Diviziunea celulară stă la baza embriogenezei și regenerării.
Modificările regulate ale caracteristicilor structurale și funcționale ale unei celule de-a lungul timpului constituie conținutul ciclul de viață al celulei (ciclul celular). Ciclul celular este perioada de existență a unei celule din momentul formării ei prin divizarea celulei mamă până la propria diviziune sau moarte.
O componentă importantă a ciclului celular este ciclu mitotic (proliferativ).- un complex de evenimente interconectate și coordonate în timp care apar în procesul de pregătire a unei celule pentru diviziune și în timpul diviziunii în sine. În plus, ciclul de viață include perioada de execuție a celulei organism pluricelular funcții specifice, precum şi perioadele de odihnă. În perioadele de odihnă, soarta imediată a celulei nu este determinată: poate fie să înceapă pregătirea pentru mitoză, fie să înceapă specializarea într-o anumită direcție funcțională.
Durata ciclului mitotic pentru majoritatea celulelor este de la 10 la 50 de ore.Lungimea lui variază semnificativ: pentru bacterii este de 20-30 de minute, pentru un papuc de 1-2 ori pe zi, pentru o amibă aproximativ 1,5 zile. Durata ciclului este reglementată prin modificarea duratei tuturor perioadelor sale. Celulele pluricelulare au de asemenea abilități diferite la diviziune. În embriogeneza timpurie se divid frecvent și în organismul adult în majoritatea cazurilorîși pierd această abilitate pe măsură ce se specializează. Dar chiar și într-un organism care a ajuns la o dezvoltare completă, multe celule trebuie să se divizeze pentru a înlocui celulele uzate care sunt în mod constant îndepărtate și, în cele din urmă, sunt necesare celule noi pentru a vindeca rănile.
Prin urmare, în unele populații de celule, diviziunile trebuie să apară de-a lungul vieții. Ținând cont de acest lucru, toate celulele pot fi împărțite în trei categorii:
1. În corpul vertebratelor superioare, nu toate celulele se divid în mod constant. Există celule specializate care și-au pierdut capacitatea de a se diviza (neutrofile, bazofile, eozinofile, celule nervoase). Până la nașterea unui copil, celulele nervoase ajung într-o stare foarte specializată, pierzând capacitatea de a se diviza.În timpul ontogenezei, numărul lor scade continuu. Această împrejurare are și una latura buna; dacă celulele nervoase s-au divizat, atunci mai mare funcțiile nervoase(memoria, gândirea) ar fi afectată.
2. O alta categorie de celule este si ea foarte specializata, dar datorita exfolierii lor constante, acestea sunt inlocuite cu altele noi si aceasta functie este indeplinita de celule de aceeasi linie, dar nespecializate inca si nu si-au pierdut capacitatea de divizare. Aceste celule sunt numite celule de reînnoire. Un exemplu sunt celulele constant reînnoite ale epiteliului intestinal, celulele hematopoietice. Chiar și celule țesut osos capabile să se formeze din cele nespecializate (aceasta se poate observa în timpul regenerării reparatorii a fracturilor osoase). Populațiile de celule nespecializate care păstrează capacitatea de a se diviza sunt de obicei numite celule stem.
3. A treia categorie de celule este o excepție, când celulele foarte specializate în anumite condiții pot intra în ciclul mitotic. Vorbim despre celule care au o durată lungă de viață și unde, după creșterea completă, diviziunea celulară are loc rar. Un exemplu sunt hepatocitele. Dar dacă 2/3 din ficat este îndepărtat de la un animal de experiment, atunci în mai puțin de două săptămâni este restabilit la dimensiunea anterioară. Celulele glandelor care produc hormoni sunt aceleași: în condiții normale, doar câteva dintre ele sunt capabile să se reproducă, iar în condiții modificate, majoritatea pot începe să se divizeze.
Pe baza celor două evenimente principale ale ciclului mitotic, se distinge reproductivăȘi împărțind faze corespunzătoare interfazaȘi mitoză citologie clasică.
În perioada inițială a interfazei (la eucariote 8-10 ore) (perioada postmitotică, presintetică sau G 1) caracteristicile organizatorice ale celulei de interfaza sunt restaurate și formarea nucleolului, care a început în telofază, este finalizată. O cantitate semnificativă (până la 90%) de proteine intră în nucleu din citoplasmă. În citoplasmă, în paralel cu reorganizarea ultrastructurii, sinteza proteinelor se intensifică. Acest lucru promovează creșterea masei celulare. Dacă celula fiică urmează să intre în următorul ciclu mitotic, sintezele devin direcționate: se formează precursori chimici ai ADN-ului, se formează enzime care catalizează reacția de reduplicare a ADN-ului și se sintetizează o proteină care începe această reacție. Astfel, se realizează procesele de pregătire pentru următoarea perioadă de interfază - sintetică. Celulele au un set diploid de cromozomi 2n și 2c material genetic ADN (formula genetică a celulei).
ÎN sintetic sau Perioada S (6-10 ore) cantitatea de material ereditar din celulă se dublează. Cu putine exceptii dublare(Dublarea ADN-ului este uneori denumită replicare, termen de plecare dublare pentru a desemna duplicarea cromozomilor.) ADN-ul se realizează în mod semiconservator. Constă în divergența unei bobine de ADN în două lanțuri, urmată de sinteza unui lanț complementar lângă fiecare dintre ele. Ca urmare, apar două bobine identice. Moleculele de ADN, complementare cu cele materne, se formează în fragmente separate pe lungimea cromozomului, și nu simultan (asincron) în diferite părți ale aceluiași cromozom, precum și în cromozomi diferiți. Apoi secțiuni (unități de replicare - replicoane) ADN-ul nou format este „cusut” într-o singură macromoleculă. O celulă umană conține peste 50.000 de repliconi. Lungimea fiecăruia dintre ele este de aproximativ 30 de microni. Numărul lor se modifică în timpul ontogenezei. Semnificația reduplicării ADN-ului prin repliconi devine clar din următoarele comparații. Viteza de sinteză a ADN-ului este de 0,5 µm/min. În acest caz, reduplicarea unei catene de ADN a unui cromozom uman de aproximativ 7 cm lungime ar dura aproximativ trei luni. Se numesc regiunile cromozomilor unde începe sinteza puncte de iniţiere. Poate că acestea sunt locurile de atașare a cromozomilor de interfază la membrana interioară a membranei nucleare. S-ar putea crede că ADN-ul fracțiilor individuale, care va fi discutat mai jos, este reduplicat într-o fază strict definită a perioadei S. Astfel, majoritatea genelor ARNr duplică ADN-ul la începutul perioadei. Reduplicarea este declanșată de un semnal care intră în nucleu din citoplasmă, a cărui natură nu este clară. Sinteza ADN-ului într-un replicon este precedată de sinteza ARN. Într-o celulă care a trecut prin perioada S a interfazei, cromozomii conțin de două ori mai mult material genetic. Alături de ADN, ARN-ul și proteinele se formează intens în perioada sintetică, iar numărul de histone se dublează strict.
Aproximativ 1% ADN celulă animală situat în mitocondrii. O mică parte a ADN-ului mitocondrial este reduplicată în perioada sintetică, în timp ce partea principală este reduplicată în perioada postsintetică a interfazei. În același timp, se știe că durata de viață a mitocondriilor din celulele hepatice, de exemplu, este de 10 zile. Avand in vedere ca in conditii normale Deoarece hepatocitele se divid rareori, ar trebui să se presupune că reduplicarea ADN-ului mitocondrial poate avea loc indiferent de etapele ciclului mitotic. Fiecare cromozom este format din două cromatide surori ( 2n), conține ADN 4c.
Durata de timp de la sfârșitul perioadei sintetice până la începutul mitozei este postsintetic (premitotic), sau G 2 -perioada interfaza ( 2n și 4c) (3-6 ore). Se caracterizează prin sinteza intensă de ARN și mai ales proteine. Dublarea masei citoplasmei față de începutul interfazei este finalizată. Acest lucru este necesar pentru ca celula să intre în mitoză. Unele dintre proteinele produse (tubuline) sunt ulterior utilizate pentru a construi microtubuli fusi. Perioadele sintetice și postsintetice sunt direct legate de mitoză. Acest lucru ne permite să le izolăm într-o perioadă specială de interfază - preprofază.
Exista trei moduri de diviziune celulară: mitoză, amitoză, meioză.
1. Dați definiții conceptelor.
Interfaza– faza de pregătire pentru diviziunea mitotică, când are loc duplicarea ADN-ului.
Mitoză- aceasta este o diviziune care are ca rezultat o distribuție strict identică a cromozomilor exact copiați între celulele fiice, ceea ce asigură formarea de celule identice genetic.
Ciclu de viață
- perioada de viață a unei celule din momentul originii ei în procesul de diviziune până la moarte sau sfârșitul diviziunii ulterioare.
2. Cum diferă creșterea organismelor unicelulare de creșterea organismelor multicelulare?
Înălţime organism unicelular este o creștere a dimensiunii și o complicație a structurii unei celule individuale, iar creșterea celulelor multicelulare este, de asemenea, diviziunea celulară activă - o creștere a numărului lor.
3. De ce interfaza există neapărat în ciclul de viață al unei celule?
În interfaza are loc pregătirea pentru divizare și duplicarea ADN-ului. Dacă nu s-ar întâmpla, atunci cu fiecare diviziune celulară numărul de cromozomi s-ar înjumătăți și destul de curând nu ar mai rămâne deloc cromozomi în celulă.
4. Completați grupul „Fazele mitozei”.
5. Folosind Figura 52 din § 3.4, completați tabelul.
6. Alcătuiește un syncwin pentru termenul „mitoză”.
Mitoză
Cu patru faze, uniformă
Împarte, distribuie, zdrobește
Furnizează material genetic celulelor fiice
Diviziune celulara.
7. Stabiliți o corespondență între fazele ciclului mitotic și evenimentele care au loc în ele.
faze
1. Anafaza
2. Metafaza
3. Interfaza
4. Telofază
5. Profaza
Evenimente
A. Celula crește, se formează organele, ADN-ul se dublează.
B. Cromatidele diverg și devin cromozomi independenți.
B. Începe spiralizarea cromozomilor și membrana nucleară este distrusă.
D. Cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. Filamentele fusului sunt atașate de centromeri.
D. Fusul dispare, se formează membrane nucleare, se desfășoară cromozomii.
8. De ce terminarea mitozei – diviziunea citoplasmei – are loc diferit în celulele animale și vegetale?
Nu în celulele animale perete celular, în ele membrana celulară este împinsă spre interior, iar celula se divide prin constrângere.
În celulele vegetale, membrana se formează în plan ecuatorial în interiorul celulei și, răspândindu-se la periferie, împarte celula în jumătate.
9. De ce în ciclul mitotic interfaza durează mult mai mult decât diviziunea însăși?
În timpul interfazei, celula se pregătește intens pentru mitoză, în ea au loc procese de sinteză și duplicare a ADN-ului, celula crește, trece prin ciclul său de viață, fără a include diviziunea în sine.
10. Alegeți răspunsul corect.
Testul 1.
Ca rezultat al mitozei, o celulă diploidă produce:
4) 2 celule diploide.
Testul 2.
Diviziunea centromerilor și divergența cromatidelor la polii celulei are loc în:
3) anafaza;
Testul 3.
Ciclul de viață este:
2) viața unei celule de la diviziune până la sfârșitul următoarei diviziuni sau moarte;
Testul 4.
Care termen este scris greșit?
4) telofaza.
11. Explicați originea și sens general cuvinte (termeni), pe baza semnificației rădăcinilor care le alcătuiesc.
12. Alegeți un termen și explicați cum este acesta sens modern corespunde valoarea inițială rădăcinile sale.
Termenul ales este interfaza.
Corespondenţă. Termenul corespunde și se referă la perioada dintre fazele mitozei, când are loc pregătirea pentru divizare.
13. Formulează și notează ideile principale de la § 3.4.
Ciclul de viață este viața unei celule de la diviziune până la sfârșitul următoarei diviziuni sau moarte. Între diviziuni, celula se pregătește pentru aceasta în timpul interfazei. În acest moment, are loc sinteza substanței, dublarea ADN-ului.
Celula se divide prin mitoză. Este format din 4 etape:
Profaza.
Metafaza.
Anafaza.
Telofază.
Scopul mitozei: ca urmare, din 1 celulă mamă se formează 2 celule fiice cu un set identic de gene. Cantitatea de material genetic și cromozomi rămâne aceeași, asigurând stabilitatea genetică a celulelor.
