Ciclo de célula.

Mudanças regulares nas características estruturais e funcionais de uma célula ao longo do tempo constituem o conteúdo do seu ciclo de vida (ciclo celular). O ciclo celular é o período de existência celular desde o momento de sua formação, passando pela divisão da célula-mãe, até sua própria divisão ou morte.

Um componente obrigatório do ciclo celular é o ciclo mitótico, um complexo de eventos interligados e determinados cronologicamente que ocorrem no processo de preparação da célula para a divisão e durante a própria divisão. O ciclo mitótico inclui a mitose, bem como os períodos de repouso (G0), pós-mitótico (G1), sintético (S) e pré-mitótico (G2) de interfase.

Interfase (períodos e processos que ocorrem aqui).

Interfaseé o período entre duas divisões celulares. Na interfase, o núcleo é compacto, não possui estrutura pronunciada e os nucléolos são bem visíveis. O conjunto de cromossomos em interfase é cromatina. A composição da cromatina inclui: DNA, proteínas e RNA na proporção de 1: 1,3: 0,2, além de íons inorgânicos. A estrutura da cromatina é variável e depende do estado da célula.

Período de descanso celular ( G 0)- Durante o período de dormência, o destino da célula é desconhecido: ela pode começar a se preparar para a divisão ou morrer.

Pós-mitótico período ( G 1 ) . A fase G1 é o principal estado operacional da célula. Nesse estado, ocorrem a transcrição e a tradução, o volume e o conteúdo interno da célula são restaurados e os plastídios e as mitocôndrias se multiplicam.

Período sintético ( S 1) Este é o período em que o DNA no núcleo duplica. A replicação do DNA começa em muitos lugares, mas estritamente definidos, alguns antes, outros mais tarde; entretanto, no final da fase S, cada molécula de DNA duplica completamente. Na fase S, as histonas e outras proteínas da cromatina são ativamente sintetizadas na célula.

Entre as proteínas da cromatina, há uma parte muito pequena, mas muito diversa e importante - reguladores de genes específicos (são repressores e ativadores de proteínas que ligam e desligam os genes). Existem dezenas de milhares de genes. Existem menos reguladores, pois cada um liga ou desliga muitos genes – caso contrário, teríamos nosso próprio regulador para cada gene e cairíamos em um círculo vicioso. É importante ressaltar que cada célula de um organismo multicelular carrega todos os genes inerentes a este organismo, mas em cada célula específica apenas uma pequena parte dos genes funciona, enquanto o restante é necessário em outros tipos de células ou em outros períodos de vida. vida. Os genes são ativados e desativados conforme necessário, mas quando um determinado tipo de célula se divide, é importante que os estados ativado e desativado dos genes característicos desse tipo sejam geralmente herdados. Durante a replicação, o DNA duplica, e é necessário que as proteínas reguladoras não apenas sejam sintetizadas adicionalmente na mesma quantidade que originalmente, mas também fiquem em seus lugares. Isto é conseguido através efeito cooperativo, que se manifesta por proteínas reguladoras - a presença de uma molécula proteica reguladora associada ao DNA provoca em sua proximidade imediata a ligação da mesma proteína ao mesmo sítio regulador do DNA recém-sintetizado. Este fenômeno é geralmente chamado de herança epigenética estado do gene.

E, ao mesmo tempo, a replicação é precisamente aquele momento crítico em que muitos genes são desligados ou ligados durante o desenvolvimento individual. Durante o período G1, novos reguladores podem ser sintetizados entre outras proteínas, e durante o período S eles podem competir com sucesso com os antigos por regiões reguladoras de DNA recém-sintetizadas. Ou, inversamente, os antigos reguladores são subsintetizados e, como resultado, as regiões reguladoras do ADN recentemente criadas revelam-se desocupadas ou ocupadas por reguladores cuja afinidade por eles é menor. Além disso, cada regulador de proteína no momento da replicação do DNA é forçado a competir pelas seções do DNA recém-sintetizado para as quais é específico, com um repressor inespecífico da atividade genética como a histona ligante H1 (esta é a histona que se liga ao DNA após o resto, as histonas formaram grânulos de nucleossomos e os organizaram em uma fibrila com diâmetro de 30 nm). Assim, devido a algumas alterações na presença de reguladores nas sequências reguladoras de DNA de determinados genes, durante o desenvolvimento individual de um organismo multicelular, as células adquirem novas propriedades.

Finalmente, existe outra estrutura na célula que duplica precisamente no período S. Este é um centrossoma. No período G1, o centrossomo fica assim:

uma formação amorfa, dentro dela existem dois centríolos localizados perpendicularmente entre si (mas as plantas não possuem centríolos). O centrossoma é o local a partir do qual um elemento do citoesqueleto, como os microtúbulos, é formado. Na interfase, os mirotúbulos crescem do centrossomo em direção a toda a periferia celular. Alguns deles tornam-se instáveis ​​e rapidamente se desmontam em moléculas individuais de tubulina. No final do período G1, os centríolos divergem vários mícrons. E no período S, um segundo centríolo é construído próximo a cada centríolo, e o centrossomo dobra.

Período pré-mitótico ( G 2) - preparação para divisão. Nesta fase, certas proteínas são produzidas. Nesse momento, completa-se a formação de dois centrossomas e o sistema de microtúbulos interfásicos começa a entrar em colapso, liberando tubulina, da qual são compostos os microtúbulos. Neste momento, os cromossomos já estão começando a se condensar ainda mais e a célula está pronta para se dividir.

C na verdade, mitose.

A mitose é um método de divisão nuclear que leva à formação de duas células-filhas, cada uma das quais possui exatamente o mesmo conjunto de cromossomos das células-mãe. A própria mitose também é dividida em vários estágios. A mitose ocorre quando um fator especial estimulador da mitose aparece na célula, o que não pode ocorrer até que a replicação do DNA e outros processos preparatórios sejam concluídos na célula. Sob a influência desse fator, é desencadeada uma cascata de fosforilação de muitas proteínas. No estado fosforilado, eles começam a funcionar ativamente. Uma das proteínas mais intensamente fosforiladas (até 6 grupos fosfato por molécula) é a histona H1. Ao mesmo tempo, perde sua afinidade pelo DNA (já que sua carga positiva é parcialmente compensada por grupos fosfato carregados negativamente), e outras proteínas específicas para a mitose se ligam a ele, o que leva a um empacotamento de cromossomos muito mais denso do que na interfase. Outra proteína que é fosforilada na mesma cascata que desencadeia a mitose é a coesina. Em seu estado não fosforilado, une duas cromátides irmãs formadas pela replicação do DNA na fase S, formando uma espécie de anel ao redor do par de cromátides. A fosforilação da coesina no início da meiose leva à abertura dos anéis e à separação das cromátides irmãs, com exceção do centrômero. Existe um mecanismo que fosforila novamente a coesina nesta região, de modo que é aqui que as cromátides irmãs permanecem conectadas entre si.

A primeira fase da mitose é prófase. A principal coisa que acontece na prófase é a embalagem adicional ( condensação) cromossomos. A tal ponto que começam a parecer fios emaranhados visíveis ao microscópio óptico.

Durante a prófase, eventos importantes também ocorrem no citoplasma. Os microtúbulos presentes na célula são despolimerizados. Nesse caso, a célula geralmente perde seu formato específico e fica arredondada. Em torno dos centrossomas existe um chamado estrela- um sistema de microtúbulos radialmente divergentes que se alongam gradualmente. Durante a mitose, os microtúbulos começam a se renovar 20 vezes mais rápido do que na interfase, e um pequeno número de microtúbulos longos é substituído por muitos curtos. A montagem e desmontagem intensiva de microtúbulos é necessária para a progressão adequada da mitose.

Quando os microtúbulos de duas estrelas se alcançam, os centrossomas começam a divergir para diferentes extremidades da célula e se tornam seus pólos, e os próprios microtúbulos se formam fuso. O fato é que muitos microtúbulos que emanam de pólos diferentes entre si estão conectados entre si por certas proteínas que os estabilizam e impedem sua despolimerização.

Então vem prometáfase, que é marcado pelo evento mais importante - a membrana nuclear se desfragmenta em vesículas e o núcleo desaparece como estrutura. Isso causa despolimerização laminas esqueleto nuclear, constituído por filamentos de certas proteínas subjacentes à membrana nuclear. Este processo também está associado à fosforilação dessas proteínas. O conteúdo do núcleo é combinado com o citoplasma. Isto restaura um estado semelhante ao procariótico, no qual o DNA está no mesmo compartimento que os ribossomos. Durante a fissão, o núcleo desaparece. Isso aparentemente indica que o núcleo é uma estrutura de trabalho temporária projetada para separar a transcrição e a tradução, pelo menos às custas de custos significativos de energia para o transporte nuclear e para se livrar dele, o núcleo, durante cada divisão celular e restaurá-lo depois dele.

Na prometáfase, os cromossomos finalmente se condensam e assumem a forma de formações pareadas que lembram bastões duplos ou vermes, com cada par se conectando no local de uma espécie de constrição - isso é chamado cromossomos metafásicos .

(Telômero- Este é o final de um cromossomo que possui uma sequência de nucleotídeos específica. Constrição secundária corresponde ao nucléolo - este é o local onde estão localizados os genes rRNA - não se condensa na mesma extensão que o resto do cromossomo. Satélite- esta é a seção do cromossomo “normal” atrás da constrição secundária. A constrição secundária e, consequentemente, o satélite não estão presentes em todos os cromossomos, por isso ajudam a identificá-los.)

Um cromossomo metáfase é um cromossomo em estado não funcional, embalado para divisão. Em seu estado de funcionamento, isto é, em interfase, o cromossomo é uma gelatina formada em torno de uma molécula linear de DNA, e você não pode vê-la ao microscópio.

O cromossomo metafásico é duplo. Seus dois componentes estendidos correspondem a duas moléculas lineares de DNA formadas durante a replicação. Eles são chamados cromátides irmãs .

A junção das cromátides é chamada Centrômero. Ele dobra mais tarde que o resto do DNA, mas no cromossomo metáfase o centrômero, como todo o cromossomo, consiste em duas cromátides, apenas neste local conectadas por certas proteínas. A localização do centrômero na molécula de DNA (cromossomo) é determinada, como tudo o mais nela, por uma estrutura primária específica. O centrômero contém certas sequências repetidas muitas vezes da cabeça à cauda. Esse repetições em tandem. Existem muitos deles no cromossomo, são diferentes, alguns deles têm a capacidade de servir como centro de organização do centrômero, e a estrutura das repetições centroméricas pode ser diferente em diferentes espécies e até mesmo em diferentes cromossomos da mesma espécie.

Na prometáfase, acontece o seguinte. No centrômero de cada cromátide forma-se uma certa estrutura, chamada cinetocoro(veja a imagem abaixo). Consiste, como você provavelmente adivinhou, em certas proteínas. Enfatizamos que cada cromossomo carrega dois cinetocoros, um para cada uma de suas cromátides. Cada cinetocoro associa-se às extremidades crescentes dos microtúbulos que se estendem desde os pólos da célula. Várias dezenas de microtúbulos estão ligados a cada cinetocoro (mas na levedura existe apenas um).

Nesse caso, os cinetocoros de diferentes cromátides do mesmo cromossomo comunicam-se com microtúbulos que se estendem de pólos diferentes. Na prometáfase, os cromossomos, via de regra, vagam ativamente pelo citoplasma. A princípio, ambos os cinetocoros podem entrar em contato com microtúbulos de um pólo, mas logo ocorre uma certa reestruturação dos contatos do cinetocoro com os microtúbulos, de modo que o centrômero de uma cromátide passa a ser associado a microtúbulos provenientes de apenas um dos pólos do fuso.

Na prometáfase, os microtúbulos crescem ativamente, e precisamente a partir da extremidade que está ligada ao cinetocoro. Na metáfase, esse crescimento é compensado pela despolimerização das extremidades dos microtúbulos no centrossoma, de modo que as moléculas de tubulina se movem gradualmente das extremidades para os pólos, e o microtúbulo permanece tenso e mantém um comprimento constante.

O contato entre o cinetocoro e os microtúbulos é único. Primeiro, estabiliza os microtúbulos, de modo que os microtúbulos associados aos cromossomos não sejam sujeitos à despolimerização total espontânea. Perto do final da mitose, as extremidades dos tubos ligados ao cinetocoro começam a se desmontar ativamente. E, ao mesmo tempo, a mesma extremidade ativa, crescendo ou entrando em colapso, permanece firmemente conectada ao cinetocoro, que, aparentemente, fixa os microtúbulos lateralmente, mas certamente perto da extremidade, representando algo como um colar deslizante.

Na prometáfase, os cromossomos impulsionados pelos microtúbulos realizam uma dança complexa, mas no início do próximo estágio - metáfases- todos os cromossomos estão localizados em plano equatorial(o plano localizado estritamente entre os centrossomas e perpendicular ao fuso). Isto é conseguido devido ao fato de que, como os experimentos mostraram, nesta fase, os microtúbulos, apesar da troca ativa de tubulina nas extremidades ligadas ao cinetocoro, puxam os cromossomos em sua direção. Além disso, a força gravitacional é proporcional ao comprimento dos microtúbulos, ou seja, funcionam como molas. Essas forças são equalizadas quando os microtúbulos provenientes de pólos diferentes têm o mesmo comprimento.

Na metáfase, todos os processos na célula parecem congelar; os cromossomos alinhados nas placas metafásicas realizam apenas movimentos oscilatórios. Aparentemente, isso é feito para aguardar cromossomos que podem ficar para trás por diversos motivos e garantir um início simultâneo.

Próximo estágio - anáfase- ocorre com a separação repentina e simultânea dos centrômeros de duas cromátides entre si. Isso ocorre em resposta a um rápido aumento de dez vezes na concentração de íons cálcio na célula. Eles são liberados das vesículas da membrana que circundam o centro da célula. Um aumento na concentração de cálcio ativa uma certa enzima que corta os anéis de coesina que ainda permanecem no centrômero e conecta as cromátides irmãs, de modo que aqui elas são finalmente separadas umas das outras. Impulsionados pela atração dos microtúbulos através dos cinetocoros, os cromossomos imediatamente começam a divergir para os pólos da célula - cada uma das duas cromátides irmãs para o seu próprio pólo.

O movimento dos cromossomos na anáfase ocorre devido a dois processos de tipos diferentes. Primeiro, começa a despolimerização dos microtúbulos associados aos cinetocoros, causada pelo desaparecimento da tensão dos microtúbulos, que estabiliza a extremidade do microtúbulo.

No entanto, ainda não está totalmente claro o que exatamente faz o cinetocoro se mover - sua afinidade com a extremidade do microtúbulo polimerizado, de modo que é forçado a se mover à medida que é desmontado, ou ele próprio “come” ativamente o microtúbulo - se move ao longo dele e promove sua despolimerização. Há também a opinião de que o microtúbulo é apenas um trilho, mas não um motor, e o cromossomo se move sob a influência de algumas proteínas não associadas ao microtúbulo (no entanto, não são a actina e a miosina). Existem até modelos de que o cromossomo se move em uma onda de liquefação local do citoplasma, novamente associada à polimerização e despolimerização de certas proteínas. Além disso, na anáfase, a despolimerização dos microtúbulos nos pólos continua e até acelera, o que contribui para o seu rápido encurtamento.

Em segundo lugar, os próprios centrossomas divergem uns dos outros durante a fase de anáfase, por vezes de forma bastante significativa. Isto ocorre novamente através de vários processos. Os microtúbulos provenientes de pólos diferentes e ligados não aos cinetocoros, mas uns aos outros, não encurtam na metáfase, mas, pelo contrário, crescem e alongam-se. Aparentemente, eles são capazes de se repelir ativamente sob a influência de algumas proteínas especiais, semelhantes às que movem os flagelos, construídas com base em microtúbulos. Por fim, os microtúbulos da estrela, estendendo-se dos centrossomas em diferentes direções e associados ao citoesqueleto da região cortical próxima ao centrossoma, encurtam em comprimento, puxando os centrossomas para si, utilizando os mesmos mecanismos que atraem os cromossomos.

Na próxima etapa - telófase– perto dos cromossomos reunidos em torno de cada centrossomo, um novo envelope nuclear começa a se formar. A membrana dupla renasce das vesículas, as proteínas da lâmina nuclear são desfosforiladas e formam novamente esse esqueleto, os poros nucleares são remontados a partir de suas partes constituintes.

Assim, a essência dos estágios da mitose que consideramos é a duplicação do núcleo. Essa duplicação começa com a duplicação dos cromossomos ocultos na interfase e continua até sua autodestruição como estrutura durante a mitose. Quando o núcleo duplica, é necessário dividir o citoplasma - para realizar citocinese .

Nos animais, a separação ocorre devido à formação de uma constrição entre duas células. Primeiro, aparece um sulco na superfície da célula, e um chamado anel contrátil. É formado a partir de filamentos de actina do córtex (componentes do citoesqueleto localizados sob a membrana celular). O anel está realmente encolhendo. Isso ocorre devido à interação do microfilamento de actina com a miosina. Essas mesmas duas proteínas estão envolvidas na contração muscular.

A localização do sulco primário e do anel contrátil é determinada pela localização do fuso. À medida que o anel se contrai, a célula é dividida por uma constrição em duas, que eventualmente se separam, além de deixar para trás um pequeno corpo residual - fragmentos de microtúbulos fusiformes opostos conectados entre si, originalmente localizados no plano equatorial.

O crescimento e desenvolvimento dos organismos vivos são impossíveis sem os processos de divisão celular. Um deles é a mitose - o processo de divisão das células eucarióticas no qual a informação genética é transmitida e armazenada. Neste artigo você aprenderá mais sobre as características do ciclo mitótico e conhecerá as características de todas as fases da mitose, que serão incluídas na tabela.

O conceito de "ciclo mitótico"

Todos os processos que ocorrem em uma célula, começando de uma divisão para outra e terminando com a produção de duas células-filhas, são chamados de ciclo mitótico. O ciclo de vida de uma célula é também um estado de repouso e um período de desempenho de suas funções diretas.

Os principais estágios da mitose incluem:

• Autoduplicação ou reduplicação do código genético, que é transmitido de uma célula-mãe para duas células-filhas. O processo afeta a estrutura e a formação dos cromossomos.
• Ciclo de célula- consiste em quatro períodos: pré-sintético, sintético, pós-sintético e, de fato, mitose.

Os três primeiros períodos (pré-sintético, sintético e pós-sintético) referem-se à interfase da mitose.

Alguns cientistas chamam o período sintético e pós-sintético de pré-prófase da mitose. Como todos os estágios ocorrem continuamente, passando suavemente de um para outro, não há uma divisão clara entre eles.

O processo de divisão celular direta, mitose, ocorre em quatro fases, correspondendo à seguinte sequência:

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• Prófase;
• Metáfase;
• Anáfase;
• Telófase.

Arroz. 1. Fases da mitose

Você pode encontrar uma breve descrição de cada fase na tabela “Fases da Mitose”, apresentada a seguir.

Tabela "Fases da Mitose"

O processo de citotomia em uma célula animal ocorre por meio do sulco de clivagem, e em uma célula vegetal - por meio de uma placa celular.

Formas atípicas de mitose

Às vezes, formas atípicas de mitose são encontradas na natureza:

• Amitose - um método de divisão direta do núcleo, no qual a estrutura do núcleo é preservada, o nucléolo não se desintegra e os cromossomos não são visíveis. O resultado é uma célula de dois núcleos.

Arroz. 2. Amitose

• Politenia - As células de DNA aumentam múltiplas vezes, mas sem aumentar o conteúdo cromossômico.
• Endomitose - Durante o processo após a replicação do DNA, não há separação dos cromossomos em cromátides filhas. Nesse caso, o número de cromossomos aumenta dezenas de vezes, aparecem células poliplóides, o que pode levar à mutação.

Arroz. 3. Endomitose

O que aprendemos?

O processo de divisão indireta das células eucarióticas ocorre em várias etapas, cada uma com características próprias. O ciclo mitótico consiste nas etapas de interfase e divisão celular direta, composta por quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Às vezes, na natureza, existem métodos atípicos de divisão, incluindo amitose, politenia e endomitose.

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Todas as novas células surgem da divisão de células existentes. Se um organismo unicelular se reproduz dividindo uma célula ao meio, então, eventualmente, duas novas células são formadas a partir de um organismo antigo. Os organismos multicelulares também iniciam seu desenvolvimento a partir de uma célula; todas as suas numerosas células são então formadas através de repetidas divisões celulares. Essas divisões continuam ao longo da vida dos organismos multicelulares, à medida que se desenvolvem e crescem. Estão associados aos processos de regeneração ou substituição de células antigas por novas. Assim, as células da camada superior da pele morrem e esfoliam, sendo substituídas por outras células novas que foram formadas pela divisão de células situadas nas camadas mais profundas do epitélio da pele. As células recém-formadas (se não morrerem no final de sua existência) geralmente só se tornam capazes de se dividir após um período de crescimento e desenvolvimento. O funcionamento ativo de uma célula entre suas duas divisões é denominado interfase. A duração da interfase celular varia em diferentes organismos. Nas células vegetais e animais, por exemplo, dura em média de 10 a 20 horas, depois o processo de divisão celular recomeça. Por isso, ciclo de vida celular consiste em sua divisão e interfase.

EM interfase a célula parece estar se preparando para sua próxima divisão. Em primeiro lugar, o número de organelas numa célula aumenta; caso contrário, cada vez menos deles acabariam nas células-filhas. Algumas organelas, como cloroplastos e mitocôndrias, reproduzem-se por fissão. Basta que uma célula tenha pelo menos uma dessas organelas para formar quantas organelas forem necessárias. Cada célula também precisa inicialmente ter um certo número de ribossomos para utilizá-los na síntese de proteínas, a partir das quais podem ser construídos novos ribossomos, o retículo endoplasmático e muitas outras organelas. Durante a interfase, a célula acumula energia intensamente, criando moléculas de ATP. Antes do início da divisão, a célula duplica o número de seus cromossomos para que, após a divisão, as células-filhas recebam informações hereditárias idênticas às da célula-mãe. Caso contrário, as células-filhas não seriam capazes de sintetizar todas as proteínas de que necessitam para manter a sua espécie. Nas células animais, durante a interfase, o centríolo do centro celular também duplica, o que restaura sua estrutura para estar pronto para participar da próxima divisão celular.

Assim, na interfase a célula cresce e se desenvolve, enquanto nela ocorrem os seguintes processos:

replicação de DNA;

Síntese de proteínas ativas;

Aumento do número de certas organelas;

Armazenamento de energia na forma de ATP;

Duplicação do centro celular (em células animais).

Após a interfase, inicia-se o segundo estágio do ciclo de vida celular, denominado divisão. Sinal para começar a divisão de uma célula é uma violação da relação nuclear-plasmática durante seu crescimento, quando o volume do citoplasma aumenta, mas o volume do núcleo permanece o mesmo.

O processo de divisão celular somática como resultado do qual as células-filhas retêm completamente a informação hereditária das células-mãe é chamada mitose. A misteriosa dança realizada pelos cromossomas à medida que se separam em dois conjuntos idênticos durante a mitose foi observada pela primeira vez por investigadores há mais de cem anos, mas grande parte desta coreografia fantasticamente precisa dos movimentos cromossómicos ainda permanece obscura. A mitose é uma cadeia contínua de eventos, mas para facilitar sua compreensão, os biólogos dividiram condicionalmente esse processo em quatro estágios, dependendo da aparência dos cromossomos em um microscópio óptico naquele momento. A primeira fase da mitose é prófase. Este é o estágio mais longo da mitose. Caracteriza-se pelo fato de:

Ocorre o superenrolamento do DNA, como resultado do encurtamento e espessamento das cromátides, os cromossomos tornam-se visíveis ao microscópio;

Os nucléolos desaparecem à medida que a síntese de rRNA é interrompida;

A membrana nuclear se decompõe em fragmentos e os cromossomos vão parar no citoplasma;

O fuso de divisão começa a se formar: nas células animais, os centríolos, que estavam localizados na região do centro da célula, são direcionados para os pólos opostos da célula, e os fios do fuso começam a aparecer entre eles. Nas células das plantas superiores, o fuso é formado sem a participação dos centríolos. Os filamentos do fuso estão ligados aos centrômeros dos cromossomos, que começam a se mover em direção à parte central da célula.

A próxima fase da mitose é metáfase. Iniciar:

O fuso de fissão (conjunto de microtúbulos constituído pela proteína turbulina) termina de se formar;

Os cromossomos estão alinhados na parte central da célula em um plano, de modo que seus centrômeros estejam localizados a distâncias iguais dos pólos da célula;

No final da metáfase, as cromátides separam-se umas das outras.

Anáfase- a fase mais curta da mitose. Caracteriza-se pelo fato de que:

Os fios do fuso encurtam e esticam as cromátides separadas umas das outras no final da metáfase até os pólos opostos da célula, por isso se tornam cromossomos;

No final da anáfase, cada pólo da célula possui um conjunto diplóide de cromossomos.

Telófase- a última fase da mitose. Os seguintes processos ocorrem nele:

Desspiralização das moléculas de DNA, com a qual os cromossomos se transformam em cromatina;

As membranas nucleares formam-se em torno de acumulações de cromatina formadas em pólos opostos da célula;

Nos núcleos filhos assim formados, formam-se nucléolos;

Durante a telófase, partindo dos pólos da célula até seu equador, o fuso é gradualmente destruído;

No final da telófase, o citoplasma da célula-mãe se divide, resultando na formação de duas células-filhas.

O significado biológico da mitose reside na transmissão precisa de informações hereditárias da célula-mãe para as células-filhas.

Trabalho de laboratório nº 6

1 ) pós-mitótico (pré-sintético) – q 1 (G 1) – de 10 horas a vários dias. Segue divisão. Nas células filhas jovens, observa-se uma alta intensidade de processos de transcrição, a formação do aparato sintético da célula é um aumento no número de ribossomos, vários tipos de RNA (rRNA, mRNA, mRNA). Fortalecimento da síntese protéica, síntese de proteínas estruturais e funcionais, metabolismo celular intensivo controlado por enzimas, crescimento celular, formação e restauração do número necessário de organelas

2 ) sintético – S- 6 – 10 horas; Um evento significativo é a duplicação (reduplicação do DNA), que leva à duplicação da ploidia (duplica o conteúdo do DNA) dos núcleos diplóides (os cromossomos tornam-se biromatídeos) e é um pré-requisito para a subsequente divisão celular mitótica. A síntese de RNA e proteínas histonas também ocorre e o crescimento celular continua.

3 ) pós-sintético (premitótico)) q 2 (G 2) – 2 – 5 horas. Continua a síntese do RNA, de todas as proteínas, principalmente as nucleares, assim como da proteína tubulina necessária à formação do fuso acromatina do aparelho mitótico, formado na prófase da mitose e da meiose. Há acúmulo de nutrientes, energia e síntese de ATP. Divisão das mitocôndrias, cloroplastos, replicação dos centríolos e início da formação do fuso. Ao final desse período, a célula entra em prófase da mitose.

Os principais eventos do ciclo mitótico:

1) reduplicação autoduplicação de material hereditário (período sintético)

2) distribuição uniforme material hereditário entre células filhas (anáfase da mitose - distribuição de cromátides - cromossomos filhos).

A proporção entre o número de DNA (c) e cromossomos (n) no ciclo mitótico:

MITOSE: 1) Prófase 2p 4s, 2) Metáfase 2p 4s, 3) Anáfase 4p 4s (cromossomos filhos de cromátide única), 4) Telófase 2p 2s (cromossomos filhos de cromátide única)

INTERFASE: 1) Período pós-mitótico 2p 2s (cromossomos filha-irmã de cromátide única)

2) Período sintético 2p 4s, 3) Período pós-sintético 2p 4s (cromossomos maternos bicromátides)

Observe que a cromátide contém uma molécula de DNA (c).

Educação em enfermagem

cromátides

Cromossomo do núcleo interfásico

Diagrama do ciclo mitótico

O ciclo de vida das células (ciclo celular) é o período de existência de uma célula desde o momento de sua formação pela divisão da célula-mãe até sua própria divisão ou morte. Um componente obrigatório do ciclo de vida é o ciclo mitótico. Muitas células saem do ciclo mitótico para o caminho da especialização, diferenciam-se, desempenham certas funções e sua vida termina em morte. No entanto, algumas células diferenciadas (tecido epitelial, conjuntivo), sob certas condições, procedem à preparação para a mitose e para a própria mitose. Essas células têm um ciclo de vida mais longo que o mitótico. O ciclo de vida é diferente para diferentes tipos de células. Algumas células não possuem certas fases do ciclo mitótico. Algumas células saem do ciclo mitótico rumo à diferenciação e especialização, e seu período pré-sintético se prolonga. Nas células nervosas, esse período continua ao longo da vida do organismo e elas não se dividem, portanto, o ciclo de vida de tais células, por exemplo células nervosas, não coincide com o ciclo mitótico. As células que formam populações celulares em renovação dividem-se constantemente, passando por mitose e interfase, têm ciclo celular coincidindo com o ciclo mitótico são, por exemplo, células embrionárias, células de crescimento da camada basal da pele, células do tecido educativo das plantas (ponta da raiz, caule, câmbio), células em regeneração, células testiculares.

O período de tempo entre as divisões celulares é chamado interfase.

Alguns citologistas distinguem dois tipos de interfases: heterossintético E autossintético.

Durante a interfase heterossintética, as células trabalham para o corpo, desempenhando suas funções como componente integral de um determinado órgão ou tecido. Durante a interfase autossintética, as células se preparam para mitose ou meiose. Nesta interfase distinguem-se três períodos: pré-sintético - G 1, sintético - S e pós-sintético - G 2.

Durante o período S, a síntese de proteínas continua e ocorre a replicação do DNA. Na maioria das células, esse período dura de 8 a 12 horas.

No período G 2, a síntese de RNA e proteínas continua (por exemplo, tubulina para a construção de microtúbulos fusiformes). O ATP é acumulado para fornecer energia para a mitose subsequente. Esta fase dura de 2 a 4 horas.

Além da interfase, para caracterizar a organização temporal das células, distinguem-se conceitos como ciclo de vida celular, ciclo celular e ciclo mitótico. Sob vida útil as células entendem a vida útil de uma célula desde o momento de sua origem após a divisão da célula-mãe até o final de sua própria divisão ou até a morte.

Ciclo de célula - este é um conjunto de processos que ocorrem na interfase autossintética e na própria mitose.

11. Mitose. Sua essência, fases, significado biológico. Amitose.

MITOSE

Mitose(do grego mitos - fio), ou cariocinese (grego karyon - núcleo, kinesis - movimento), ou divisão indireta. Este é um processo durante o qual ocorre a condensação dos cromossomos e os cromossomos-filhos são distribuídos uniformemente entre as células-filhas. A mitose inclui cinco fases: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase. EM prófase os cromossomos se condensam (torcem), tornam-se visíveis e são dispostos em forma de bola. Os centríolos se dividem em dois e começam a se mover em direção aos pólos celulares. Entre os centríolos aparecem filamentos constituídos pela proteína tubulina. Ocorre a formação de um fuso mitótico. EM prometáfase a membrana nuclear se desintegra em pequenos fragmentos e os cromossomos imersos no citoplasma começam a se mover em direção ao equador da célula. Em metáfase os cromossomos são instalados no equador do fuso e tornam-se compactados ao máximo. Cada cromossomo consiste em duas cromátides conectadas entre si por centrômeros, e as extremidades das cromátides divergem e os cromossomos assumem a forma de X. Em anáfase cromossomos filhos (antigas cromátides irmãs) movem-se para pólos opostos. A suposição de que isto é conseguido pela contração dos filamentos do fuso não foi confirmada.

Figura 28. Características da mitose e da meiose.

Muitos pesquisadores apóiam a hipótese do filamento deslizante, segundo a qual os microtúbulos do fuso vizinho, interagindo entre si e com proteínas contráteis, puxam os cromossomos em direção aos pólos. Em telófase os cromossomos filhos atingem os pólos, despiram-se, um envelope nuclear é formado e a estrutura interfásica dos núcleos é restaurada. Depois vem a divisão do citoplasma - citocinese. Nas células animais, esse processo se manifesta na constrição do citoplasma devido à retração do plasmalema entre dois núcleos filhos, e nas células vegetais, pequenas vesículas EPS se fundem para formar uma membrana celular de dentro do citoplasma. A parede celular da celulose é formada pela secreção que se acumula nos dictiossomos.

A duração de cada fase da mitose é diferente - de vários minutos a centenas de horas, o que depende de fatores externos e internos e do tipo de tecido.

A violação da citotomia leva à formação de células multinucleadas. Se a reprodução dos centríolos for interrompida, podem ocorrer mitoses multipolares.

Amitose

Esta é uma divisão direta do núcleo celular, que mantém a estrutura interfásica. Nesse caso, os cromossomos não são detectados, não ocorre a formação de fusos e sua distribuição uniforme. O núcleo é dividido por constrição em partes relativamente iguais. O citoplasma pode se dividir por uma constrição e então duas células-filhas são formadas, mas pode não se dividir e então são formadas células binucleadas ou multinucleadas.

Figura 29. Amitose.

A amitose como método de divisão celular pode ocorrer em tecidos diferenciados, como músculo esquelético, células da pele e também em alterações teciduais patológicas. No entanto, nunca é encontrado em células que precisam preservar informações genéticas completas.

12. Meiose. Estágios, significado biológico.

MEIOSE

Meiose(meiose grega - redução) ocorre na fase de maturação dos gametas. Graças à meiose, os gametas haplóides são formados a partir de células germinativas imaturas diplóides: óvulos e espermatozoides. A meiose inclui duas divisões: redução(diminutivo) e equacional(equalização), cada uma das quais tem as mesmas fases da mitose. No entanto, apesar do fato de as células se dividirem duas vezes, a duplicação do material hereditário ocorre apenas uma vez - antes da divisão reducional - e está ausente antes da divisão equacional.

O resultado citogenético da meiose (formação de células haplóides e recombinação de material hereditário) ocorre durante a primeira divisão (redução). Inclui 4 fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Prófase Ié dividido em 5 etapas:
leptonema, (estágio de filamento fino)
Zigonema
estágio de paquinema (filamentos grossos)
estágio de diplonema
estágio de diacinese.

Figura 31. Meiose. Processos que ocorrem durante a divisão de redução.

Na fase do leptonema ocorre a espiralização dos cromossomos e sua identificação na forma de fios finos com espessamentos ao longo do comprimento. No estágio de zigonema, a compactação dos cromossomos continua, e os cromossomos homólogos se unem aos pares e se conjugam: cada ponto de um cromossomo é combinado com o ponto correspondente do cromossomo homólogo (sinapsis). Dois cromossomos adjacentes formam bivalentes.

No paquinema pode ocorrer uma troca de regiões homólogas (crossing over) entre os cromossomos que compõem o bivalente. Neste estágio, fica claro que cada cromossomo conjugado consiste em duas cromátides, e cada bivalente consiste em quatro cromátides (tétrades).

O diplonema é caracterizado pelo aparecimento de forças repulsivas de conjugados a partir dos centrômeros e depois em outras áreas. Os cromossomos permanecem conectados entre si apenas nos pontos de cruzamento.

Na fase de diacinesia (divergência de fitas duplas), os cromossomos emparelhados se separam parcialmente. Começa a formação do fuso de fissão.

Na metáfase I, pares de cromossomos (bivalentes) se alinham ao longo do equador do fuso, formando uma placa metafásica.

Na anáfase I, os cromossomos homólogos bicromátides divergem para os pólos e seu conjunto haplóide se acumula nos pólos celulares. Na telófase 1, ocorre citotomia e restauração da estrutura dos núcleos interfásicos, cada um dos quais contém um número haplóide de cromossomos, mas uma quantidade diplóide de DNA (1n2c). Após a divisão redutora, as células entram em uma interfase curta, durante a qual o período S não ocorre, e começa a divisão equatorial (2ª). Ela prossegue como a mitose normal, resultando na formação de células germinativas contendo um conjunto haplóide de cromossomos cromátides únicos (1n1c).

Figura 32. Meiose. Divisão equacional.

Assim, durante a segunda divisão meiótica, a quantidade de DNA é ajustada para corresponder ao número de cromossomos.

12. Gametogênese: ovo e espermatogênese.
A reprodução, ou auto-reprodução, é uma das características mais importantes da natureza e é inerente aos organismos vivos. A transferência de material genético dos pais para a próxima geração durante o processo de reprodução garante a continuidade da existência do clã. O processo de reprodução em humanos começa a partir do momento em que a célula reprodutiva masculina penetra na célula reprodutiva feminina.

A gametogênese é um processo sequencial que garante a reprodução, crescimento e maturação das células germinativas no corpo masculino (espermatogênese) e no corpo feminino (ovogênese).

A gametogênese ocorre nas gônadas - a espermatogênese nos testículos nos homens e a ovogênese nos ovários nas mulheres. Como resultado da gametogênese, as células reprodutivas femininas são formadas no corpo da mulher - óvulos, e nos homens - células reprodutivas masculinas - espermatozoides.
É o processo de gametogênese (espermatogênese, ovogênese) que permite que homens e mulheres se reproduzam.