ciclo celular(Cyclus Cellularis) es el período desde una división celular a otra, o el período desde la división celular hasta su muerte. El ciclo celular se divide en 4 periodos.

El primer período es mitótico;

2º - posmitótico o presintético, se designa con la letra G1;

3º - sintético, se designa con la letra S;

4º - postsintético o premitótico, se designa con la letra G 2,

y el período mitótico está representado por la letra M.

Después de la mitosis comienza el siguiente período G1. Durante este período, la masa de la célula hija es 2 veces menor que la de la célula madre. Esta célula tiene 2 veces menos proteínas, ADN y cromosomas, es decir, normalmente debería haber cromosomas 2p y ADN 2c.

¿Qué sucede en el período G1? En este momento, se produce la transcripción del ARN en la superficie del ADN, que participa en la síntesis de proteínas. Debido a las proteínas, aumenta la masa de la célula hija. En este momento se sintetizan los precursores del ADN y las enzimas implicadas en la síntesis del ADN y los precursores del ADN. Los principales procesos del período G1 son la síntesis de proteínas y receptores celulares. Luego viene el período S. Durante este período se produce la replicación del ADN de los cromosomas. Como resultado, al final del período S el contenido de ADN es 4c. Pero habrá 2n cromosomas, aunque en realidad también habrá 4n, pero el ADN de los cromosomas durante este período está tan entrelazado que cada cromosoma hermano en el cromosoma madre aún no es visible. A medida que aumenta su número como resultado de la síntesis de ADN y aumenta la transcripción de los ARN ribosómicos, mensajeros y de transporte, la síntesis de proteínas aumenta naturalmente. En este momento, puede ocurrir la duplicación de los centriolos en las células. Por tanto, una celda del período S ingresa al período G 2. Al comienzo del período G2, continúa el proceso activo de transcripción de varios ARN y el proceso de síntesis de proteínas, principalmente proteínas tubulina, que son necesarias para la división del huso. Puede ocurrir duplicación de centríolos. Las mitocondrias sintetizan intensamente ATP, que es una fuente de energía, y la energía es necesaria para la división celular mitótica. Después del período G2, la célula entra en el período mitótico.

Algunas células pueden salir del ciclo celular. La salida de una célula del ciclo celular se indica con la letra G0. Una célula que entra en este período pierde su capacidad de sufrir mitosis. Además, algunas células pierden su capacidad de mitosis temporalmente, otras de forma permanente.

Si una célula pierde temporalmente la capacidad de sufrir división mitótica, sufre una diferenciación inicial. En este caso, una célula diferenciada se especializa para realizar una función específica. Después de la diferenciación inicial, esta célula es capaz de regresar al ciclo celular y entrar en el período Gj y, después de pasar por el período S y el período G2, sufrir división mitótica.

¿En qué parte del cuerpo se encuentran las células en el período G0? Estas células se encuentran en el hígado. Pero si el hígado está dañado o parte de él se extirpa quirúrgicamente, todas las células que han sufrido la diferenciación inicial regresan al ciclo celular y, debido a su división, se produce una rápida restauración de las células del parénquima hepático.

Las células madre también se encuentran en el período G0, pero cuando una célula madre comienza a dividirse, pasa por todos los períodos de interfase: G1, S, G2.

Aquellas células que finalmente pierden la capacidad de división mitótica experimentan primero una diferenciación inicial y realizan determinadas funciones, y luego una diferenciación final. En la diferenciación terminal, la célula no puede regresar al ciclo celular y finalmente muere. ¿En qué parte del cuerpo se encuentran estas células? En primer lugar, se trata de células sanguíneas. Granulocitos sanguíneos que han experimentado una función de diferenciación durante 8 días y luego mueren. Los glóbulos rojos funcionan durante 120 días y luego también mueren (en el bazo). En segundo lugar, estas son las células de la epidermis de la piel. Las células epidérmicas se someten primero a una diferenciación inicial y luego a la final, como resultado de lo cual se convierten en escamas córneas, que luego se desprenden de la superficie de la epidermis. En la epidermis de la piel, las células pueden estar en el período G0, el período G1, el período G2 y el período S.

Los tejidos con células que se dividen con frecuencia se ven más afectados que los tejidos con células que se dividen raramente, porque una serie de factores químicos y físicos destruyen los microtúbulos del huso.

MITOSIS

La mitosis es fundamentalmente diferente de la división directa o amitosis en que durante la mitosis hay una distribución uniforme del material cromosómico entre las células hijas. La mitosis se divide en 4 fases. La 1ª fase se llama profase, 2do - metafase, 3er - anafase, 4to- telofase.

Si una célula tiene la mitad de un conjunto de cromosomas (haploide), que constituyen 23 cromosomas (células sexuales), entonces este conjunto se designa con el símbolo En cromosomas y ADN 1c, si es diploide, cromosomas 2p y ADN 2c (células somáticas inmediatamente después de la división mitótica). ), un conjunto aneuploide de cromosomas, en células anormales.

Profase. La profase se divide en temprana y tardía. Durante la profase temprana, se produce una espiralización de los cromosomas y se vuelven visibles en forma de hilos delgados y forman una bola densa, es decir, se forma una figura de bola densa. Con el inicio de la profase tardía, los cromosomas giran aún más en espiral, como resultado de lo cual se cierran los genes de los organizadores de los cromosomas nucleolares. Por tanto, la transcripción del ARNr y la formación de subunidades cromosómicas se detienen y el nucléolo desaparece. Al mismo tiempo, se produce la fragmentación de la membrana nuclear. Los fragmentos de la membrana nuclear se pliegan formando pequeñas vacuolas. La cantidad de EPS granular en el citoplasma disminuye. Los tanques granulares de EPS están fragmentados en estructuras más pequeñas. La cantidad de ribosomas en la superficie de las membranas del RE disminuye drásticamente. Esto conduce a una disminución de la síntesis de proteínas en un 75%. En este punto, el centro de la celda se duplica. Los 2 centros celulares resultantes comienzan a divergir hacia los polos. Cada uno de los centros celulares recién formados consta de 2 centríolos: madre e hija.

Con la participación de los centros celulares, comienza a formarse un huso de fisión, que consta de microtúbulos. Los cromosomas continúan girando en espiral, lo que da como resultado la formación de una bola suelta de cromosomas ubicada en el citoplasma. Por tanto, la profase tardía se caracteriza por una bola de cromosomas suelta.

Metafase. Durante la metafase, las cromátidas de los cromosomas maternos se hacen visibles. Los cromosomas maternos se alinean en el plano ecuatorial. Si miras estos cromosomas desde el ecuador de la célula, se perciben como placa ecuatorial(lámina ecuatorial). Si miras la misma placa desde el lado del poste, entonces se percibe como estrella madre(monastro). Durante la metafase, se completa la formación del huso. En el huso se ven dos tipos de microtúbulos. Algunos microtúbulos se forman a partir del centro celular, es decir, del centríolo, y se denominan microtúbulos centriolares(microtúbulos cenriolares). Otros microtúbulos comienzan a formarse a partir de los cinetocoros de los cromosomas. ¿Qué son los cinetocoros? En el área de las constricciones de los cromosomas primarios se encuentran los llamados cinetocoros. Estos cinetocoros tienen la capacidad de inducir el autoensamblaje de microtúbulos. Aquí comienzan los microtúbulos, que crecen hacia los centros celulares. Por tanto, los extremos de los microtúbulos cinetocoros se extienden entre los extremos de los microtúbulos centriolares.

Anafase. Durante la anafase se produce la separación simultánea de los cromosomas hijos (cromátidas), que comienzan a moverse, algunos hacia un polo y otros hacia el otro polo. En este caso aparece una estrella doble, es decir, 2 estrellas hijas (diastra). El movimiento de las estrellas se realiza gracias al huso y al hecho de que los propios polos de la célula se alejan algo entre sí.

Mecanismo, movimientos de estrellas hijas. Este movimiento está garantizado por el hecho de que los extremos de los microtúbulos del cinetocoro se deslizan a lo largo de los extremos de los microtúbulos centriolares y tiran de las cromátidas de las estrellas hijas hacia los polos.

Telofase. Durante la telofase, el movimiento de las estrellas hijas se detiene y comienzan a formarse núcleos. Los cromosomas sufren despiralización y comienza a formarse una envoltura nuclear (nucleolema) alrededor de los cromosomas. Dado que las fibrillas de ADN de los cromosomas se desspiralizan, comienza la transcripción.

ARN en genes descubiertos. Dado que se produce la desspiralización de las fibrillas del ADN cromosómico, el ARNr en forma de hilos delgados comienza a transcribirse en la región de los organizadores nucleolares, es decir, se forma el aparato fibrilar del nucléolo. Luego, las proteínas ribosómicas se transportan a las fibrillas de ARNr, que forman complejos con ARNr, lo que da como resultado la formación de subunidades ribosómicas, es decir, se forma un componente granular del nucléolo. Esto ya ocurre en la telofase tardía. citotomía, es decir, la formación de una constricción. Cuando se forma una constricción a lo largo del ecuador, el citolema se invagina. El mecanismo de invaginación es el siguiente. Los tonofilamentos, que consisten en proteínas contráctiles, se encuentran a lo largo del ecuador. Estos tonofilamentos retraen el citolema. Luego, el citolema de una célula hija se separa de otra célula hija similar. Así, como resultado de la mitosis, se forman nuevas células hijas. Las células hijas tienen 2 veces menos masa en comparación con la madre. También tienen menos ADN (corresponde a 2c) y la mitad del número de cromosomas (corresponde a 2p). Por tanto, la división mitótica finaliza el ciclo celular.

Importancia biológica de la mitosis. es que debido a la división se produce el crecimiento del cuerpo, la regeneración fisiológica y reparadora de células, tejidos y órganos.

Esta lección le permite estudiar de forma independiente el tema "El ciclo de vida de una célula". Aquí hablaremos de lo que juega un papel importante en la división celular, que transmite información genética de una generación a la siguiente. También estudiarás todo el ciclo de vida de una célula, que también se llama la secuencia de eventos que ocurre desde que se forma una célula hasta que se divide.

Tema: Reproducción y desarrollo individual de organismos.

Lección: Ciclo de vida celular

1. ciclo celular

Según la teoría celular, las nuevas células surgen sólo al dividir las células madre anteriores. Los cromosomas, que contienen moléculas de ADN, juegan un papel importante en los procesos de división celular, ya que aseguran la transmisión de información genética de una generación a otra.

Por tanto, es muy importante que las células hijas reciban la misma cantidad de material genético, y es bastante natural que antes división celular Se produce la duplicación del material genético, es decir, la molécula de ADN (Fig. 1).

¿Qué es el ciclo celular? ciclo de vida celular- la secuencia de eventos que ocurren desde el momento de la formación de una célula determinada hasta su división en células hijas. Según otra definición, el ciclo celular es la vida de una célula desde que aparece como consecuencia de la división de la célula madre hasta su propia división o muerte.

Durante el ciclo celular, una célula crece y cambia para realizar con éxito sus funciones en un organismo multicelular. Este proceso se llama diferenciación. Luego, la célula realiza con éxito sus funciones durante un cierto período de tiempo, después del cual comienza a dividirse.

Está claro que todas las células de un organismo multicelular no pueden dividirse indefinidamente; de ​​lo contrario, todas las criaturas, incluidos los humanos, serían inmortales.

Arroz. 1. Fragmento de una molécula de ADN.

Esto no sucede porque hay “genes de la muerte” en el ADN que se activan bajo ciertas condiciones. Sintetizan ciertas proteínas enzimáticas que destruyen las estructuras celulares y los orgánulos. Como resultado, la célula se encoge y muere.

Esta muerte celular programada se llama apoptosis. Pero en el período comprendido entre el momento en que aparece la célula y antes de la apoptosis, la célula pasa por muchas divisiones.

2. Etapas del ciclo celular

El ciclo celular consta de 3 etapas principales:

1. La interfase es un período de crecimiento intensivo y biosíntesis de determinadas sustancias.

2. Mitosis o cariocinesis (división nuclear).

3. Citocinesis (división citoplasmática).

Caractericemos con más detalle las etapas del ciclo celular. Entonces, la primera es la interfaz. La interfase es la fase más larga, un período de intensa síntesis y crecimiento. La célula sintetiza muchas sustancias necesarias para su crecimiento y el desempeño de todas sus funciones inherentes. Durante la interfase se produce la replicación del ADN.

La mitosis es el proceso de división nuclear en el que las cromátidas se separan entre sí y se redistribuyen como cromosomas entre células hijas.

La citocinesis es el proceso de división del citoplasma entre dos células hijas. Habitualmente, bajo el nombre de mitosis, la citología combina las etapas 2 y 3, es decir, división celular (cariocinesis) y división citoplasmática (citocinesis).

3. Interfase

Caractericemos la interfase con más detalle (Fig. 2). La interfase consta de 3 períodos: G1, S y G2. El primer período, presintético (G1), es una fase de crecimiento celular intensivo.

Arroz. 2. Las principales etapas del ciclo de vida celular.

Aquí se produce la síntesis de determinadas sustancias; esta es la fase más larga que sigue a la división celular. En esta fase se produce la acumulación de sustancias y energía necesarias para el período posterior, es decir, para la duplicación del ADN.

Según los conceptos modernos, en el período G1 se sintetizan sustancias que inhiben o estimulan el siguiente período del ciclo celular, es decir, el período sintético.

El período sintético (S), suele durar de 6 a 10 horas, a diferencia del período presintético, que puede durar hasta varios días e implica la duplicación del ADN, así como la síntesis de proteínas, como las proteínas histonas, que puede formar cromosomas. Al final del período sintético, cada cromosoma consta de dos cromátidas conectadas entre sí por un centrómero. Durante el mismo período, los centríolos se duplican.

El período postsintético (G2) ocurre inmediatamente después de la duplicación cromosómica. Tiene una duración de 2 a 5 horas.

Durante este mismo período, se acumula la energía necesaria para el proceso posterior de división celular, es decir, directamente para la mitosis.

Durante este período se produce la división de mitocondrias y cloroplastos y se sintetizan proteínas que posteriormente formarán microtúbulos. Los microtúbulos, como saben, forman el filamento del huso y la célula ahora está lista para la mitosis.

4. Proceso de duplicación del ADN.

Antes de pasar a la descripción de los métodos de división celular, consideremos el proceso de duplicación del ADN, que conduce a la formación de dos cromátidas. Este proceso ocurre en el período sintético. La duplicación de una molécula de ADN se llama replicación o reduplicación (Fig. 3).

Arroz. 3. El proceso de replicación (reduplicación) del ADN (período de interfase sintética). La enzima helicasa (verde) desenrolla la doble hélice del ADN y las ADN polimerasas (azul y naranja) completan los nucleótidos complementarios.

Durante la replicación, parte de la molécula de ADN materno se descompone en dos hebras utilizando una enzima especial: la helicasa. Además, esto se consigue rompiendo los enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas complementarias (A-T y G-C). A continuación, para cada nucleótido de las cadenas de ADN divergentes, la enzima ADN polimerasa le asigna un nucleótido complementario.

Esto crea dos moléculas de ADN de doble hebra, cada una de las cuales incluye una hebra de la molécula madre y una nueva hebra hija. Estas dos moléculas de ADN son absolutamente idénticas.

Es imposible desenrollar toda la molécula grande de ADN al mismo tiempo para su replicación. Por lo tanto, la replicación comienza en secciones separadas de la molécula de ADN, se forman fragmentos cortos que luego se unen en una cadena larga utilizando ciertas enzimas.

La duración del ciclo celular depende del tipo de célula y de factores externos como la temperatura, la disponibilidad de oxígeno y la disponibilidad de nutrientes. Por ejemplo, las células bacterianas en condiciones favorables se dividen cada 20 minutos, las células epiteliales intestinales cada 8 a 10 horas y las células de la punta de la raíz de cebolla se dividen cada 20 horas. Y algunas células del sistema nervioso nunca se dividen.

El surgimiento de la teoría celular.

En el siglo XVII, el médico inglés Robert Hooke (Fig. 4), utilizando un microscopio óptico casero, vio que el corcho y otros tejidos vegetales estaban formados por pequeñas células separadas por tabiques. Las llamó células.

Arroz. 4. Robert Hooke

En 1738, el botánico alemán Matthias Schleiden (Fig. 5) llegó a la conclusión de que los tejidos vegetales están formados por células. Exactamente un año después, el zoólogo Theodor Schwann (Fig. 5) llegó a la misma conclusión, pero sólo en lo que respecta a los tejidos animales.

Arroz. 5. Matthias Schleiden (izquierda) Theodor Schwann (derecha)

Concluyó que los tejidos animales, al igual que los tejidos vegetales, están compuestos de células y que las células son la base de la vida. A partir de datos celulares, los científicos formularon la teoría celular.

Arroz. 6. Rudolf Virchow

20 años más tarde, Rudolf Virchow (Fig. 6) amplió la teoría celular y llegó a la conclusión de que las células pueden surgir de otras células. Escribió: “Donde existe una célula, debe haber una célula anterior, así como los animales provienen sólo de un animal y las plantas sólo de una planta... Todas las formas vivientes, ya sean organismos animales o vegetales, o sus partes constituyentes, son dominado por la eterna ley del desarrollo continuo."

Estructura cromosómica

Como sabes, los cromosomas desempeñan un papel clave en la división celular porque pasan información genética de una generación a la siguiente. Los cromosomas consisten en una molécula de ADN unida a proteínas histonas. Los ribosomas también contienen una pequeña cantidad de ARN.

En las células en división, los cromosomas se presentan en forma de hilos largos y delgados, distribuidos uniformemente por todo el volumen del núcleo.

Los cromosomas individuales no son distinguibles, pero su material cromosómico se tiñe con tintes básicos y se llama cromatina. Antes de la división celular, los cromosomas (Fig. 7) se espesan y acortan, lo que permite verlos claramente con un microscopio óptico.

Arroz. 7. Cromosomas en la profase 1 de la meiosis

En un estado disperso, es decir, estirado, los cromosomas participan en todos los procesos biosintéticos o regulan los procesos biosintéticos, y durante la división celular esta función se suspende.

En todas las formas de división celular, el ADN de cada cromosoma se replica de modo que se forman dos hebras dobles de polinucleótidos idénticas de ADN.

Arroz. 8. Estructura cromosómica

Estas cadenas están rodeadas por una capa de proteína y al comienzo de la división celular parecen hilos idénticos uno al lado del otro. Cada hilo se llama cromátida y está conectado al segundo hilo por una región que no mancha llamada centrómero (Fig. 8).

Tarea

1. ¿Qué es el ciclo celular? ¿En qué etapas consta?

2. ¿Qué le sucede a la célula durante la interfase? ¿En qué etapas consta la interfase?

3. ¿Qué es la replicación? ¿Cuál es su significado biológico? ¿Cuándo sucede? ¿Qué sustancias intervienen en él?

4. ¿Cómo se originó la teoría celular? Nombra a los científicos que participaron en su formación.

5. ¿Qué es un cromosoma? ¿Cuál es el papel de los cromosomas en la división celular?

1. Literatura técnica y humanitaria.

2. Colección unificada de Recursos Educativos Digitales.

3. Colección unificada de Recursos Educativos Digitales.

4. Colección unificada de Recursos Educativos Digitales.

5. Portal de Internet Schooltube.

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altura del cuerpo humano Se produce por un aumento del tamaño y del número de células, este último garantizado por el proceso de división o mitosis. La proliferación celular se produce bajo la influencia de factores de crecimiento extracelulares y las propias células experimentan una secuencia repetida de eventos conocida como ciclo celular.

Hay cuatro principales fases: G1 (presintético), S (sintético), G2 (postsintético) y M (mitótico). A esto le sigue la separación del citoplasma y la membrana plasmática, lo que da como resultado dos células hijas idénticas. Las fases Gl, S y G2 forman parte de la interfase. La replicación de los cromosomas ocurre durante la fase sintética o fase S.
Mayoría células no están sujetos a división activa, su actividad mitótica se suprime durante la fase GO, que es parte de la fase G1.

Duración de la fase M es de 30 a 60 minutos, mientras que el ciclo celular completo tiene lugar en aproximadamente 20 horas. Dependiendo de la edad, las células humanas normales (no tumorales) pasan por hasta 80 ciclos mitóticos.

Procesos ciclo celular están controlados mediante la activación e inactivación repetida secuencialmente de enzimas clave llamadas proteínas quinasas dependientes de ciclina (CDPK), así como sus cofactores, las ciclinas. En este caso, bajo la influencia de fosfoquinasas y fosfatasas, se produce la fosforilación y desfosforilación de complejos especiales ciclina-CZK, que son responsables del inicio de determinadas fases del ciclo.

Además, en lo pertinente etapas similares a las proteínas CZK Provocan la compactación de los cromosomas, la ruptura de la envoltura nuclear y la reorganización de los microtúbulos del citoesqueleto para formar un huso mitótico.

Fase G1 del ciclo celular.

Fase G1- una etapa intermedia entre las fases M y S, durante la cual aumenta la cantidad de citoplasma. Además, al final de la fase G1 hay un primer punto de control donde se comprueba la reparación del ADN y las condiciones ambientales (si son lo suficientemente favorables para la transición a la fase S).

En caso de que sea nuclear ADN dañado, aumenta la actividad de la proteína p53, lo que estimula la transcripción de p21. Este último se une a un complejo específico ciclina-CZK, responsable de transferir la célula a la fase S, e inhibe su división en la fase Gl. Esto permite que las enzimas reparadoras corrijan los fragmentos de ADN dañados.

Si ocurren patologías Replicación de la proteína p53 del ADN defectuoso. continúa, lo que permite que las células en división acumulen mutaciones y contribuye al desarrollo de procesos tumorales. Es por eso que a la proteína p53 a menudo se la llama la “guardiana del genoma”.

Fase G0 del ciclo celular.

La proliferación celular en los mamíferos sólo es posible con la participación de células secretadas por otras células. factores de crecimiento extracelular, que ejercen su efecto a través de la transducción de señales en cascada de protooncogenes. Si durante la fase G1 la célula no recibe las señales adecuadas, sale del ciclo celular y entra en el estado G0, en el que puede permanecer durante varios años.

El bloqueo G0 se produce con la ayuda de proteínas, supresores de la mitosis, una de las cuales es proteína de retinoblastoma(Proteína Rb) codificada por alelos normales del gen del retinoblastoma. Esta proteína se une a proteínas reguladoras sesgadas, bloqueando la estimulación de la transcripción de genes necesarios para la proliferación celular.

Los factores de crecimiento extracelular destruyen el bloque mediante activación. Complejos ciclina-CZK específicos de Gl, que fosforilan la proteína Rb y cambian su conformación, como resultado de lo cual se rompe la conexión con las proteínas reguladoras. Al mismo tiempo, estos últimos activan la transcripción de los genes que codifican, lo que desencadena el proceso de proliferación.

Fase S del ciclo celular.

Cantidad estándar dobles hélices del ADN en cada célula, el conjunto diploide correspondiente de cromosomas monocatenarios suele denominarse 2C. El conjunto 2C se mantiene durante toda la fase G1 y se duplica (4C) durante la fase S, cuando se sintetiza nuevo ADN cromosómico.

Empezando desde el final Fase S y hasta la fase M (incluida la fase G2), cada cromosoma visible contiene dos moléculas de ADN estrechamente unidas llamadas cromátidas hermanas. Así, en las células humanas, desde el final de la fase S hasta la mitad de la fase M, hay 23 pares de cromosomas (46 unidades visibles), pero 4C (92) dobles hélices de ADN nuclear.

En curso mitosis conjuntos idénticos de cromosomas se distribuyen entre dos células hijas de tal manera que cada una de ellas contiene 23 pares de moléculas de ADN 2C. Cabe señalar que las fases G1 y G0 son las únicas fases del ciclo celular durante las cuales 46 cromosomas en las células corresponden a un conjunto 2C de moléculas de ADN.

Fase G2 del ciclo celular.

Segundo punto de control, donde se prueba el tamaño celular, es al final de la fase G2, ubicada entre la fase S y la mitosis. Además, en esta etapa, antes de pasar a la mitosis, se comprueba la integridad de la replicación y la integridad del ADN. Mitosis (fase M)

1. Profase. Los cromosomas, cada uno de los cuales consta de dos cromátidas idénticas, comienzan a condensarse y hacerse visibles dentro del núcleo. En los polos opuestos de la célula, comienza a formarse un aparato en forma de huso alrededor de dos centrosomas a partir de fibras de tubulina.

2. Prometafase. La membrana nuclear se divide. Los cinetocoros se forman alrededor de los centrómeros de los cromosomas. Las fibras de tubulina penetran en el núcleo y se concentran cerca de los cinetocoros, conectándolos con fibras que emanan de los centrosomas.

3. metafase. La tensión de las fibras hace que los cromosomas se alineen a medio camino entre los polos del huso, formando así la placa metafásica.

4. Anafase. El ADN del centrómero, compartido entre las cromátidas hermanas, se duplica y las cromátidas se separan y se acercan a los polos.

5. Telofase. Las cromátidas hermanas separadas (que a partir de ahora se consideran cromosomas) llegan a los polos. Aparece una membrana nuclear alrededor de cada grupo. La cromatina compactada se disipa y se forman nucléolos.

6. Citocinesis. La membrana celular se contrae y se forma un surco de escisión en el medio entre los polos, que con el tiempo separa las dos células hijas.

ciclo centrosoma

En tiempo de fase G1 se separa un par de centríolos unidos a cada centrosoma. Durante las fases S y G2, se forma un nuevo centríolo hijo a la derecha de los antiguos centríolos. Al comienzo de la fase M, el centrosoma se divide y dos centrosomas hijos se mueven hacia los polos celulares.

La reproducción y el desarrollo de los organismos, la transmisión de información hereditaria y la regeneración se basan en la división celular. La célula como tal existe sólo en el intervalo de tiempo entre divisiones.

El período de existencia de la célula desde el momento de su formación al dividir la célula madre (es decir, la división misma también se incluye en este período) hasta el momento de su propia división o muerte se llama vital o ciclo celular.

El ciclo de vida de una célula se divide en varias fases:

• fase de fisión (esta fase cuando ocurre la división mitótica);
• fase de crecimiento (inmediatamente después de la división, comienza el crecimiento celular, aumenta de volumen y alcanza un cierto tamaño);
• fase de reposo (en esta fase, el destino de la célula en el futuro aún no se ha determinado: la célula puede comenzar a prepararse para la división o seguir el camino de la especialización);
• fase de diferenciación (especialización) (ocurre al final de la fase de crecimiento; en este momento la célula recibe ciertas características estructurales y funcionales);
• fase de madurez (período de funcionamiento celular, desempeño de determinadas funciones según la especialización);
• fase de envejecimiento (un período de debilitamiento de las funciones vitales de una célula, que finaliza con su división o muerte).

La duración del ciclo celular y el número de fases incluidas en él son diferentes para las células. Por ejemplo, una vez finalizado el período embrionario, las células del tejido nervioso dejan de dividirse y funcionar durante toda la vida del organismo y luego mueren. Otro ejemplo son las células embrionarias. En la etapa de trituración, después de completar una división, pasan inmediatamente a la siguiente, sin pasar por todas las demás fases.

Existen los siguientes métodos de división celular:

1. mitosis o cariocinesis - división indirecta;
2. meiosis o división de reducción - división, que es característica de la fase de maduración de las células germinales o de la formación de esporas en las plantas de esporas superiores.

La mitosis es un proceso continuo, como resultado del cual primero se duplica y luego el material hereditario se distribuye uniformemente entre las células hijas. Como resultado de la mitosis, aparecen dos células, cada una de las cuales contiene la misma cantidad de cromosomas que contenía la célula madre. Porque Los cromosomas de las células hijas se derivan de los cromosomas de la madre mediante una replicación precisa del ADN, y sus genes tienen exactamente la misma información hereditaria. Las células hijas son genéticamente idénticas a la célula madre.
Así, durante la mitosis, se produce la transferencia exacta de información hereditaria de las células madre a las hijas. La cantidad de células en el cuerpo aumenta como resultado de la mitosis, que es uno de los principales mecanismos de crecimiento. Debe recordarse que las células con diferentes conjuntos de cromosomas pueden dividirse por mitosis, no solo diploides (células somáticas de la mayoría de los animales), sino también haploides (muchas algas, gametofitos de plantas superiores), triploides (endospermo de angiospermas) o poliploides.

Hay muchas especies de plantas y animales que se reproducen asexualmente utilizando sólo una división celular mitótica, es decir. La mitosis subyace a la reproducción asexual. Gracias a la mitosis se produce la sustitución celular y la regeneración de partes del cuerpo perdidas, algo que siempre está presente en un grado u otro en todos los organismos multicelulares. La división celular mitótica ocurre bajo control genético completo. La mitosis es el evento central del ciclo mitótico de la célula.

ciclo mitótico - un complejo de eventos interconectados y determinados cronológicamente que ocurren durante la preparación de una célula para la división y durante la división celular misma. La duración del ciclo mitótico puede variar mucho entre diferentes organismos. Los ciclos mitóticos más cortos se encuentran en los huevos de escisión de algunos animales (por ejemplo, en un pez dorado, las primeras divisiones de escisión ocurren cada 20 minutos). La duración más común de los ciclos mitóticos es de 18 a 20 horas. También hay ciclos que duran varios días. Incluso en diferentes órganos y tejidos de un mismo organismo, la duración del ciclo mitótico puede ser diferente. Por ejemplo, en ratones, las células del tejido epitelial del duodeno se dividen cada 11 horas, el yeyuno, cada 19 horas, y en la córnea del ojo, cada 3 días.

Los científicos no saben exactamente qué factores inducen a una célula a sufrir mitosis. Se supone que el papel principal aquí lo desempeña la relación núcleo-citoplasma (la relación entre los volúmenes del núcleo y el citoplasma). También hay evidencia de que las células moribundas producen sustancias que pueden estimular la división celular.

Hay dos eventos principales en el ciclo mitótico: interfase y en realidad él mismo división .

Las nuevas células se forman mediante dos procesos secuenciales:

1. mitosis, que conduce a la duplicación nuclear;
2. citocinesis: separación del citoplasma, durante la cual aparecen dos células hijas, cada una de las cuales contiene un núcleo hijo.

La división celular en sí suele tardar entre 1 y 3 horas, por lo que la mayor parte de la vida de la célula transcurre en interfase. Interfase es el período de tiempo entre dos divisiones celulares. La duración de la interfase suele representar hasta el 90% de todo el ciclo celular. La interfase consta de tres períodos: presintético o G 1, sintético o S, y postsintético o G2.

presintético El período es el período más largo de la interfase, su duración varía de 10 horas a varios días. Inmediatamente después de la división, se restablecen las características organizativas de la célula en interfase: se completa la formación del nucléolo, se produce una síntesis intensiva de proteínas en el citoplasma, lo que conduce a un aumento de la masa celular, un suministro de precursores del ADN y enzimas que catalizan la replicación del ADN. Se forman reacciones, etc. Aquellos. Durante el período presintético, tienen lugar procesos de preparación para el siguiente período de interfase: el período sintético.

Duración sintético El período puede variar: en las bacterias es de unos minutos, en las células de los mamíferos puede durar hasta 6-12 horas. Durante el período sintético, se produce la duplicación de las moléculas de ADN, el principal evento de la interfase. En este caso, cada cromosoma se vuelve bicromátido y su número no cambia. Simultáneamente con la replicación del ADN en el citoplasma, se produce un proceso intensivo de síntesis de proteínas que forman los cromosomas.

A pesar de que el período G 2 se llama postsintético , los procesos de síntesis continúan en esta etapa de la interfase. Se llama postsintético solo porque comienza después del final del proceso de síntesis (replicación) del ADN. Si en el período presintético tiene lugar el crecimiento y la preparación para la síntesis del ADN, en el período postsintético la célula se prepara para la división, que también se caracteriza por intensos procesos de síntesis. Durante este período continúa el proceso de síntesis de las proteínas que forman los cromosomas; se sintetizan sustancias energéticas y enzimas que son necesarias para asegurar el proceso de división celular; comienza la espiralización de los cromosomas, se sintetizan las proteínas necesarias para la construcción del aparato mitótico de la célula (huso de división); hay un aumento de la masa del citoplasma y el volumen del núcleo aumenta considerablemente. Al final del período postsintético, la célula comienza a dividirse.

Introducción

La naturaleza del ciclo celular se aclaró mediante el estudio de células mutantes que crecen y se dividen a bajas temperaturas (34 grados C para células de mamíferos, 23 grados C para células de levadura). Estos mutantes sensibles a la temperatura suelen tener una proteína alterada que funciona sólo a bajas temperaturas. Y en la mayoría de estos mutantes, el crecimiento se ve afectado poco después de que aumenta la temperatura. Sin embargo, algunos mutantes dejan de crecer sólo cuando la célula alcanza una determinada etapa del ciclo, como el inicio de la síntesis de ADN, la división nuclear o la citocinesis. Los mutantes del ciclo celular se han estudiado mejor en la levadura de panadería (Saccharomyces cerevisiae), donde se han aislado mutantes para más de 35 genes diferentes del ciclo de división celular (cdc). Estos mutantes se han utilizado para examinar la relación entre las funciones de ciertas proteínas y las proteínas. ciclo celular.

Según la definición de la Enciclopedia Libre de 2008, el ciclo celular es una secuencia coordinada y unidireccional de eventos durante la cual una célula pasa secuencialmente por sus diferentes períodos sin saltarlos ni regresar a etapas anteriores. El ciclo celular finaliza con la división de la célula madre en dos células hijas.

El propósito de este estudio abstracto es revelar los principios del ciclo celular, sus características y su significado.

Ciclo celular, periodos.

El ciclo celular incluye una serie estrictamente determinada de procesos secuenciales, según la postura de Hartwell, 1995. La célula debe duplicar todos sus componentes y su masa entre dos divisiones sucesivas. Así, el ciclo celular consta de dos periodos:

1) un período de crecimiento celular llamado "interfase", y

2) el período de división celular, llamado “fase M” (de la palabra mitosis). A su vez, en cada periodo se distinguen varias fases (Fig. 3).

La interfase suele ocupar al menos el 90% de todo el ciclo celular. Por ejemplo, en las células de eucariotas superiores que se dividen rápidamente, las divisiones sucesivas ocurren una vez cada 16 a 24 horas, y cada fase M dura de 1 a 2 horas. La mayoría de los componentes celulares se sintetizan a lo largo de la interfase, lo que dificulta distinguir las etapas individuales en ella según Pardee, 1989. En la interfase se distinguen la fase G1, la fase S y la fase G2. El período de interfase, cuando ocurre la replicación del ADN del núcleo celular, se llamó "fase S" (de la palabra síntesis). El período entre la fase M y el comienzo de la fase S se designa como fase G1 (de la palabra intervalo - intervalo), y el período entre el final de la fase S y la fase M posterior se designa como fase G2. El período de división celular (fase M) incluye dos etapas: mitosis (división del núcleo celular) y citocinesis (división del citoplasma). A su vez, la mitosis se divide en cinco etapas (Fig. 3). In vivo, estas seis etapas forman una secuencia dinámica. La descripción de la división celular se basa en datos de microscopía óptica en combinación con fotografías de microcine y en los resultados de microscopía óptica y electrónica de células fijadas y teñidas.

El conjunto repetido de eventos que aseguran la división de las células eucariotas se llama ciclo celular. La duración del ciclo celular depende del tipo de células en división. Algunas células, como las neuronas humanas, dejan de dividirse por completo después de alcanzar la etapa de diferenciación terminal. Las células de los pulmones, los riñones o el hígado en un cuerpo adulto comienzan a dividirse solo en respuesta al daño a los órganos correspondientes. Las células epiteliales intestinales se dividen a lo largo de la vida de una persona. Incluso en las células que proliferan rápidamente, la preparación para la división lleva aproximadamente 24 horas. El ciclo celular se divide en etapas: Mitosis - Fase M, división del núcleo celular. La fase G1 es el período previo a la síntesis de ADN. La fase S es el período de síntesis (replicación del ADN). La fase G2 es el período entre la síntesis de ADN y la mitosis. La interfase es un período que incluye las fases G1, S y G2. La citocinesis es la división del citoplasma. Punto de restricción, punto R: el momento del ciclo celular en el que el progreso de la célula hacia la división se vuelve irreversible. La fase G0 es el estado de las células que han alcanzado una monocapa o están privadas de factores de crecimiento en la fase G1 temprana.

La división celular (mitosis o meiosis) está precedida por la duplicación cromosómica, que ocurre en el período S del ciclo celular (Fig. 1). El período está designado por la primera letra de la palabra síntesis: síntesis de ADN. Desde el final del período S hasta el final de la metafase, el núcleo contiene cuatro veces más ADN que el núcleo de un espermatozoide o de un óvulo, y cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas idénticas. Durante la mitosis, los cromosomas se condensan y al final de la profase o al comienzo de la metafase se vuelven visibles bajo microscopía óptica. Para el análisis citogenético se suelen utilizar preparaciones de cromosomas en metafase.

Al comienzo de la anafase, los centrómeros de los cromosomas homólogos se separan y las cromátidas se mueven a polos opuestos del huso mitótico. Después de que conjuntos completos de cromátidas se mueven hacia los polos (en adelante se llamarán cromosomas), se forma una envoltura nuclear alrededor de cada una de ellas, formando los núcleos de dos células hijas (la destrucción de la envoltura nuclear de la célula madre ocurrió al final de profase). Las células hijas entran en el período G1 y sólo en preparación para la siguiente división entran en el período S y en ellas se produce la replicación del ADN.

Las células con funciones especializadas que no entran en mitosis durante mucho tiempo o que generalmente han perdido la capacidad de dividirse se encuentran en un estado llamado período G0. La mayoría de las células del cuerpo son diploides, es decir, tienen dos conjuntos de cromosomas haploides (el conjunto haploide es el número de cromosomas en los gametos; en los humanos es 23 cromosomas y el conjunto diploide de cromosomas es 46). En las gónadas, los precursores de las células germinales sufren primero una serie de divisiones mitóticas y luego entran en la meiosis, un proceso de formación de gametos que consta de dos divisiones sucesivas. En la meiosis, los cromosomas homólogos se emparejan (el primer cromosoma paterno con el primer cromosoma materno, etc.), después de lo cual, durante el llamado entrecruzamiento, se produce la recombinación, es decir, el intercambio de secciones entre los cromosomas paternos y maternos. Como resultado, la composición genética de cada cromosoma cambia cualitativamente.

En la primera división de la meiosis, los cromosomas homólogos se separan (y no las cromátidas hermanas, como en la mitosis), lo que da como resultado la formación de células con un conjunto haploide de cromosomas, cada uno de los cuales contiene 22 autosomas duplicados y un cromosoma sexual duplicado. No hay un período S entre la primera y la segunda división de la meiosis (Fig. 2, derecha) y las cromátidas hermanas se separan en células hijas en la segunda división. Como resultado, se forman células con un conjunto de cromosomas haploides, en las que hay la mitad de ADN que en las células somáticas diploides en el período G1 y 4 veces menos que en las células somáticas al final del período S.

Durante la fertilización, la cantidad de cromosomas y el contenido de ADN en el cigoto se vuelven los mismos que en una célula somática en el período G1. El período S en el cigoto abre el camino a la división regular, característica de las células somáticas.