Ciclo de vida celular. El ciclo de vida de una célula. Importancia biológica de la división celular indirecta

ciclo de vida celular- este es el período de existencia de una célula desde el momento de su formación al dividirse la célula madre hasta su propia división o muerte.

Se caracterizan por un ciclo celular que consta de etapas que se repiten periódicamente: la llamada interfase, la etapa de preparación para la división y el proceso de división en sí, la mitosis.

Un componente importante del ciclo celular es mitótico (proliferativo) ciclo-un complejo de eventos interrelacionados y coordinados que ocurren en el proceso de preparación de una célula para la división y durante la división misma. Además, el ciclo de vida incluye período de ejecución de la celda organismo multicelular funciones especificas así como períodos de latencia. Durante los períodos de descanso, el destino inmediato de la célula no está determinado: puede comenzar la preparación para la mitosis o comenzar la especialización en una determinada dirección funcional (Fig. 2.10).

La duración del ciclo mitótico para la mayoría de las células es de 10 a 50 horas La duración del ciclo se regula cambiando la duración de todos sus períodos. En los mamíferos, el tiempo de mitosis es de 1 a 1,5 horas, el período 02 de la interfase es de 2 a 5 horas, el período S de la interfase es de 6 a 10 horas.

En la etapa de preparación para la división, el material genético se duplica ( reduplicación de ADN ). La masa de la célula durante la interfase aumenta hasta que es aproximadamente el doble de la masa inicial. Tenga en cuenta que el proceso de división en sí es mucho más corto que la etapa de preparación: la mitosis ocupa aproximadamente 1/10 del ciclo celular.

La ciclicidad (repetición periódica) de las etapas de interfase y mitosis se puede ilustrar con el ejemplo fibroblastos uno de los tipos de células del tejido conectivo. Así, los fibroblastos embrionarios humanos normales se multiplican aproximadamente 50 veces. Cuál es el límite genéticamente programado de posibles divisiones celulares es uno de los misterios sin resolver de la biología.

El ciclo de vida de las células de la capa basal de la epidermis en condiciones normales es de 28-60 días. Cuando la piel está dañada (más específicamente, cuando las membranas están dañadas y las células de la epidermis se destruyen bajo la influencia de factores externos), especial sustancias biológicamente activas . Aceleran significativamente los procesos de división (este fenómeno se llama regeneración ), razón por la cual las heridas y abrasiones sanan tan rápido. El epitelio corneal tiene la máxima capacidad regenerativa: al mismo tiempo, 5-6 mil células se encuentran en la etapa de mitosis, cuya esperanza de vida es de 4-8 semanas.

Aunque todas las células provienen de la división de una célula antecedente (madre) (“Toda célula proviene de una célula”), no todas continúan dividiéndose. Las células que han alcanzado una determinada etapa de desarrollo durante la diferenciación pueden perder la capacidad de dividirse.

Diferenciación - la aparición de diferencias en el desarrollo de células inicialmente idénticas, lo que lleva a su especialización. El proceso de diferenciación consiste en la lectura secuencial y el uso de información hereditaria, lo que asegura la síntesis de varias proteínas (principalmente enzimas) características de un determinado tipo celular. En otras palabras, las diferencias entre células están determinadas por el conjunto de proteínas sintetizadas en células de un determinado tipo.

Durante la diferenciación, el conjunto de cromosomas en una célula no cambia, solo cambia la proporción de genes activos e inactivos que codifican varias proteínas.

El ciclo de vida de una célula es el período completo de existencia de una célula (de división en división o de división a muerte). El ciclo celular consta de un período mitótico (M) y interfase(período intermitótico). (Figura 2-12). La interfase, a su vez, consta de presintético(G1) sintético(Arena postsintético(G2) periodos. A presintético (postmitótico, G1) período, la célula hija alcanza el tamaño y la estructura de la célula madre, para lo cual se somete a la biosíntesis de ARN y proteínas del citoplasma y el núcleo. Además, sintetiza ARN y proteínas necesarias para la síntesis de ADN en el siguiente período. A período sintético (S) se produce la duplicación (reduplicación) del ADN y, en consecuencia, el número de cromosomas se duplica (su número se vuelve tetraploide, 4n). A período postsintético (premitótico, G2) la célula se prepara para la mitosis, sufre la síntesis de ARN y proteínas (tubulinas) del huso de fisión, la acumulación de energía necesaria para la mitosis. El ciclo de vida anterior es típico para una población de células que se dividen continuamente.

Arroz. 2-12. Diagrama del ciclo celular. (Según E. G. Ulumbekov).

Además, hay células en el cuerpo que están temporal o permanentemente fuera del ciclo mitótico (en el período G0). Este período se caracteriza como un estado de latencia reproductiva. Dichas células se pueden dividir en tres grupos: 1) células que no cambian sus propiedades morfológicas durante mucho tiempo después de la división y conservan la capacidad de dividirse; estas son células madre, cambiales (en el epitelio, rojo médula ósea); 2) células que crecen después de la división, se diferencian, realizan funciones específicas en los órganos, pero si es necesario (en caso de daño a este órgano) restauran su capacidad de reproducción (células hepáticas); 3) células altamente especializadas que crecen, se diferencian, realizan sus funciones específicas y en este estado existen hasta la muerte, nunca dividiéndose y estando constantemente en el período G0 (células altamente especializadas del corazón y cerebro). La vida útil de estas células se acerca a la vida útil de todo el organismo.

Después de la emergencia, como resultado de la división, las células jóvenes crecen y se diferencian. crecimiento celular significa un aumento en el tamaño de su citoplasma y núcleo, un aumento en el número de orgánulos. Diferenciación implica una especialización morfofuncional de la célula, es decir, un aumento en el número de ciertos orgánulos propósito general, o la aparición de orgánulos de propósito especial necesarios para que la célula realice funciones especiales.

De varios días a muchos años, la célula realiza su función específica en el cuerpo y luego gradualmente envejecer y morir.

Envejecimiento celular se asocia con el desgaste de las estructuras celulares como resultado de un trabajo intensivo a largo plazo, principalmente debido a cambios en el estado del genoma y, en consecuencia, debido a una disminución en la intensidad de la replicación del ADN, lo que lleva a inhibición de la biosíntesis de proteínas. En este caso, la población de células puede disminuir gradualmente ( células nerviosas, cardiomiocitos), o parcialmente (células del hígado, riñones, glándulas) o completamente (epitelio tegumentario) para ser actualizado. Al mismo tiempo, el proceso de renovación puede ser muy rápido: se produce una renovación completa de la epidermis de la piel en 3 a 4 semanas, y el epitelio del estómago y los intestinos, en 3 a 5 días. La duración de estos renovando poblaciones igual a la vida útil de un organismo.

Con el envejecimiento, aumenta el volumen de la célula, se alteran los contactos intercelulares, disminuye la fluidez de sus membranas y la intensidad de los procesos metabólicos y de transporte. Como resultado del daño a los receptores del citolema, la excitabilidad y la reactividad de la célula disminuyen y el citoesqueleto se desorganiza. El núcleo celular se vuelve desigual, el espacio perinuclear se expande y aumenta la proporción de heterocromatina. Las mitocondrias se aclaran, en ellas disminuye el número de crestas, se observa una expansión de las cisternas del retículo endoplásmico, una disminución del número de ribosomas y se produce una reducción del aparato de Golgi. El número de todos los tipos de lisosomas aumenta, incluidos los cuerpos residuales en los que se acumulan sustancias difíciles de digerir (por ejemplo, el pigmento de envejecimiento lipofuscina), la estabilidad de las membranas lisosomales disminuye y aumenta la autofagia. Como resultado, la célula se destruye gradualmente y sus restos son fagocitados por los macrófagos.

Muerte celular. Hay dos formas de muerte celular: necrosis y apoptosis.

Necrosis Es causada principalmente por varios factores externos (químicos o físicos) que alteran la permeabilidad de la membrana y la energía celular. Como resultado, la composición iónica de la célula se altera, los orgánulos de la membrana se hinchan, se detiene la síntesis de ATP, ácidos nucleicos, proteínas, se produce la degradación del ADN, se activan las enzimas lisosomales, lo que finalmente conduce a la disolución, la "autodigestión" de la célula - lisis. Este proceso domina durante el envejecimiento celular (fig. 2-13A).

apoptosis comienza con la activación en el núcleo de los genes responsables de la autodestrucción de la célula ( genes de muerte celular programada). El programa de tal autodestrucción se puede activar cuando las moléculas de señal actúan sobre la célula, o viceversa, cuando se termina la señal reguladora. La apoptosis está muy extendida en la embriogénesis, durante la cual se forman muchas más células en el cuerpo de las que se necesitan para un organismo adulto. Un ejemplo de muerte celular programada en un organismo adulto es la atrofia de la glándula mamaria después del final de la lactancia, la muerte de las células del cuerpo lúteo al final ciclo menstrual. El proceso de apoptosis difiere significativamente de la necrosis. Al comienzo de la apoptosis, la síntesis de ARN y proteínas no disminuye, el contenido de iones de calcio aumenta en el citoplasma celular y se activan las endonucleasas, bajo cuya acción el ADN se divide en fragmentos de nucleosomas. En este caso, la cromatina se condensa y forma grupos gruesos a lo largo de la periferia del núcleo. Luego, los núcleos comienzan a fragmentarse, se desintegran en "micronúcleos", cada uno de los cuales está cubierto con una envoltura nuclear. Al mismo tiempo, el citoplasma también comienza a fragmentarse y grandes fragmentos, que a menudo contienen "micronúcleos". » – cuerpos apoptóticos(Figura 2-13B). En este caso, la célula, por así decirlo, se desmorona en fragmentos, y los fagocitos absorben los cuerpos apoptóticos o se vuelven necróticos y se disuelven gradualmente.

Pregunta 1.
ciclo de vida celular se llama la totalidad de los hechos ocurridos en él desde el momento de su ocurrencia hasta la muerte o subsiguiente división.
El conjunto de procesos sucesivos e interrelacionados durante el período de preparación celular para la división, así como durante la propia mitosis, se denomina ciclo mitótico, que forma parte del ciclo vital (fig. 2).
ciclo vital La vida celular incluye todo el período de existencia de la célula y, por lo tanto, incluye el ciclo mitótico, la diferenciación, el desempeño de ciertas funciones por parte del mismo, el envejecimiento y la muerte celular.
El ciclo de vida puede corresponder al ciclo mitótico, esto es típico de las células madre no especializadas. Las células madre o cambiales (epiteliales, células de órganos hematopoyéticos) dan lugar a todas las demás células, es decir, se dividen constantemente, por lo que su ciclo mitótico es igual al ciclo vital.
La mayoría de las células abandonan el ciclo mitótico después de la división (raramente antes), se especializan y realizan funciones específicas, a veces por un corto tiempo, como las células epiteliales de la piel o los leucocitos, y en algunos casos a lo largo de la vida del organismo, como las neuronas cerebrales.
Se distinguen dos tipos de muerte celular en el ciclo de vida: necrosis y apoptosis.
La necrosis (del griego necros - muerta) es la muerte de una célula como resultado de un daño severo. Estos pueden ser: lesiones, radiaciones, acción de sustancias tóxicas, hipoxia, trastornos metabólicos, envejecimiento celular. Bajo la influencia de estos factores, la destrucción de las células procede caóticamente, los productos de descomposición tienen un efecto irritante en los tejidos circundantes, es decir. hay un proceso patológico.
La apoptosis (del griego Apoptosis - caída) es una muerte celular programada genéticamente causada por causas externas. A varios tipos células, tal muerte celular programada es específica. En las etapas del desarrollo embrionario, durante la formación de partes de órganos y tejidos (es decir, durante la conformación), se produce la muerte celular programada. A sistema inmunitario por ejemplo, las interleucinas inducen o inhiben la apoptosis de los inmunocitos. Las células tumorales tienen una capacidad reducida para desencadenar el mecanismo de apoptosis. Algunos virus (herpes, gripe, adenovirus), por el contrario, inducen la apoptosis y dirigen la muerte de las células huésped. El material de las células muertas es procesado por los macrófagos y puede ser utilizado por otras células. Procesos inflamatorios alrededor de las células que han sufrido apoptosis no surge y la actividad vital del tejido no se ve perturbada.

Arroz. 2. Ciclo de vida de una célula de un organismo multicelular:
A - ciclo mitótico; B - transición a un estado diferenciado;
B-muerte

Pregunta 2.
ciclo mitótico- un conjunto de procesos que ocurren en la célula durante su preparación para la división - en interfase y durante la mitosis. En el ciclo mitótico se distinguen períodos: interfase y mitosis.
interfase- este período entre dos divisiones celulares dura un promedio de 23 horas e incluye tres períodos.
Mitosis(gramo. mitos- hilo) - división celular indirecta; Consta de cuatro fases: profase, anafase, metafase y telofase. Como resultado, existe una distribución precisa y uniforme entre las células hijas del material cromosómico. Ambas células hijas son exactamente iguales.

Pregunta 3.
Las dos hebras de la vieja plantilla de la molécula de ADN divergen y cada una se convierte en una plantilla para la reproducción de nuevas hebras de ADN. Cada una de las dos moléculas hijas incluye necesariamente una cadena de polinucleótidos antigua y una nueva.
Todo un grupo de enzimas participa en el proceso de síntesis de ADN, de las cuales la más importante es la ADN polimerasa. La duplicación de las moléculas de ADN se produce con una precisión asombrosa, lo que se ve facilitado por la estructura de doble cadena de la molécula: la nueva molécula es absolutamente idéntica a la anterior. Esto tiene un profundo significado biológico, porque son estas moléculas idénticas (idénticas) las que luego, en el proceso de mitosis, se distribuirán en las células hijas.

Pregunta 4.
En el ciclo mitótico se distinguen períodos: interfase y mitosis.
La interfase es el período entre dos divisiones celulares e incluye tres períodos:
G1- postmitótico o presintético, sigue inmediatamente después de la división - dura de 10 horas a varios días.
Características de este período:
1. en el núcleo con ADN, como resultado de la transcripción, se sintetizan todos los tipos de ARN.
2. El ARNr se sintetiza en el nucléolo y las subunidades de los ribosomas se ensamblan junto con las proteínas.
3. Las proteínas nucleares y citoplasmáticas se sintetizan en el citoplasma.
4. el número de orgánulos se construye y se duplica.
5. Se lleva a cabo el crecimiento celular.
6. las células se diferencian y especializan.
El conjunto de cromosomas durante este período es - 2n2s.
S- Período sintético, dura de 6 a 12 horas.
Características de este período:
1. El principal proceso de este período es la replicación del ADN, que se realiza bajo la acción de la enzima ADN polimerasa, en cada una de las cadenas de nucleótidos libres se completa una cadena complementaria, es decir se construye la segunda cromátida (según el principio de complementariedad y semiconservación).
2. se sintetizan proteínas - histonas necesarias para la construcción de cromátidas y entran a través de los poros nucleares en el núcleo.

GRAMO 2 - postsintético o premitótico, dura de 3 a 6 horas.
Características de este período:
1. Continúa la síntesis de todo tipo de proteínas (nucleares y citoplasmáticas).
2. acumula un gran número de ATP.
3. Se restaura el volumen original de la celda.
4. el volumen del núcleo aumenta.
El conjunto de cromosomas durante este período es - 2n4s.
Diferentes células tienen diferentes longitudes de ciclo celular, por ejemplo:
Leucocitos de 3 a 5 días;
Epitelio de la piel 20-25 días;
Células de médula ósea 8-12 horas.
Las células especializadas o diferenciadas (neutrófilos, basófilos, eosinófilos, nervios, músculos) después de la formación (mitosis) ingresan al período G, se sintetizan sustancias en su citoplasma que inhiben la capacidad de las células para replicar el ADN, es decir. se pierde la capacidad de pasar al período S y están en este período durante todo el ciclo de vida.
En los tejidos en crecimiento de animales y plantas, hay células que no experimentan interfase y mitosis con regularidad, sino que se encuentran en un período de latencia, es decir, en el período G0, dejan de reproducirse. En algunos tejidos, las células largo tiempo, está en fase G 0 - sin cambiar sus propiedades morfológicas, es decir conservan la capacidad de dividirse, en la mayoría de los casos son células diferenciadas. Entonces, por ejemplo, la mayoría de las células hepáticas se encuentran en el período G 2, no participan en la síntesis de ADN y no se dividen. Sin embargo, si se extrae una parte del hígado, muchas células comienzan a prepararse para la mitosis (período G 1), proceden a la síntesis de ADN y podrán dividirse mitóticamente.

Pregunta 5.
Mitosis (cariocinesis)- Se trata de una división celular indirecta en la que se distinguen fases: profase, metafase, anafase y telofase.
1. La profase se caracteriza por:
1) los cromonemas se espiralizan, espesan y acortan.
2) los nucléolos desaparecen, es decir El nucléolo del cromonema está empaquetado en cromosomas que tienen una constricción secundaria, que se denomina organizador nucleolar.
3) se forman dos centros celulares (centríolos) en el citoplasma y se forman fibras del huso.
4) al final de la profase, la membrana nuclear se rompe y los cromosomas quedan en el citoplasma. El conjunto de cromosomas en profase es - 2n4s.
2. La metafase se caracteriza por:
1) Las fibras del huso se unen a los centrómeros de los cromosomas y los cromosomas comienzan a moverse y alinearse en el ecuador de la célula.
2) la metafase se llama “pasaporte celular”, porque Se ve claramente que el cromosoma consta de dos cromátidas. Los cromosomas están espiralizados al máximo, las cromátidas comienzan a repelerse entre sí, pero aún están conectadas en la región del centrómero. En esta etapa se estudia el cariotipo celular, porque el número y la forma de los cromosomas son claramente visibles. La fase es muy corta.
El conjunto de cromosomas en metafase es - 2n4s.
3. La anafase se caracteriza por:
1) los centrómeros de los cromosomas se dividen y las cromátidas hermanas divergen hacia los polos de la célula y se convierten en cromátidas independientes, que se denominan cromosomas hijos. En cada polo de la célula hay un conjunto diploide de cromosomas.
El conjunto de cromosomas de la anafase es 4n4s.
4. La telofase se caracteriza por:
Los cromosomas monocromátidos se desespiralizan en los polos de la célula, se forman nucléolos y se restaura la envoltura nuclear.
El conjunto de cromosomas de la telofase es - 2n2s.
La telofase termina con la citocinesis. La citocinesis es el proceso de división del citoplasma entre dos células hijas. La citocinesis ocurre de manera diferente en plantas y animales.
A jaula de animales. Aparece una constricción anular en el ecuador de la célula, que se profundiza y entrelaza completamente el cuerpo celular. Como resultado, se forman dos nuevas células, la mitad del tamaño de la célula madre. Hay mucha actina en el área de constricción; Los microfilamentos juegan un papel en el movimiento.
La citocinesis procede por constricción.
en una célula vegetal. En el ecuador, en el centro de la célula, como resultado de la acumulación de vesículas de los dictiosomas del complejo de Golgi, se forma una placa celular que crece desde el centro hacia la periferia y conduce a la división de la célula madre. en dos celdas. En el futuro, el tabique se engrosa, debido al depósito de celulosa, formando una pared celular.
La citocinesis procede por el tabique.
Como resultado de la mitosis, se forman dos células hijas con el mismo conjunto de cromosomas que la célula madre.

Diagrama de mitosis.

Significado de mitosis:
1. Estabilidad genética, como las cromátidas se forman como resultado de la replicación, es decir, su información hereditaria es idéntica a la de la madre.
2. El crecimiento de los organismos, porque como resultado de la mitosis, aumenta el número de células.
3. Reproducción asexual: muchas especies de plantas y animales se reproducen por división mitótica.
4. La regeneración y sustitución celular se debe a la mitosis.
Interrupción de la mitosis.
Bajo la influencia de factores externos, como todo tipo de rayos ionizantes, productos químicos, algunos venenos, se puede interrumpir el curso correcto de la mitosis:
1. El cromosoma puede cambiar a un polo de la célula, es decir, una célula hija recibirá una cromátida adicional y la otra no tendrá esta cromátida.
2. Si un cromosoma sin una región de centrómero termina cerca de la parte central de la célula, es probable que no se mueva a ninguno de los polos, es decir, se puede perder
3. Hay sustancias químicas que preceden a la formación de las fibras del huso, pero que no afectan la capacidad de los cromosomas para separar las regiones centroméricas y entrar en el estado de interfase. Estas sustancias se denominan citostáticos, es decir, detener la división celular. Por ejemplo, citostáticos como la colchicina y la vinblastina. Sin un huso de división, los cromosomas no pueden dispersarse hacia los polos, por lo que se forma un núcleo con un doble juego de cromosomas, es decir, poliploide. Este método de obtención de células poliploides se utiliza en el fitomejoramiento. Tales plantas son más grandes y tienen una alta productividad.

Disposiciones de la teoría celular de Schleiden-Schwann

1. Todos los animales y plantas están formados por células.

2. Las plantas y los animales crecen y se desarrollan mediante la aparición de nuevas células.

3. Una célula es la unidad más pequeña de un ser vivo, y todo el organismo es una colección de células.

]Las principales disposiciones de la teoría celular moderna

1. Una célula es una unidad elemental de vida, no hay vida fuera de la célula.

2. Una célula es un sistema único, incluye muchos elementos que están naturalmente interconectados, lo que representa una formación holística, que consta de unidades funcionales conjugadas: organoides.

3. Las células de todos los organismos son homólogas.

4. La célula se produce únicamente al dividirse la célula madre, después de duplicar su material genético.

5. Un organismo multicelular es un sistema complejo de muchas células unidas e integradas en sistemas de tejidos y órganos conectados entre sí.

6. Las células de los organismos multicelulares son totipotentes.

Las células de un organismo multicelular son extremadamente diversas en sus funciones. Las células tienen diferentes períodos de vida según su especialización. Así, tras la finalización de la embriogénesis, las células nerviosas dejan de dividirse y funcionan durante toda la vida del organismo. Células de otros tejidos (médula ósea, epidermis, epitelio intestino delgado) en el proceso de realizar su función mueren rápidamente y son reemplazadas por otras nuevas como resultado de la división celular. La división celular es la base del desarrollo, crecimiento y reproducción de los organismos. La división celular también proporciona la autorrenovación de los tejidos a lo largo de la vida del organismo y la restauración de su integridad después del daño. Hay dos formas de dividir las células somáticas: amitosis y mitosis. La división celular indirecta (mitosis) es predominantemente común. La reproducción por mitosis se denomina reproducción asexual, reproducción vegetativa o clonación.

^ Ciclo de vida celular (ciclo celular) es la existencia de una célula desde la división hasta la siguiente división o muerte. La duración del ciclo celular en las células que se reproducen es de 10 a 50 horas y depende del tipo de células, su edad, equilibrio hormonal organismo, la temperatura y otros factores. Los detalles del ciclo celular varían entre los diferentes organismos. En los organismos unicelulares, el ciclo de vida coincide con la vida de un individuo. En las células tisulares que se reproducen continuamente, el ciclo celular coincide con el ciclo mitótico.

^ ciclo mitótico - un conjunto de procesos secuenciales e interrelacionados durante el período de preparación celular para la división y el período de división (Fig. 1). De acuerdo con la definición anterior, el ciclo mitótico se divide en interfase y mitosis (del griego “mitos” - hilo).

interfase- el período entre dos divisiones celulares - se divide en las fases G 1 , S y G 2 (su duración se muestra a continuación, típica para células vegetales y animales). En términos de duración, la interfase constituye la mayor parte del ciclo mitótico de la célula. Los más variables en el tiempo son los períodos G 1 y G 2.

G 1 (del inglés crecer - crecer, aumentar). La duración de la fase es de 4 a 8 horas y comienza inmediatamente después de la formación de la célula. En esta fase, el ARN y las proteínas se sintetizan intensamente en la célula y aumenta la actividad de las enzimas involucradas en la síntesis de ADN. Si la célula no se divide más, pasa a la fase G 0, el período de descanso. Dado el período de latencia, el ciclo celular puede durar semanas o incluso meses (células hepáticas).

S (del inglés síntesis - síntesis). La duración de la fase es de 6 a 9 horas, la masa de la célula sigue aumentando y se duplica el ADN cromosómico. Las dos hélices de la antigua molécula de ADN se separan y cada una se convierte en una plantilla para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Como resultado, cada una de las dos moléculas hijas incluye necesariamente una hélice antigua y una nueva. Sin embargo, los cromosomas siguen teniendo una estructura única, aunque con una masa duplicada, ya que las dos copias de cada cromosoma (cromátidas) todavía están conectadas entre sí en toda su longitud. Después de la finalización de la fase S ciclo mitótico, la célula no comienza inmediatamente a dividirse.

G2. En esta fase se completa en la célula el proceso de preparación para la mitosis: se acumula ATP, se sintetizan las proteínas del huso de la acromatina, se duplican los centriolos. La masa de la célula continúa aumentando hasta que es aproximadamente el doble de la masa inicial y luego se produce la mitosis.

^ Fig. Ciclo mitótico: METRO- mitosis, P - profase, mf- metafase, PERO - anafase, T- telofase, G 1 - período presintético, S - período sintético, G 2 - postsintético

^ 2. Mitosis. Etapas de la mitosis, su duración y características. La mitosis se divide convencionalmente en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.

Profase. Los dos centriolos comienzan a divergir hacia los polos opuestos del núcleo. La membrana nuclear se destruye; al mismo tiempo, proteínas especiales se combinan para formar microtúbulos en forma de filamentos. Los centríolos, ahora ubicados en polos opuestos de la célula, tienen un efecto organizador sobre los microtúbulos, que como resultado se alinean radialmente, formando una estructura parecida a apariencia flor de aster ("estrella"). Otros filamentos de microtúbulos se extienden de un centríolo a otro, formando un huso de fisión. En este momento, los cromosomas forman espirales y, como resultado, se espesan. Son claramente visibles bajo un microscopio óptico, especialmente después de la tinción. La lectura de la información genética de las moléculas de ADN se vuelve imposible: la síntesis de ARN se detiene, el nucléolo desaparece. En la profase, los cromosomas se dividen, pero las cromátidas aún permanecen unidas en pares en la zona del centrómero. Los centrómeros también tienen un efecto organizador sobre los hilos del huso, que ahora se extienden de centríolo a centrómero y de éste a otro centriolo.

Metafase. En la metafase, la espiralización de los cromosomas alcanza su punto máximo y los cromosomas acortados se precipitan hacia el ecuador de la célula, ubicándose a la misma distancia de los polos. Formado placa ecuatorial o metafásica. En esta etapa de la mitosis, la estructura de los cromosomas es claramente visible, es fácil contarlos y estudiarlos. características individuales. Cada cromosoma tiene una región de constricción primaria: el centrómero, al que se unen el hilo del huso y los brazos durante la mitosis. En la etapa de metafase, el cromosoma consta de dos cromátidas conectadas entre sí solo en la región del centrómero.

^ Fig. 1. Mitosis de una célula vegetal. PERO - interfase;
B, C, D, D- profase; MI, W-metafase; 3, I - anafase; k, l, M-telofase

A anafase la viscosidad del citoplasma disminuye, los centrómeros se separan ya partir de ese momento las cromátidas se convierten en cromosomas independientes. Las fibras del huso unidas a los centrómeros tiran de los cromosomas hacia los polos de la célula, mientras que los brazos de los cromosomas siguen pasivamente al centrómero. Así, en la anafase, las cromátidas de los cromosomas duplicados aún en la interfase divergen exactamente hacia los polos de la célula. En este momento, hay dos conjuntos diploides de cromosomas (4n4c) en la célula.

Tabla 1. Ciclo mitótico y mitosis

Etapas	El proceso que tiene lugar en la célula.
interfase	Período presintético (G1)	Síntesis de proteínas. El ARN se sintetiza en moléculas de ADN desenrolladas.
Período sintético (S)	La síntesis de ADN es la auto-duplicación de la molécula de ADN. Construcción de la segunda cromátida, en la que pasa la molécula de ADN recién formada: se obtienen los cromosomas de dos cromátidas
Período postsintético (G2)	Síntesis de proteínas, almacenamiento de energía, preparación para la división.
^ Fases de la mitosis	Profase	Los cromosomas de dos cromátidas se espiralizan, los nucléolos se disuelven, los centríolos divergen, la membrana nuclear se disuelve, se forman las fibras del huso.
metafase	Los hilos del huso se unen a los centrómeros de los cromosomas, los cromosomas de dos cromátidas se concentran en el ecuador de la célula.
Anafase	Los centrómeros se dividen, los cromosomas de una sola cromátida se estiran mediante hilos de huso hacia los polos de la célula.
telofase	Los cromosomas monocromátidos se desespiralizan, se forma el nucléolo, se restaura la envoltura nuclear, comienza a formarse una partición entre las células en el ecuador, los hilos del huso de fisión se disuelven

A telofase los cromosomas se desenrollan, se desspiralizan. De estructuras de membrana el citoplasma forma la envoltura nuclear. En este momento, el nucléolo se restaura. Esto completa la división del núcleo (cariocinesis), luego ocurre la división del cuerpo celular (o citocinesis). Cuando las células animales se dividen, aparece un surco en su superficie en el plano ecuatorial, que se profundiza gradualmente y divide la célula en dos mitades: células hijas, cada una de las cuales tiene un núcleo. En las plantas, la división ocurre a través de la formación de una placa celular que separa el citoplasma: surge en la región ecuatorial del huso y luego crece en todas las direcciones, alcanzando la pared celular (es decir, crece de adentro hacia afuera) . La placa celular está formada por material suministrado por el retículo endoplásmico. Luego, cada una de las células hijas forma una membrana celular en su lado y, finalmente, se forman células de celulosa en ambos lados de la placa. paredes celulares. Las características del curso de la mitosis en animales y plantas se muestran en la Tabla 2.
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Tabla 2. Características de la mitosis en plantas y animales.

Por lo tanto, se forman dos células hijas a partir de una célula, en la que la información hereditaria copia exactamente la información contenida en la célula madre. A partir de la primera división mitótica de un óvulo fertilizado (cigoto), todas las células hijas formadas como resultado de la mitosis contienen el mismo juego de cromosomas y los mismos genes. Por tanto, la mitosis es un método de división celular, que consiste en la distribución exacta del material genético entre las células hijas. Como resultado de la mitosis, ambas células hijas reciben un conjunto diploide de cromosomas.

Todo el proceso de mitosis toma en la mayoría de los casos de 1 a 2 horas. La frecuencia de mitosis en diferentes tejidos y en diferentes tipos diferente. Por ejemplo, en la médula ósea roja humana, donde se forman 10 millones de glóbulos rojos cada segundo, deberían ocurrir 10 millones de mitosis cada segundo. Y en tejido nervioso Las mitosis son extremadamente raras: por ejemplo, en el centro sistema nervioso las células básicamente dejan de dividirse ya en los primeros meses después del nacimiento; y en la médula ósea roja, en el revestimiento epitelial tracto digestivo y en el epitelio de los túbulos renales se dividen hasta el final de la vida.

Regulación de la mitosis, la cuestión del mecanismo desencadenante de la mitosis.

Los factores que inducen a una célula a la mitosis no se conocen exactamente. Pero se cree que el factor de la relación entre los volúmenes del núcleo y el citoplasma (proporción nuclear-plasma) juega un papel importante. Según algunos informes, las células que mueren producen sustancias que pueden estimular la división celular. Los factores proteicos responsables de la transición a la fase M se identificaron inicialmente en base a experimentos de fusión celular. La fusión de una célula en cualquier etapa del ciclo celular con una célula en la fase M conduce a la entrada del núcleo de la primera célula en la fase M. Esto significa que en una célula en fase M hay un factor citoplasmático capaz de activar la fase M. Más tarde, este factor se descubrió por segunda vez en experimentos sobre la transferencia de citoplasma entre ovocitos de rana en diferentes etapas de desarrollo y se denominó factor promotor de la maduración (MPF). Un estudio adicional de MPF mostró que este complejo proteico determina todos los eventos de la fase M. La figura muestra que la MPF regula la ruptura de la membrana nuclear, la condensación cromosómica, el ensamblaje del huso y la citocinesis.

Se inhibe la mitosis alta temperatura, altas dosis de radiación ionizante, la acción de los venenos vegetales. Uno de esos venenos se llama colchicina. Con su ayuda, puede detener la mitosis en la etapa de la placa de metafase, lo que le permite contar la cantidad de cromosomas y darle a cada uno de ellos una característica individual, es decir, realizar un cariotipo.

El ciclo de vida de una célula incluye el comienzo de su formación y el final de su existencia como unidad independiente. Comencemos con el hecho de que una célula aparece durante la división de su célula madre y termina su existencia debido a la siguiente división o muerte.

El ciclo de vida de una célula consta de interfase y mitosis. Es en este período que el período considerado es equivalente al celular.

Ciclo de vida celular: interfase

Este es el período entre dos divisiones celulares mitóticas. La reproducción de los cromosomas procede de manera similar a la reduplicación (replicación semiconservadora) de las moléculas de ADN. En la interfase, el núcleo de la célula está rodeado por una membrana especial de dos membranas, y los cromosomas no están retorcidos y son invisibles bajo el microscopio óptico ordinario.

Al teñir y fijar las células, se produce una acumulación de una sustancia fuertemente coloreada, la cromatina. Vale la pena señalar que el citoplasma contiene todos los orgánulos necesarios. Esto asegura la plena existencia de la célula.

En el ciclo de vida de una célula, la interfase se acompaña de tres períodos. Consideremos cada uno de ellos con más detalle.

Períodos del ciclo de vida celular (interfases)

El primero se llama resintético. El resultado de la mitosis previa es un aumento en el número de células. Aquí, continúa la transcripción de moléculas de ARN (informativas) recién hechas, y las moléculas del ARN restante se sistematizan, las proteínas se sintetizan en el núcleo y el citoplasma. Algunas sustancias del citoplasma se descomponen gradualmente con la formación de ATP, sus moléculas están dotadas de enlaces macroérgicos, transfieren energía a donde no es suficiente. En este caso, la celda aumenta, en tamaño llega a la madre. Este período dura mucho tiempo para las células especializadas, durante el cual llevan a cabo sus funciones especiales.

El segundo período se conoce como sintético(síntesis de ADN). Su bloqueo puede llevar a la detención de todo el ciclo. Aquí es donde tiene lugar la replicación de las moléculas de ADN, así como la síntesis de proteínas que intervienen en la formación de los cromosomas.

Las moléculas de ADN comienzan a unirse a las moléculas de proteína, como resultado de lo cual los cromosomas se espesan. Al mismo tiempo, se observa la reproducción de centriolos, como resultado, aparecen 2 pares de ellos. El nuevo centríolo en todos los pares se coloca en relación con el antiguo en un ángulo de 90°. Posteriormente, cada par durante la siguiente mitosis se aleja hacia los polos celulares.

El período sintético se caracteriza tanto por una mayor síntesis de ADN como por un fuerte salto en la formación de moléculas de ARN, así como de proteínas en las células.

Tercer periodo - postsintético. Se caracteriza por la presencia de preparación celular para su posterior división (mitótica). Este período dura, por regla general, siempre menos que otros. A veces se cae por completo.

Duración del tiempo de generación

En otras palabras, esto es lo que dura el ciclo de vida de una célula. La duración del tiempo de generación, así como los períodos individuales, toma diferentes significados en varias celdas. Esto se puede ver en la siguiente tabla.

Período				Tiempo generacional	Tipo de población celular
período presintético de la interfase	período de interfase sintética	período postsintético de la interfase	mitosis
					epitelio de la piel
					duodeno
					intestino delgado
					células hepáticas de un animal de 3 semanas

Entonces, el ciclo de vida celular más corto está en cambial. Sucede que el tercer período se cae por completo: el postsintético. Por ejemplo, en una rata de 3 semanas en las células de su hígado, se reduce a media hora, mientras que la duración del tiempo de generación es de 21,5 horas.La duración del período de síntesis es la más estable.

En otras situaciones, en el primer período (presintético), la célula acumula propiedades para la realización de funciones específicas, esto se debe a que su estructura se vuelve más compleja. Si la especialización no ha ido demasiado lejos, puede pasar por el ciclo de vida completo de la célula con la formación de 2 nuevas células en mitosis. En esta situación, el primer período puede aumentar significativamente. Por ejemplo, en las células del epitelio de la piel de un ratón, el tiempo de generación, es decir, 585,6 horas, cae en el primer período, presintético, y en las células del periostio de un cachorro de rata, 102 horas de 114.

La parte principal de este tiempo se denomina período G0: esta es la implementación de una función celular específica intensiva. Muchas células hepáticas se encuentran en este período, como resultado de lo cual han perdido su capacidad de mitosis.

Si se extrae una parte del hígado, la mayoría de sus células pasarán a una vida plena, primero del período sintético, luego del postsintético y al final del proceso mitótico. Por lo tanto, para varios tipos de poblaciones de células, ya se ha demostrado la reversibilidad de dicho período G0. En otras situaciones, el grado de especialización aumenta tanto que, en condiciones típicas, las células ya no pueden dividirse mitóticamente. Ocasionalmente, se produce en ellos la endorreproducción. En algunos, se repite más de una vez, los cromosomas se espesan tanto que se pueden ver con un microscopio óptico común.

Así, hemos aprendido que en el ciclo de vida de una célula, la interfase se acompaña de tres períodos: presintético, sintético y postsintético.

división celular

Es la base de la reproducción, la regeneración, la transmisión de información hereditaria, el desarrollo. La célula en sí existe sólo en el período intermedio entre las divisiones.

Ciclo de vida (división celular): el período de existencia de la unidad en cuestión (comienza desde el momento de su aparición hasta la división de la célula madre), incluida la división misma. Termina con su propia división o muerte.

Fases del ciclo celular

Solo hay seis de ellos. Se conocen las siguientes fases del ciclo de vida celular:

La duración del ciclo de vida, así como el número de fases en el mismo, cada célula tiene la suya. Entonces, en el tejido nervioso, las células al final del período embrionario inicial dejan de dividirse, solo funcionan durante toda la vida del organismo y luego mueren. Pero las células del embrión en la etapa de trituración primero completan 1 división y luego, de inmediato, sin pasar por las fases restantes, pasan a la siguiente.

Métodos de división celular.

De solo dos:

1. Mitosis es la división celular indirecta.
2. Mitosis- esto es característico de una fase como la maduración de las células germinales, la división.

Ahora aprenderemos más sobre lo que constituye el ciclo de vida de una célula: la mitosis.

división celular indirecta

La mitosis es la división indirecta de las células somáticas. Este es un proceso continuo, cuyo resultado es primero la duplicación, luego la misma distribución entre las células hijas del material hereditario.

Importancia biológica de la división celular indirecta

Es como sigue:

1. El resultado de la mitosis es la formación de dos células, cada una de las cuales contiene el mismo número de cromosomas que la madre. Sus cromosomas se forman por replicación exacta del ADN de la madre, por lo que los genes de las células hijas contienen información hereditaria idéntica. Son genéticamente idénticas a la célula madre. Entonces, podemos decir que la mitosis asegura la identidad de la transmisión de información hereditaria a las células hijas de la madre.

2. El resultado de la mitosis es un cierto número de células en el organismo correspondiente; este es uno de los mecanismos de crecimiento más importantes.

3. Un gran número de animales y plantas se reproducen precisamente asexualmente a través de la división celular mitótica, por lo que la mitosis forma la base de la reproducción vegetativa.

4. Es la mitosis la que asegura la regeneración completa de las partes perdidas, así como el reemplazo de las células, lo que ocurre en cierta medida en cualquier organismo multicelular.

Así, se supo que el ciclo de vida de una célula somática consiste en mitosis e interfase.

Mecanismo de la mitosis

La división del citoplasma y el núcleo son 2 procesos independientes que proceden de forma continua, secuencial. Pero para la conveniencia de estudiar los eventos que ocurren durante el período de división, se distingue artificialmente en 4 etapas: pro-, meta-, ana-, telofase. Su duración varía según el tipo de tejido, factores externos, estado fisiológico. Los más largos son el primero y el último.

Profase

Hay un aumento notable en el núcleo. Como resultado de la espiralización, se produce la compactación y el acortamiento de los cromosomas. En la profase posterior, la estructura de los cromosomas ya es claramente visible: 2 cromátidas, que están conectadas por un centrómero. Comienza el movimiento de los cromosomas hacia el ecuador de la célula.

A partir del material citoplasmático en la profase (tardía), se forma un huso de división, que se forma con la participación de centriolos (en células animales, en varias plantas inferiores) o sin ellos (células de algunos protozoos, plantas superiores). Posteriormente, comienzan a aparecer filamentos de huso de tipo 2 a partir de los centríolos, más precisamente:

• soporte, que conectan los polos de la celda;
• cromosómicos (tirando), que cruzan en metafase a los centrómeros cromosómicos.

Al final de esta fase, la membrana nuclear desaparece y los cromosomas se ubican libremente en el citoplasma. Por lo general, el núcleo desaparece un poco antes.

metafase

Su comienzo es la desaparición de la envoltura nuclear. Los cromosomas se alinean primero en el plano ecuatorial, formando la placa metafásica. En este caso, los centrómeros cromosómicos se ubican estrictamente en el plano ecuatorial. Las fibras del huso se unen a los centrómeros cromosómicos y algunas de ellas pasan de un polo al otro sin estar unidas.

Anafase

Su comienzo es la división de los centrómeros de los cromosomas. Como resultado, las cromátidas se transforman en dos cromosomas hijos separados. Además, estos últimos comienzan a divergir hacia los polos de las células. Ellos, por regla general, toman una forma de V especial en este momento. Esta divergencia se realiza acelerando los hilos del husillo. Al mismo tiempo, los hilos de soporte se alargan, lo que da como resultado la distancia de los polos entre sí.

telofase

Aquí los cromosomas se reúnen en los polos de las células y luego se desespiralizan. A continuación, se destruye el eje de división. La envoltura nuclear de las células hijas se forma alrededor de los cromosomas. Esto completa la cariocinesis, seguida de la citocinesis.

Mecanismos de entrada del virus en la célula

Solo hay dos de ellos:

1. Por fusión de la supercápside viral y la membrana celular. Como resultado, la nucleocápside se libera en el citoplasma. Posteriormente, se observa la realización de las propiedades del genoma del virus.

2. Por pinocitosis (endocitosis mediada por receptores). Aquí el virus se une en el sitio de la fosa bordeada con receptores (específicos). Este último sobresale en la célula y luego se transforma en la llamada vesícula bordeada. Este, a su vez, contiene el virión engullido, se fusiona con una vesícula intermedia temporal llamada endosoma.

Replicación intracelular del virus.

Después de ingresar a la célula, el genoma del virus subordina completamente su vida a sus propios intereses. A través del sistema de síntesis de proteínas de la célula y sus sistemas de generación de energía, encarna su propia reproducción, sacrificando, por regla general, la vida de la célula.

La siguiente figura muestra el ciclo de vida de un virus en una célula huésped (bosques de Semliki, un representante del género Alphvirus). Su genoma está representado por ARN positivo no fragmentado monocatenario. Allí, el virión está equipado con una supercápside, que consta de una bicapa lipídica. A través de él pasan alrededor de 240 copias de varios complejos de glicoproteínas. El ciclo de vida viral comienza con su absorción en la membrana de la célula huésped, donde se une a un receptor de proteína. La penetración en la célula se realiza a través de pinocitosis.

Conclusión

El artículo consideró el ciclo de vida de una célula, se describieron sus fases. Se describe en detalle acerca de cada período de la interfase.