Вероятно няма по-често изучаван вв рамките на училищната програма по концепции за биология, отколкото клетка. Те я опознават в 5 клас по естествена история, след това в 6 клас разглеждат сортовете и как се възпроизвежда клетката, нейните методи за разделяне. В 7 и 8 клас се изучава от гледна точка на принадлежност към растения, животни и хора. Клас 9 предполага разглеждане на вътрешните процеси, протичащи в него, т.е. молекулярната структура. На 10 и 11 това е клетъчна теория, откритие и еволюция.
Програмата е изградена по този начин, защото тя е тазималки структури, "градивни елементи на живота", са най-важните елементи на всеки организъм. Всички жизненоважни функции, процеси, растеж и развитие, ставане - всичко, което е свързано с живота, се осъществява от тях и в тях. Следователно в тази статия ще разгледаме основните точки на възпроизводството, развитието на клетките и историята на тяхното откриване.
Отваряне на клетка
Тези структурни частици са изключително малкиразмери. Затова отне много време, за да ги отворите и създаването на определена техника. И така, за първи път Робърт Хук видя клетъчната структура на живата растителна тъкан. Това беше през 1665г. За да ги изследва, той изобретил първия в света микроскоп. Това устройство беше малко като съвременни лупи. По-скоро изглеждаше като няколко бримки, които бяха подредени заедно, за да дадат увеличение.
Използвайки това устройство, ученият изследва срезадърво от балса. Това, което той видя, постави основата за развитието на редица свързани науки и биология като цяло. Много плътно съседни клетки с приблизително еднаква форма и размер. Хук ги кръсти cella, което означава „клетка“.
Впоследствие бяха направени редица открития, които позволиха на знанията да растат, да се натрупват и да доведат до няколко науки, участващи в тяхното изучаване.
- 1675 г. - ученият Малпиги изследва разнообразието от клетки във форма и стига до заключението, че това са най-често заоблени или овални мехурчета, пълни с жизнени сокове.
- 1682 г. - Н. Гру потвърждава заключенията на Малпиги и също така изучава структурата на клетъчната мембрана.
- 1674 г. - Антонио ван Левенхук открива бактериални клетки, както и кръвни структури и сперматозоиди.
- 1802-1809 - Ch.Brissot-Mirbe и JB Lamarck предполагат съществуването на тъкани и сходството на животински и растителни клетки.
- 1825 г. Пуркинье открива ядрото в репродуктивната клетка на птиците.
- 1831-1833 - Робърт Браун открива присъствието на ядро в растителните клетки и въвежда концепцията за важността на вътрешния състав, а не на клетъчната мембрана, както се смяташе по-рано.
- 1839 г. - Теодор Шван заключава, че всички живи организми се състоят от клетки, както и приликата на последните помежду си (теория на бъдещите клетки).
- 1874-1875 - Чистяков и Страсбургер откриват начини за клетъчно размножаване - митоза, мейоза.
Всички по-нататъшни открития в областта на структуратаклетките, техните функции, разнообразие и роля в живота на организмите бяха постигнати доста бързо благодарение на интензивното развитие на специална технология за увеличаване и осветление.
Размножаване на клетки
Всяка клетка през живота си изпълнява едно цялоклетъчният цикъл е времето на нейния живот от момента на нейното раждане до смъртта (или разделянето). Освен това изобщо няма значение дали е животинско или растително. Жизненият цикъл е еднакъв за всички тях и най-често в края му клетките се умножават чрез деление.
Разбира се, този процес не е идентичен за всички организми. За еукариотите и прокариотите тя е коренно различна; има и някои разлики в размножаването на растителни и животински клетки.
Как се умножава клетката? Има няколко основни начина да направите това.
- Митоза.
- Мейоза.
- Амитоза.
Всеки от тях е поредица отпроцеси, фази. Нещо повече, всички тези процеси са характерни именно за многоклетъчните организми, както от растителен, така и от животински произход. При едноклетъчните организми размножаването става чрез просто разделяне на две. Тоест, методите на клетъчно умножение не са еднакви. Има дори такова явление като клетъчно самоубийство. Това е саморазрушаване на клетките, вместо процеси на разделяне.
Как клетката възпроизвежда, например, бактерии,синьо-зелени водорасли, някои протозои? Безполово, по най-простия начин: съдържанието на техните клетки се удвоява, в клетъчната стена се образува напречно или надлъжно свиване и една клетка се разделя на две напълно нови, идентични на майчините организми.
Този процес се нарича директно клетъчно делене.Той възпроизвежда едноклетъчни и бактерии, но няма нищо общо с митотични или мейотични процеси. Те се срещат само в тялото на многоклетъчни живи организми.
митоза
Многоклетъчните същества съдържат милиардиклетки. И всеки от тях се стреми да завърши жизнения си цикъл, като точно оставя потомство и не умира. Клетките се умножават по деление, но този процес не е еднакъв за всички тях.
Соматични структури (те включват всичкиклетки на тялото, с изключение на репродуктивните клетки) избират митоза или амитоза за размножаване по свой собствен начин. Това е много интересен, обемен и сложен процес, в резултат на който от една диплоидна клетка на една майка (т.е. с двоен набор от хромозоми) се образуват две еднакви дъщерни клетки с еднакъв диплоиден състав.
Целият процес включва две основни точки:
- Кариокинезата е разделението на ядрото и цялото му съдържание.
- Цитокинезата е разделянето на протоплазма (цитоплазма и всички клетъчни органели).
Тези процеси протичат едновременно, което води до образуването на пълноценни майчини копия с намален размер.
Митозата се състои от четири фази (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и състояние, предшестващо разделянето - интерфаза. Нека разгледаме всеки по-подробно.
Междуфазна
Растежът и размножаването на клетките се извършва презпрез целия живот на организма. Не всички клетки обаче имат еднаква продължителност на живота. Някои от тях умират след два или три дни (образувани елементи от кръвта), други остават да функционират през целия си живот (нервни).
Но в живота на всяка клетка, през повечето времетова състояние се запазва, което се нарича междуфазно. Това е периодът на подготовка за разделяне на зряла, оформена клетка, който отнема до 90% от времето на целия процес.
Биологичното значение на този етап е в натрупванетохранителни вещества, РНК и протеини, синтеза на ДНК молекули. В действителност, след разделянето, всяка дъщерна клетка трябва да получи точно същото количество органели, вещества и генетичен материал, както беше при майката. За целта трябва да има удвояване на всички съществуващи структури, включително ДНК вериги.
По принцип интерфазата протича на три етапа:
- пресинтетичен;
- синтетични;
- постсинтетичен.
Резултат: натрупване на хранителни вещества, енергия и ДНК на молекулите за по-нататъшни процеси на делене. По този начин този етап е само началото на това как клетката се възпроизвежда в бъдеще.
профаза
На този етап се извършват следните основни процеси:
- ядрената обвивка се разтваря;
- нуклеолите изчезват (разтварят се);
- хромозомите стават видими под микроскоп поради усукването (спирализирането) на структурата;
- центриолите се разминават към полюсите на клетката, като се разтягат и образуват разделящото вретено.
На този етап размножаването на животински клетки не се различава от това на всички останали.
метафазни
Тази фаза е доста кратка, само около 10минути. Неговата основа е, че хроматидите са разположени по екватора на клетката. Филаментите на делителното вретено с единия край се придържат към центриола на клетъчния полюс, а другия към центромерата на всяка хроматида. Генетичните структури почти не са свързани помежду си и следователно са лесно готови за изключване.
Анафаза
Най-краткият етап от целия митотичен цикъл.Продължителността е около 3 минути. През този период всяка хроматида отива към собствения си полюс на клетката и допълва липсващата половина, превръщайки се в нормална хромозомна структура.
Това образуване обаче изисква специален ензим - теломераза. Това беше натрупването му, което се случи в интерфазата.
телофазата
Всеки полюс на клетката има свой собственпълен генетичен материал, който се затваря в ядрената обвивка, за да образува ядрото. Появяват се нуклеоли. Целият процес отнема приблизително 30 минути. Тоест от доста дълго време. Това е така, защото образуването на ядра и ядрена обвивка изисква високи енергийни разходи, както и наличието на строителен материал - хранителни вещества (протеини, въглехидрати, ензими, мазнини, аминокиселини).
Цитокинеза
Този процес завършва целия митотичен цикъл.Протоплазмата е разделена строго наполовина заедно с органелите и всяка дъщеря получава точно същото количество като сестра си. След това в клетката се образува протеинова констрикция (от актинов характер), която притиска структурата и я разделя на две равни, но по-малки по размер в сравнение с майчините клетки.
На този етап има някои животински разлики.клетки от това как растителната клетка се възпроизвежда. Факт е, че в растителните структури има по-малко протеини и изобщо няма актин. Следователно не се образува стеснение в средата, а преграда, от двете страни на която се отлага целулоза. Това дава твърдост на растителните клетки, образува скелет под формата на клетъчна стена.
След това растежът и размножаването на клетките следва пътя на нормалния жизнен цикъл: специализация, образуване на тъкани, след това органи, активна работа и разделяне или смърт.
Полови клетки и тяхното размножаване
На въпроса как се възпроизвежда клетката, отговорът еможе да се даде при посочване на кой. В крайна сметка процесите на митоза, които разгледахме, са характерни само за соматичните структури. Докато половите клетки се размножават по малко по-различен начин, или по-скоро чрез мейоза.
Този процес е в основата на такъв животфункционира при животни като гаметогенезата, т.е. половото размножаване. Развитието на зародишните клетки протича на много етапи. Следователно мейозата е дори по-сложно и просторно разделение от митозата.
За растителните клетки мейозата е основатаспорогенеза, тоест образуването на зародишни клетки. Основната биологична роля на мейозата за всички организми е, че в резултат на това се образуват четири хаплоидни (с половина или единичен набор от хромозоми) полови клетки. За какво? За да може оплождането (сливане на мъжки и женски зародишни клетки) да възстанови диплоидията в нова зигота (бъдещ ембрион). Това дава генетично разнообразие на организмите, води до комбинация от гени, появата и консолидацията на нови черти.
Структурата на процеса на мейоза
Има две основни разделения в мейозата:редукция и уравнение. Всяка от тях включва всички същите фази като митозата: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Нека разгледаме по-отблизо всеки от тях.
Редукционно разделение
Долната линия: от една диплоидна клетка се образуват две хаплоидни клетки с половин набор хромозоми. Фази:
- профаза I;
- метафаза I;
- анафаза I;
- телофаза I.
На всяка от фазите, все едно и същотрансформация както на съответните етапи в митозата. Все пак има една разлика: удвояването на ДНК не се случва в интерфазата, а се разделя само наполовина и това е всичко. Следователно само половината от генетичната информация попада във всяка дъщерна клетка. Това е първоначалното размножаване на животински клетки, както и растителни клетки, свързани с пола.
Равномерно разделение
Второто разделение на мейозата, в резултат на коетоот всяка предходна се образуват още две клетки. Сега вече има четири еднакви хаплоидни аналога, които се превръщат в репродуктивни клетки на животни или растения. Етапи на равномерно разделение: профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II.
Така че въпросът е как се възпроизвеждаклетката има доста сложен и кратък отговор. В крайна сметка тези процеси, както и всички други, които се случват при живите същества, са много фини и се състоят от много етапи.
