Pravděpodobně tam není nikdo častěji studovanýv rámci školních osnov v biologických konceptech než buňka. Poznají ji v 5. ročníku přírodopisu, poté v 6. ročníku uvažují o odrůdách a způsobu reprodukce buňky, o jejích metodách dělení. V 7. a 8. ročníku se studuje z hlediska rostlinné, zvířecí a lidské identity. Stupeň 9 implikuje zvážení vnitřních procesů v něm probíhajících, tj. Molekulární struktury. V 10 a 11 je to buněčná teorie, objev a evoluce.
Program je postaven tímto způsobem, protože to jsou tytomalé struktury, „stavební kameny života“, jsou nejdůležitějšími prvky každého organismu. Všechny životně důležité funkce, procesy, růst a vývoj, stávání se - vše spojené se životem je prováděno jimi a v nich. Proto v tomto článku budeme uvažovat o hlavních bodech reprodukce, vývoji buněk a historii jejich objevu.
Otevření buňky
Tyto strukturní částice jsou extrémně malévelikosti. Proto jejich otevření a vytvoření určité techniky trvalo dlouho. Robert Hooke tedy poprvé viděl buněčnou strukturu živé rostlinné tkáně. To bylo v roce 1665. Aby je mohl prozkoumat, vynalezl první mikroskop na světě. Toto zařízení bylo trochu jako moderní zvětšovací zařízení. Spíše mi to připadalo jako několik smyček, které byly spojeny dohromady, aby se zvětšilo.
Pomocí tohoto zařízení vědec zkoumal řezbalzové dřevo. To, co viděl, položilo základ pro rozvoj řady příbuzných věd a biologie obecně. Mnoho těsně sousedících buněk přibližně stejného tvaru a velikosti. Hooke jim dal jméno cella, což znamená „klec“.
Následně bylo učiněno několik objevů, které umožnily růst, hromadit a vést k několika vědám, které je studovaly.
- 1675 - vědec Malpighi studoval rozmanitost buněk ve tvaru a dospěl k závěru, že se jedná nejčastěji o kulaté nebo oválné bubliny naplněné vitální šťávou.
- 1682 - N. Gru potvrdil závěry Malpighiho a také studoval strukturu buněčné membrány.
- 1674 - Antonio van Leeuwenhoek objevuje bakteriální buňky, stejně jako krevní struktury a spermie.
- 1802-1809 - Ch. Brissot-Mirbe a JB Lamarck naznačují existenci tkání a podobnost živočišných a rostlinných buněk.
- 1825 Purkinje otevírá jádro v reprodukční buňce ptáků.
- 1831-1833 - Robert Brown zjišťuje přítomnost jádra v rostlinných buňkách a zavádí koncept důležitosti vnitřního složení, nikoli buněčné membrány, jak se dříve myslelo.
- 1839 - Theodor Schwann dospěl k závěru, že všechny živé organismy se skládají z buněk, stejně jako jejich vzájemná podobnost (budoucí teorie buněk).
- 1874-1875 - Chistyakov a Strasburger objevují způsoby množení buněk - mitózu, meiózu.
Všechny další objevy v oblasti strukturybuňky, jejich funkce, rozmanitost a role v životě organismů byly dosaženy dostatečně rychle díky intenzivnímu vývoji speciální zvětšovací a světelné technologie.
Reprodukce buněk
Každá buňka během svého života vykonává celekbuněčný cyklus je doba jejího života od okamžiku, kdy se narodila, až do smrti (nebo rozdělení). Navíc vůbec nezáleží na tom, zda je to zvířecí nebo rostlinné. Životní cyklus je pro všechny stejný a nejčastěji se na jeho konci buňky množí dělením.
Tento proces samozřejmě není pro všechny organismy identický. U eukaryot a prokaryot je to zásadně odlišné; existují také určité rozdíly v reprodukci rostlinných a živočišných buněk.
Jak se buňka množí? Existuje několik hlavních způsobů, jak toho dosáhnout.
- Mitóza
- Redukční dělení buněk.
- Amitóza.
Každý z nich je řadaprocesy, fáze. Všechny tyto procesy jsou navíc charakteristické právě pro mnohobuněčné organismy, rostlinného i živočišného původu. V jednobuněčných organismech dochází k reprodukci jednoduchým rozdělením na dvě části. To znamená, že metody množení buněk nejsou stejné. Existuje dokonce takový jev jako buněčná sebevražda. Jedná se o sebezničení buněk namísto dělicích procesů.
Jak buňka reprodukuje například bakterie,modrozelené řasy, nějaké prvoky? Asexuálně nejjednodušším způsobem: obsah jejich buněk se zdvojnásobí, v buněčné stěně se vytvoří příčné nebo podélné zúžení a jedna buňka se rozdělí na dva zcela nové, identické s mateřskými organismy.
Tento proces se nazývá přímé dělení buněk.Rozmnožují jednobuněčné a bakterie, ale nemá to nic společného s mitotickými nebo meiotickými procesy. Vyskytují se pouze v těle mnohobuněčných živých organismů.
Mitóza
Mnohobuněčná stvoření obsahují miliardybuňky. A každý z nich se snaží dokončit svůj životní cyklus, přesně zanechat potomky a neumírat. Buňky se množí dělením, ale tento proces není u všech stejný.
Somatické struktury (zahrnují všechnybuňky těla, s výjimkou reprodukčních buněk) si pro reprodukci vybírají mitózu nebo amitózu svým vlastním způsobem. Jedná se o velmi zajímavý, prostorný a složitý proces, v jehož důsledku jsou z identické diploidní buňky jedné matky (tj. S dvojitou sadou chromozomů) vytvořeny dvě identické dceřiné buňky se stejným diploidním složením.
Celý proces zahrnuje dva hlavní body:
- Karyokineze je rozdělení jádra a celého jeho obsahu.
- Cytokineze je rozdělení protoplazmy (cytoplazmy a všech buněčných organel).
Tyto procesy probíhají současně, což vede k tvorbě plnohodnotných mateřských kopií zmenšené velikosti.
Mitóza se skládá ze čtyř fází (profáze, metafáze, anafáze, telofáze) a stavu, který předchází dělení - mezifáze. Zvažme každý podrobně.
Mezifáze
Růst a reprodukce buněk se provádí vpo celý život organismu. Ne všechny buňky však mají stejnou životnost. Některé z nich umírají po dvou nebo třech dnech (krvinky), jiné zůstávají fungovat celý život (nervózní).
Ale v životě každé buňky, většinu časutakový stav zůstává, kterému se říká mezifáze. Toto je období přípravy na rozdělení zralé, zformované buňky, které trvá až 90% času celého procesu.
Biologický význam této fáze je v akumulaciživiny, RNA a proteiny, syntéza molekul DNA. Po dělení by každá dceřiná buňka měla dostávat přesně stejné množství organel, látek a genetického materiálu jako v matce. K tomu musí existovat zdvojnásobení všech stávajících struktur, včetně řetězců DNA.
Obecně platí, že interfáze probíhá ve třech fázích:
- presyntetický;
- syntetický;
- postsyntetický.
Výsledek: akumulace živin, energie a molekul DNA pro další procesy dělení. Tato fáze je tedy pouze začátkem reprodukce buňky v budoucnosti.
Prophase
V této fázi probíhají následující hlavní procesy:
- jaderný obal se rozpustí;
- nukleoly zmizí (rozpustí se);
- chromozomy se stanou viditelnými pod mikroskopem v důsledku zkroucení (spiralizace) struktury;
- centrioly se rozcházejí s póly buňky, táhnou se a tvoří dělící vřeteno.
V této fázi se reprodukce zvířecích buněk neliší od reprodukce všech ostatních.
Metafáze
Tato fáze je poměrně krátká, jen asi 10minut. Jeho základem je, že chromatidy jsou uspořádány podél rovníku buňky. Štěpná vřetenová vlákna s jedním koncem přiléhají k centriolu na pólu buňky a druhým k centromere každého chromatidu. Genetické struktury nejsou téměř navzájem propojeny, a proto jsou snadno připraveny k odpojení.
Anafáze
Nejkratší fáze v celém mitotickém cyklu.Doba trvání je asi 3 minuty. Během tohoto období každý chromatid jde ke svému vlastnímu pólu buňky a dokončí chybějící polovinu pro sebe, čímž se změní na normální strukturu chromozomu.
Tato formace však vyžaduje speciální enzym - telomerázu. Byla to jeho akumulace, která se odehrála v mezifáze.
Telophase
Každý pól buňky má svůj vlastnígenetický úplný materiál, který se uzavírá v jaderném obalu a vytváří jádro. Objeví se nukleoly. Celý proces trvá přibližně 30 minut. To znamená docela dlouho. Je to proto, že tvorba jader a jaderného obalu vyžaduje vysoké náklady na energii a také dostupnost stavebního materiálu - živin (bílkoviny, sacharidy, enzymy, tuky, aminokyseliny).
Cytokineze
Tento proces završuje celý mitotický cyklus.Protoplazma je rozdělena striktně na polovinu společně s organelami a každá dcera dostává přesně stejné množství jako její sestra. Poté se v buňce vytvoří proteinové zúžení (aktinové povahy), které vytlačí strukturu napříč a rozdělí ji na dvě stejné, ale menší velikosti, ve srovnání s mateřskými buňkami.
V této fázi existují určité rozdíly mezi zvířaty.buňky z toho, jak se rostlinná buňka reprodukuje. Faktem je, že v rostlinných strukturách je méně bílkovin a vůbec neexistuje žádný aktin. Proto se uprostřed netvoří zúžení, ale přepážka, na obou stranách které je uložena celulóza. To dává rostlinné buněčné tuhosti a tvoří lešení ve formě buněčné stěny.
Růst a reprodukce buněk pak jde cestou normálního životního cyklu: specializace, tvorba tkáně, pak orgány, aktivní práce a dělení nebo smrt.
Pohlavní buňky a jejich reprodukce
Odpověď je na otázku, jak se buňka reprodukujelze zadat při určování, který z nich. Koneckonců procesy mitózy, které jsme zvažovali, jsou charakteristické pouze pro somatické struktury. Zatímco pohlavní buňky se množí trochu jiným způsobem, nebo spíše meiózou.
Tento proces je základem takového životafunguje u zvířat, jako je gametogeneze, tedy sexuální reprodukce. K vývoji zárodečných buněk dochází v mnoha fázích. Meióza je proto ještě složitější a prostornější rozdělení než mitóza.
U rostlinných buněk je základem meiózasporogeneze, tedy tvorba zárodečných buněk. Hlavní biologická role meiózy pro všechny organismy spočívá v tom, že se v jejím důsledku vytvoří čtyři haploidní (s poloviční nebo jedinou sadou chromozomů) pohlavní buňky. K čemu? Za účelem oplodnění (fúze mužských a ženských zárodečných buněk) k obnovení diploidie v novém zygotu (budoucí embryo). To dává genetickou rozmanitost organismům, vede ke kombinaci genů, vzniku a konsolidaci nových vlastností.
Struktura procesu meiózy
V meióze existují dvě hlavní divize:redukce a rovnice. Každá z nich zahrnuje všechny stejné fáze jako mitóza: profázu, metafázi, anafázi a telofázu. Podívejme se na každou z nich blíže.
Redukční dělení
Závěr: z jedné diploidní buňky se vytvoří dvě haploidní buňky s poloviční sadou chromozomů. Fáze:
- profáze I;
- metafáze I;
- anafáze I;
- telofáze I.
V každé z fází všechny stejnétransformace, jako v odpovídajících stádiích mitózy. Stále však existuje jeden rozdíl: ke zdvojnásobení DNA během mezifáze nedochází, dělí se pouze na polovinu, a to je vše. Proto se do každé dceřiné buňky dostává pouze polovina genetické informace. Toto je počáteční reprodukce zvířecích buněk i rostlinných buněk souvisejících se sexem.
Rovnocenné rozdělení
Druhé rozdělení meiózy, v důsledku čehožz každé předchozí se vytvoří další dvě buňky. Nyní již existují čtyři identické haploidní analogy, které se stávají reprodukčními buňkami zvířat nebo rostlin. Fáze rovnicového dělení: profáze II, metafáze II, anafáze II, telofáze II.
Tedy otázka, jakbuňka má poměrně složitou a prostornou odpověď. Koneckonců, tyto procesy, stejně jako všechny ostatní, které se vyskytují u živých bytostí, jsou velmi jemné a skládají se z mnoha fází.
