O živých organismech je známo, že dýchají,živit se, množit se a umírat, to je jejich biologická funkce. Ale jak se to všechno děje? Kvůli cihlám - buňkám, které také dýchají, krmí se, umírají a množí se. Ale jak se to stalo?
O struktuře buněk
Dům je vyroben z cihel, bloků nebo kulatiny.Tělo lze tedy rozdělit na elementární jednotky - buňky. Skládá se z nich celá škála živých bytostí, rozdíl spočívá pouze v jejich počtu a typech. Skládají se ze svalů, kostní tkáně, kůže, všech vnitřních orgánů - liší se natolik svým účelem. Ale bez ohledu na to, jaké funkce tato buňka vykonává, jsou všechny uspořádány přibližně stejným způsobem. Za prvé, každá „cihla“ má skořápku a cytoplazmu, v níž jsou umístěny organely. Některé buňky nemají jádro, říká se jim prokaryotické, ale všechny více či méně vyvinuté organismy se skládají z eukaryotických, které mají jádro, ve kterém je uložena genetická informace.
Organely umístěné v cytoplazměrůznorodé a zajímavé, plní důležité funkce. V buňkách živočišného původu je izolováno endoplazmatické retikulum, ribozomy, mitochondrie, Golgiho komplex, centrioly, lysozomy a motorické prvky. S jejich pomocí probíhají všechny procesy, které zajišťují fungování těla.
Životně důležitá aktivita buněk
Jak již bylo zmíněno, vše živé se živí, dýchá,množí se a umírá. Toto tvrzení platí jak pro celé organismy, tj. Lidi, zvířata, rostliny atd., Tak pro buňky. Je to úžasné, ale každá „cihla“ má svůj vlastní život. Na úkor svých organel přijímá a zpracovává živiny, kyslík a odstraňuje veškerý přebytek venku. Samotná cytoplazma a endoplazmatické retikulum plní transportní funkci, mitochondrie jsou mimo jiné odpovědné za dýchání a za dodávání energie. Golgiho komplex se zabývá akumulací a odstraňováním buněčných odpadních produktů. Zbytek organel je také zapojen do složitých procesů. A v určité fázi svého životního cyklu se buňka začíná dělit, to znamená, že probíhá proces reprodukce. Stojí za to zvážit podrobněji.
Proces dělení buněk
Reprodukce je jednou z fází vývoje životaorganismus. Totéž platí pro buňky. V určité fázi svého životního cyklu vstupují do stavu, kdy jsou připraveni se rozmnožovat. Prokaryotické buňky se jednoduše rozdělí na dvě části, protáhnou se a poté vytvoří přepážku. Tento proces je jednoduchý a téměř úplně studovaný na příkladu bakterií ve tvaru tyčinky.
S eukaryotickými buňkami je všechno tak nějakobtížnější. Reprodukují se třemi různými způsoby, které se nazývají amitóza, mitóza a meióza. Každá z těchto cest má své vlastní charakteristiky, je vlastní určitému typu buněk. Amitóza
Někdy se přímé dělení rozlišuje jako odrůdamitóza však někteří vědci považují za samostatný mechanismus. Tento proces je vzácný i ve starých buňkách. Dále bude zvážena meióza a její fáze, proces mitózy a podobnosti a rozdíly těchto metod. Ve srovnání s jednoduchým rozdělením jsou složitější a dokonalejší. To platí zejména pro redukční dělení, takže charakteristiky meiotických fází budou nejpodrobnější.
Centrioly hrají důležitou roli v dělení buněk -speciální organely, obvykle umístěné v blízkosti komplexu Golgi. Každá taková struktura se skládá z 27 mikrotubulů, seskupených do tří. Celá konstrukce je válcová. Centrioly se přímo podílejí na tvorbě vřetene buněčného dělení v procesu nepřímého dělení, o kterém bude pojednáno níže.
Mitóza
Životnost buněkse liší. Někteří žijí několik dní a jiní mohou být přičítáni játrům, protože k jejich úplné změně dochází velmi zřídka. A prakticky všechny tyto buňky se množí mitózou. U většiny z nich uplyne mezi obdobími dělení v průměru 10–24 hodin. Samotná mitóza trvá krátkou dobu - u zvířat přibližně 0,5–1
Význam tohoto typu rozdělení je velký - tento procespomáhá růst a regenerovat tkáně, díky čemuž dochází k vývoji celého organismu. Kromě toho je bezpohlavní reprodukcí mitóza. A ještě jedna funkce je přesunout buňky a nahradit ty, které již zastaraly. Proto je mylné se domnívat, že vzhledem ke skutečnosti, že stádia meiózy jsou složitější, je její role mnohem vyšší. Oba tyto procesy plní různé funkce a jsou svým způsobem důležité a nenahraditelné.
Mitóza se skládá z několika fází, které se liší vjeho morfologické rysy. Stav, ve kterém je buňka připravena k nepřímému dělení, se nazývá mezifáze a samotný proces je rozdělen do 5 dalších fází, které je třeba zvážit podrobněji.
Fáze mitózy
Buňka je v mezifázi a připravuje se na rozdělení:dochází k syntéze DNA a proteinů. Tato fáze je rozdělena na několik dalších, během nichž dochází k růstu celé struktury a duplikaci chromozomů. Buňka zůstává v tomto stavu po dobu až 90% celého jejího životního cyklu.
Zbývajících 10% je obsazeno samotnou divizí,rozdělena do 5 fází. Během mitózy rostlinných buněk se také uvolňuje preprofáza, která ve všech ostatních případech chybí. Probíhá tvorba nových struktur, jádro se přesouvá do středu. Je vytvořena předfázová páska, která označuje navrhované místo budoucí divize.
Ve všech ostatních buňkách proces mitózy probíhá následovně:
stůl 1
| Pseudonym | Charakteristiky |
| Prophase | Velikost jádra se zvětšuje, jeho chromozomyspirálovat, stát se viditelným pod mikroskopem. V cytoplazmě je vytvořeno štěpné vřeteno. Často dochází k rozpadu jádra, ale ne vždy k tomu dojde. Obsah genetického materiálu v buňce zůstává nezměněn. |
| Prometafáze | Jaderná membrána se rozpadá. Chromozomy se začínají aktivně, ale nepravidelně pohybovat. Nakonec všichni přijdou do roviny metafázové desky. Tato fáze trvá až 20 minut. |
| Metafáze | Chromozomy se seřadí podél rovníkového poledělící rovinu vřetena přibližně ve stejné vzdálenosti od obou pólů. Počet mikrotubulů, které udržují celou strukturu ve stabilním stavu, dosahuje maxima. Sesterské chromatidy se navzájem odpuzují a udržují spojení pouze v centromere. |
| Anafáze | Nejkratší fáze.Chromatidy se oddělují a navzájem se odpuzují směrem k nejbližším pólům. Tento proces je někdy izolován samostatně a nazývá se anafáze A. Následně se štěpí samotné póly štěpení. V buňkách některých prvoků se vřeteno dělení prodlužuje až 15krát. A tato podskupina se nazývá anafáze B. Trvání a sled procesů v této fázi jsou proměnlivé. |
| Telophase | Po skončení odchylky k opačnémupóly chromatidů se zastaví. Dochází k dekondenzaci chromozomů, to znamená k jejich zvětšení. Začíná rekonstrukce jaderných membrán budoucích dceřiných buněk. Vřetenové mikrotubuly zmizí. Vytvoří se jádra, obnoví se syntéza RNA. |
Po dokončení rozdělení genetické informacedochází k cytokinéze nebo cytotomii. Tento termín znamená tvorbu těl dceřiných buněk z těla matky. V tomto případě jsou organely zpravidla rozděleny na polovinu, i když jsou možné výjimky, vytvoří se septum. Cytokineze není izolována v samostatné fázi, zpravidla s ohledem na ni v telofáze.
Nejzajímavější procesy tedy zahrnují chromozomy nesoucí genetickou informaci. Co jsou zač a proč jsou tak důležité?
O chromozomech
Bez náznaku genetiky, lidivěděl, že mnoho vlastností potomků závisí na rodičích. S rozvojem biologie bylo zřejmé, že informace o konkrétním organismu jsou uloženy v každé buňce a část z nich je předávána dalším generacím.
Na konci 19. století byly objeveny chromozomy - struktury skládající se z dlouhé
Struktura chromozomů v okamžiku, kdy jsou jasněviditelné, poměrně jednoduché - jsou to dvě chromatidy spojené uprostřed centromérou. Jedná se o specifickou nukleotidovou sekvenci a hraje důležitou roli v procesu množení buněk. Nakonec je chromozom navenek v profázi a metafázi, když je nejlépe vidět, připomíná písmeno X.
V roce 1900 byly objeveny Mendelovy zákony,popisující principy přenosu dědičných znaků. Pak se konečně ukázalo, že chromozomy jsou přesně to, s čím se přenáší genetická informace. V budoucnu vědci provedli řadu experimentů, aby to dokázali. A pak předmětem studia byl vliv, který na ně má buněčné dělení.
Redukční dělení buněk
Na rozdíl od mitózy tento mechanismus končívede k tvorbě dvou buněk se sadou chromozomů 2krát méně než originál. Proces meiózy tedy slouží jako přechod z diploidní fáze do haploidní fáze a na prvním místě
Meióza a její fáze byly studovány tak slavnými vědci,jako V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Beljajev a další. Studium tohoto procesu v buňkách rostlin i zvířat pokračuje dodnes - je tak složité. Zpočátku byl tento proces považován za variantu mitózy, ale téměř okamžitě po jeho objevení byl přesto identifikován jako samostatný mechanismus. Vlastnosti meiózy a její teoretický význam poprvé adekvátně popsal August Weissmann již v roce 1887. Od té doby studium procesu redukčního dělení velmi pokročilo, ale vyvozené závěry ještě nebyly vyvráceny.
Meióza by neměla být zaměňována s gametogenezí, i když obojítyto procesy spolu úzce souvisejí. Oba mechanismy se podílejí na tvorbě zárodečných buněk, ale existuje mezi nimi řada vážných rozdílů. Meióza se vyskytuje ve dvou fázích dělení, z nichž každá se skládá ze 4 hlavních fází, je mezi nimi krátká přestávka. Trvání celého procesu závisí na množství DNA v jádře a struktuře chromozomální organizace. Obecně je ve srovnání s mitózou mnohem delší.
Mimochodem, jeden z hlavních důvodů pro významnédruhová rozmanitost je přesně meióza. Sada chromozomů je rozdělena na dvě části v důsledku redukčního dělení, takže se objevují nové kombinace genů, které primárně potenciálně zvyšují adaptabilitu a adaptabilitu organismů, v důsledku čehož dostávají určité sady vlastností a vlastností.
Fáze meiózy
Jak již bylo zmíněno, redukční celadělení je obvykle rozděleno do dvou fází. Každá z těchto fází je dále rozdělena na 4. A první fáze meiózy - profáze I je zase rozdělena na 5 dalších samostatných fází. Jak studium tohoto procesu pokračuje, lze v budoucnu rozlišit další. Nyní se rozlišují následující fáze meiózy:
tabulka 2
| Pseudonym | Charakteristiky |
| První divize (redukce) | |
Prophase I | |
| leptoten | Jiným způsobem se této fázi říká fáze jemných vláken. Chromozomy vypadají pod mikroskopem jako zamotaná koule. Někdy je proleptothen izolován, když je stále těžké vidět jednotlivá vlákna. |
| zygoten | Fáze slučování vláken.Homologní, tj. Navzájem podobné v morfologii a geneticky, se páry chromozomů spojují. V procesu fúze, to znamená, že se tvoří konjugace, bivalenty nebo tetrady. Toto je název pro poměrně stabilní komplexy párů chromozomů. |
| pachyten | Fáze silného vlákna.V této fázi dochází ke spirální chromozomům a dokončení replikace DNA, k tvorbě chiasmat - styčných bodů jednotlivých částí chromozomů - chromatidů. Probíhá proces přechodu. Chromozomy se protínají a vyměňují si některé kousky genetické informace. |
| diplotena | Také se nazývá fáze dvojitého vlákna. Homologické chromozomy v bivalencích se navzájem odpuzují a zůstávají spojeny pouze v chiasmatech. |
| diakinéza | V této fázi se bivalenty rozcházejí na periferii jádra. |
| Metafáze I | Plášť jádra je zničen, je vytvořeno štěpné vřeteno. Bivalenty se pohybují do středu buňky a seřadí se podél rovníkové roviny. |
| Anafáze I. | Bivalenty se rozpadají, poté se každý chromozom z páru přesune k nejbližšímu pólu buňky. Nedochází k separaci na chromatidy. |
| Telophase I. | Proces divergence chromozomů končí.Jsou vytvořena samostatná jádra dceřiných buněk, každé s haploidní sadou. Chromozomy jsou despiralizovány, je vytvořen jaderný obal. Někdy je pozorována cytokineze, tj. Rozdělení samotného buněčného těla. |
| Druhá divize (rovnice) | |
| Prophase II | Dochází ke kondenzaci chromozomů, buněčné centrum se dělí. Jaderný obal je zničen. Vytvoří se štěpné vřeteno, kolmé na první. |
| Metafáze II | V každé z dceřiných buněk se chromozomy seřadí podél rovníku. Každá z nich se skládá ze dvou chromatidů. |
| Anafáze II | Každý chromozom je rozdělen na chromatidy. Tyto části se rozcházejí na opačné póly. |
| Telophase II | Výsledné jednochromatidové chromozomy jsou despiralizovány. Je vytvořen jaderný obal. |
Je tedy zřejmé, že fáze meiotického dělení jsou mnohem složitější než proces mitózy. Jak však již bylo zmíněno, to nesnižuje biologickou roli nepřímého štěpení, protože plní různé funkce.
Mimochodem, meióza a její fáze jsou pozorovány vnějaké prvoky. Zpravidla však zahrnuje pouze jednu divizi. Předpokládá se, že tato jednostupňová forma se později vyvinula do moderní dvoustupňové formy.
Rozdíly a podobnosti mezi mitózou a meiózou
Na první pohled se zdá, že rozdíly mezi těmito dvěmaprocesy jsou zřejmé, protože se jedná o zcela odlišné mechanismy. Po hlubší analýze se však ukázalo, že rozdíly mezi mitózou a meiózou nejsou tak globální, nakonec vedou k tvorbě nových buněk.
Nejprve stojí za to mluvit o tom, co mají tyto mechanismy společné. Ve skutečnosti existují jen dvě náhody: ve stejné posloupnosti fází a také ve skutečnosti
Rozdíly jsou mnohem větší.Nejprve se mitóza vyskytuje v somatických buňkách, zatímco meióza je úzce spojena s tvorbou zárodečných buněk a sporogenezí. V samotných fázích se procesy úplně neshodují. Například k přechodu v mitóze dochází během mezifáze, a dokonce ne vždy. Ve druhém případě tento proces odpovídá za anafázu meiózy. Rekombinace genů v nepřímém dělení se obvykle neprovádí, což znamená, že nehraje žádnou roli v evolučním vývoji organismu a udržování vnitrodruhové rozmanitosti. Počet buněk, které jsou výsledkem mitózy, jsou dva a jsou geneticky identické s mateřskými a mají diploidní sadu chromozomů. Během redukčního dělení je vše jinak. Výsledkem meiózy jsou 4 haploidní buňky, které se liší od mateřských. Kromě toho se oba mechanismy významně liší v délce trvání, což je dáno nejen rozdílem v počtu kroků štěpení, ale také trváním každé z těchto fází. Například první profáza meiózy trvá mnohem déle, protože v tuto chvíli dochází ke konjugaci chromozomů a křížení. Proto je navíc rozdělen do několika fází.
Obecně platí, že podobnosti mezi mitózou a meiózoupoměrně nevýznamné ve srovnání s jejich vzájemnými odlišnostmi. Zmást tyto procesy je téměř nemožné. Proto je nyní dokonce poněkud překvapivé, že redukční dělení bylo dříve považováno za typ mitózy.
Důsledky meiózy
Jak již bylo zmíněno, po skončení procesuredukčním dělením se místo mateřské buňky s diploidní sadou chromozomů vytvoří čtyři haploidní. A když mluvíme o rozdílech mezi mitózou a meiózou, je to nejvýznamnější. K obnovení požadovaného množství, pokud jde o zárodečné buňky, dochází po oplodnění. S každou novou generací tedy nedochází ke zdvojnásobení počtu chromozomů.
Navíc během meiózyrekombinace genů. V procesu reprodukce to vede k zachování vnitrodruhové rozmanitosti. Skutečnost, že i sourozenci se někdy navzájem velmi liší, je tedy přesně výsledkem meiózy.
Mimochodem, sterilita některých hybridů vsvět zvířat je také problémem redukčního dělení. Faktem je, že chromozomy rodičů patřících k různým druhům nemohou vstoupit do konjugace, což znamená, že je nemožné vytvořit plnohodnotné životaschopné zárodečné buňky. Je to tedy meióza, která je základem evolučního vývoje zvířat, rostlin a jiných organismů.
