Elävien organismien tiedetään hengittävän,ruokkivat, lisääntyvät ja kuolevat, tämä on heidän biologinen tehtävänsä. Mutta miten tämä kaikki tapahtuu? Tiilet - solut, jotka myös hengittävät, ruokkivat, kuolevat ja lisääntyvät. Mutta miten tämä tapahtuu?
Tietoja solujen rakenteesta
Talo on valmistettu tiilistä, lohkoista tai tukkeista.Joten keho voidaan jakaa alkeisyksiköihin - soluihin. Elävien olentojen moninaisuus koostuu niistä, ero on vain niiden lukumäärässä ja tyypissä. Ne koostuvat lihaksista, luukudoksesta, ihosta, kaikista sisäelimistä - ne eroavat toisistaan niin paljon tarkoituksessaan. Mutta riippumatta siitä, mitä toimintoja tämä tai tuo solu suorittaa, ne kaikki on järjestetty suunnilleen samalla tavalla. Ensinnäkin kaikilla "tiileillä" on kuori ja sytoplasma, jossa organellit sijaitsevat. Joillakin soluilla ei ole ydintä, niitä kutsutaan prokaryooteiksi, mutta kaikki enemmän tai vähemmän kehittyneet organismit koostuvat eukaryooteista, joilla on ydin, johon geneettinen informaatio on tallennettu.
Sytoplasmassa sijaitsevat organellitmonipuolinen ja mielenkiintoinen, he suorittavat tärkeitä tehtäviä. Eläinperäisissä soluissa eristetään endoplasminen retikulumi, ribosomit, mitokondriot, Golgi-kompleksi, centriolit, lysosomit ja motoriset elementit. Niiden avulla tapahtuu kaikki prosessit, jotka varmistavat kehon toiminnan.
Solujen elintoiminta
Kuten jo mainittiin, kaikki elävät olennot ruokkivat, hengittävät,moninkertaistuu ja kuolee. Tämä toteamus pätee sekä kokonaisiin organismeihin eli ihmisiin, eläimiin, kasveihin jne. Että soluihin. Yllättäen jokaisella tiilellä on oma elämänsä. Organelliensa kustannuksella hän vastaanottaa ja prosessoi ravinteita, happea ja poistaa kaiken ylimääräisen ulkopuolella. Itse sytoplasma ja endoplasminen verkkokalvo suorittavat kuljetusfunktion, mitokondriot ovat vastuussa muun muassa hengityksestä sekä energian tarjoamisesta. Golgi-kompleksi käsittelee solujätteiden kertymistä ja poistamista. Muut organellit ovat myös mukana monimutkaisissa prosesseissa. Ja tietyssä elinkaaren vaiheessa solu alkaa jakautua, toisin sanoen lisääntymisprosessi tapahtuu. On syytä tarkastella tarkemmin.
Solujen jakautumisprosessi
Lisääntyminen on yksi elämisen kehityksen vaiheistaorganismi. Sama koskee soluja. Elinkaarensa tietyssä vaiheessa he siirtyvät tilaan, jossa he ovat valmiita lisääntymään. Prokaryoottiset solut yksinkertaisesti jakautuvat kahteen osaan, pitenevät ja muodostavat sitten väliseinän. Tämä prosessi on yksinkertainen ja tutkittu melkein kokonaan sauvanmuotoisten bakteerien esimerkillä.
Eukaryoottisoluilla kaikki on jonkin verranvaikeampaa. Ne lisääntyvät kolmella eri tavalla, joita kutsutaan amitoosiksi, mitoosiksi ja meioosiksi. Jokaisella näistä poluista on omat ominaisuutensa, se on luontainen tietyntyyppisille soluille. Amitoosi
Joskus suora jakautuminen erotetaan lajikkeenamitoosi, mutta jotkut tutkijat pitävät tätä erillisenä mekanismina. Tämä prosessi on harvinainen jopa vanhoissa soluissa. Lisäksi otetaan huomioon meioosi ja sen vaiheet, mitoosiprosessi sekä näiden menetelmien yhtäläisyydet ja erot. Yksinkertaiseen jakamiseen verrattuna ne ovat monimutkaisempia ja täydellisempiä. Tämä pätee erityisesti pelkistysjakautumiseen, joten meioosin vaiheiden ominaisuudet ovat yksityiskohtaisimmat.
Centrioleilla on tärkeä rooli solujen jakautumisessa -erityiset organellit, jotka yleensä sijaitsevat lähellä Golgi-kompleksia. Jokainen tällainen rakenne koostuu 27 mikrotubuluksesta, ryhmiteltyinä kolmeen. Koko rakenne on sylinterimäinen. Centriolit osallistuvat suoraan solunjakautumiskaran muodostumiseen epäsuoran jakautumisen prosessissa, jota käsitellään jäljempänä.
Mitoosi
Solun käyttöikäeroaa. Jotkut elävät muutaman päivän, ja jotkut voidaan katsoa johtuvan pitkästä maksasta, koska niiden täydellinen muutos tapahtuu hyvin harvoin. Ja käytännössä kaikki nämä solut lisääntyvät mitoosin kautta. Useimmille heistä kuluu keskimäärin 10-24 tuntia jakojaksojen välillä. Mitoosi itsessään vie lyhyen ajan - eläimillä noin 0,5-1
Tämän tyyppisen jaon merkitys on suuri - tämä prosessiauttaa kasvamaan ja uudistamaan kudoksia, minkä vuoksi koko organismi kehittyy. Lisäksi mitoosi on perusta lisääntymiselle. Ja vielä yksi tehtävä on siirtää soluja ja korvata jo vanhentuneet solut. Siksi on väärin uskoa, että koska meioosin vaiheet ovat monimutkaisempia, sen rooli on paljon suurempi. Molemmat prosessit suorittavat erilaisia toimintoja ja ovat omalla tavallaan tärkeitä ja korvaamattomia.
Mitoosi koostuu useista vaiheista, jotka eroavat toisistaansen morfologiset piirteet. Tilaa, jossa solu on valmis epäsuoraan jakamiseen, kutsutaan välivaiheeksi, ja itse prosessi on jaettu vielä viiteen vaiheeseen, joita on tarkasteltava tarkemmin.
Mitoosin vaiheet
Vaiheessa ollessaan solu valmistautuu jakautumiseen:DNA: n ja proteiinien synteesi tapahtuu. Tämä vaihe on jaettu useisiin muihin, joiden aikana tapahtuu koko rakenteen kasvu ja kromosomien päällekkäisyys. Solu pysyy tässä tilassa jopa 90% koko elinkaaresta.
Loput 10% on divisioonan omistuksessa,jaettu 5 vaiheeseen. Kasvisolujen mitoosin aikana vapautuu myös preprofaasi, joka puuttuu kaikissa muissa tapauksissa. Uusien rakenteiden muodostuminen tapahtuu, ydin siirtyy keskelle. Muodostuu esivaihenauha, joka merkitsee tulevan jaon ehdotettua paikkaa.
Kaikissa muissa soluissa mitoosiprosessi etenee seuraavasti:
pöytä 1
| Taiteilijanimi | ominaisuus |
| prophase | Ytimen koko kasvaa, kromosomit siinäkierre, tulee näkyviin mikroskoopilla. Sytoplasmaan muodostuu fissiokara. Nucleolus-hajoamista tapahtuu usein, mutta näin ei aina tapahdu. Geenimateriaalin sisältö solussa pysyy muuttumattomana. |
| Prometafas | Ydinkalvo hajoaa. Kromosomit alkavat liikkua aktiivisesti, mutta epätasaisesti. Viime kädessä ne kaikki tulevat metafaasilevyn tasolle. Tämä vaihe kestää jopa 20 minuuttia. |
| Metaphase | Kromosomit rivissä pitkin päiväntasaajaajakamalla karataso suunnilleen samalla etäisyydellä molemmista navoista. Mikrotubulusten määrä, jotka pitävät koko rakenteen vakaana, saavuttaa maksimin. Sisarkromatidit hylkäävät toisiaan pitäen yhteyden vain sentromeerissä. |
| Anaphase | Lyhin vaihe.Kromididit erottuvat ja hylkäävät toisiaan kohti lähimpiä pylväitä. Tämä prosessi on joskus eristetty erikseen ja sitä kutsutaan anafaasiksi A. Tämän jälkeen fissiopylväät itse eroavat toisistaan. Joidenkin alkueläinten soluissa jakautumiskaran pituus kasvaa jopa 15 kertaa. Ja tätä alaosaa kutsutaan anafaasiksi B. Prosessien kesto ja järjestys tässä vaiheessa vaihtelevat. |
| Telophase | Lopun jälkeen päinvastaiseen suuntaankromatidien navat pysähtyvät. Kromosomien dekondensaatio tapahtuu, eli niiden koko kasvaa. Tulevien tytärsolujen ydinkalvojen jälleenrakentaminen alkaa. Karan mikrotubulukset häviävät. Ytimiä muodostuu, RNA-synteesi jatkuu. |
Geneettisen tiedon jakamisen päätyttyäsytokineesi tai sytotomia tapahtuu. Tämä termi tarkoittaa tytärsolujen elinten muodostumista äidin kehosta. Tässä tapauksessa organellit jaetaan pääsääntöisesti kahtia, vaikka poikkeukset ovat mahdollisia, muodostuu väliseinä. Sytokineesiä ei yleensä eristetä erillisessä vaiheessa, kun otetaan huomioon se telofaasissa.
Joten mielenkiintoisimmat prosessit sisältävät kromosomeja, jotka kuljettavat geneettistä tietoa. Mitä ne ovat ja miksi ne ovat niin tärkeitä?
Tietoja kromosomeista
Ihmiset, joilla ei vielä ole aavistustakaan genetiikastatiesi, että monet jälkeläisten ominaisuudet riippuvat vanhemmista. Biologian kehittyessä kävi ilmeiseksi, että tietoa tietystä organismista varastoidaan kussakin solussa ja osa siitä välitetään tuleville sukupolville.
1800-luvun lopulla löydettiin kromosomeja - rakenteet koostuvat pitkistä
Kromosomien rakenne sillä hetkellä, kun ne ovat selvästinäkyvä, melko yksinkertainen - ne ovat kaksi kromatidia, jotka on yhdistetty keskeltä sentromeerillä. Se on spesifinen nukleotidisekvenssi ja sillä on tärkeä rooli solujen lisääntymisprosessissa. Viime kädessä kromosomi ulkoisesti profaasissa ja metafaasissa, kun se voidaan parhaiten nähdä, muistuttaa X-kirjainta.
Vuonna 1900 löydettiin Mendelin lait,kuvataan perinnöllisten piirteiden siirtämisen periaatteet. Sitten kävi lopulta selväksi, että kromosomit ovat juuri sitä, mitä geneettinen tieto välitetään. Tulevaisuudessa tutkijat ovat tehneet useita kokeita tämän todistamiseksi. Ja sitten tutkimuksen aihe oli vaikutus, joka solujen jakautumisella on heihin.
Meioosi
Toisin kuin mitoosi, tämä mekanismi päätyyjohtaa kahden solun muodostumiseen, jossa kromosomien joukko on 2 kertaa pienempi kuin alkuperäisessä. Täten meioosiprosessi toimii siirtymänä diploidifaasista haploidifaasiin ja ensinnäkin
Meioosia ja sen vaiheita tutkivat niin kuuluisat tutkijat,kuten V.Fleming, E.Strasburgrer, V.I.Belyaev ja muut. Tämän prosessin tutkiminen sekä kasvien että eläinten soluissa jatkuu tähän päivään asti - se on niin monimutkaista. Aluksi tätä prosessia pidettiin mitoosimuunnoksena, mutta melkein heti sen löytämisen jälkeen se tunnistettiin kuitenkin erillisenä mekanismina. Meioosin ominaisuudet ja sen teoreettinen merkitys kuvattiin ensimmäisen kerran riittävästi August Weissmannin kanssa jo vuonna 1887. Siitä lähtien tutkimus pelkistysjaon prosessista on edennyt huomattavasti, mutta tehtyjä johtopäätöksiä ei ole vielä kumottu.
Meioosia ei pidä sekoittaa gametogeneesiin, vaikka molemmatnämä prosessit liittyvät läheisesti toisiinsa. Molemmat mekanismit osallistuvat sukusolujen muodostumiseen, mutta niiden välillä on useita vakavia eroja. Meioosi tapahtuu kahdessa jakautumisvaiheessa, joista jokainen koostuu 4 päävaiheesta, niiden välillä on lyhyt tauko. Koko prosessin kesto riippuu DNA: n määrästä ytimessä ja kromosomaalisen organisaation rakenteesta. Yleensä se on paljon pidempi kuin mitoosi.
Muuten, yksi tärkeimmistä syistä merkittäväänlajien monimuotoisuus on juuri meioosi. Kromosomiryhmä jaetaan kahteen osaan pelkistyksen jakautumisen seurauksena, jolloin syntyy uusia geenikombinaatioita, jotka ensisijaisesti lisäävät organismien sopeutumiskykyä ja sopeutumiskykyä, minkä seurauksena ne saavat tiettyjä ominaisuuksia ja ominaisuuksia.
Meioosin vaiheet
Kuten jo mainittiin, pelkistyssolujako on perinteisesti jaettu kahteen vaiheeseen. Jokainen näistä vaiheista on jaettu edelleen neljään. Ja meioosin ensimmäinen vaihe - propaasi I puolestaan jaetaan edelleen viiteen erilliseen vaiheeseen. Tämän prosessin tutkimuksen jatkuessa muita voidaan erottaa tulevaisuudessa. Nyt erotetaan seuraavat meioosin vaiheet:
taulukko 2
| Taiteilijanimi | ominaisuus |
| Ensimmäinen divisioona (vähennys) | |
Vaihe I | |
| leptoteeni | Toisella tavalla tätä vaihetta kutsutaan hienojen filamenttien vaiheeksi. Kromosomit näyttävät sotkeutuvalta pallolta mikroskoopin alla. Joskus proleptoteeni on eristetty, kun yksittäisiä säikeitä on vielä vaikea nähdä. |
| tsygoteeni | Lankojen yhdistämisen vaihe.Homologiset eli morfologisesti ja geneettisesti samanlaiset kromosomiparit sulautuvat. Fuusioprosessissa eli konjugaatiossa muodostuu bivalentteja tai tetradejä. Tämä on nimi melko stabiileille kromosomiparikomplekseille. |
| pachytene | Paksu hehkulangan vaihe.Tässä vaiheessa kromosomit ovat spiraaloitu ja DNA-replikaatio on saatu päätökseen, muodostuvat chiasmat - kromosomien yksittäisten osien - kromatidien - kosketuspisteet. Ylitys tapahtuu. Kromosomit leikkaavat ja vaihtavat joitain geneettisiä tietoja. |
| diplotena | Kutsutaan myös kaksisäikeiseksi vaiheeksi. Bivalenttien homologiset kromosomit karkottavat toisiaan ja pysyvät yhteydessä vain chiasmatassa. |
| diakineesi | Tässä vaiheessa bivalentit eroavat ytimen kehältä. |
| Metafaasi I | Ytimen kuori tuhoutuu, muodostuu fissiokara. Bivalentit siirtyvät solun keskelle ja asettuvat riviin ekvatoriaalitasoa pitkin. |
| Anafaasi I | Bivalentit hajoavat, minkä jälkeen kukin parin kromosomi siirtyy lähimpään solupylvääseen. Erotusta kromatideihin ei tapahdu. |
| I vaihe | Kromosomien divergenssiprosessi päättyy.Muodostetaan erilliset tytärsolujen ytimet, joista jokaisella on haploidijoukko. Kromosomit haihdutetaan, muodostuu ydinkuori. Joskus havaitaan sytokineesi, toisin sanoen itse solurungon jakautuminen. |
| Toinen jako (yhtälö) | |
| Vaihe II | Kromosomien tiivistyminen tapahtuu, solukeskus jakautuu. Ydinvaippa tuhoutuu. Muodostuu fissiokara, kohtisuoraan ensimmäiseen nähden. |
| Metafaasi II | Kummassakin tytärsolussa kromosomit ovat linjassa päiväntasaajan varrella. Kukin niistä koostuu kahdesta kromatidista. |
| Anafaasi II | Jokainen kromosomi on jaettu kromatideihin. Nämä osat eroavat vastakkaisiin napoihin. |
| Telophase II | Tuloksena olevat yksikromatiset kromosomit despiralisoidaan. Muodostuu ydinvaippa. |
Joten on selvää, että meioottisen jakautumisen vaiheet ovat paljon monimutkaisempia kuin mitoosiprosessi. Mutta kuten jo mainittiin, tämä ei vähennä epäsuoran halkeamisen biologista roolia, koska ne suorittavat erilaisia toimintoja.
Muuten, meioosi ja sen vaiheet havaitaanjoitain yksinkertaisimmista. Se sisältää kuitenkin yleensä vain yhden jaon. Oletetaan, että tästä yksivaiheisesta muodosta kehittyi myöhemmin moderni, kaksivaiheinen muoto.
Mitoosin ja meioosin erot ja yhtäläisyydet
Ensi silmäyksellä näyttää siltä, että näiden kahden välillä on erojaprosessit ovat ilmeisiä, koska nämä ovat täysin erilaisia mekanismeja. Syvemmällä analyysillä käy kuitenkin ilmi, että mitoosin ja meioosin erot eivät ole niin globaaleja, vaan lopulta ne johtavat uusien solujen muodostumiseen.
Ensinnäkin on syytä puhua siitä, mikä näillä mekanismeilla on yhteistä. Itse asiassa on vain kaksi sattumaa: samassa vaihejärjestyksessä ja myös siinä
Eroja on paljon enemmän.Ensinnäkin mitoosia esiintyy somaattisissa soluissa, kun taas meioosi liittyy läheisesti sukusolujen muodostumiseen ja sporogeneesiin. Itse vaiheissa prosessit eivät täsmää täysin. Esimerkiksi mitoosin ylitys tapahtuu interfaasin aikana, eikä silloinkaan aina. Toisessa tapauksessa tämä prosessi selittää meioosin anafaasin. Geenien rekombinaatiota epäsuorassa jakautumisessa ei yleensä suoriteta, mikä tarkoittaa, että sillä ei ole mitään merkitystä organismin evoluutiokehityksessä ja intraspesifisen monimuotoisuuden ylläpitämisessä. Mitoosista johtuvien solujen lukumäärä on kaksi, ja ne ovat geneettisesti identtisiä äidin kanssa ja niillä on diploidinen kromosomiryhmä. Pelkistysjaon aikana kaikki on erilaista. Meioosin tuloksena on 4 haploidista solua, jotka eroavat äidin solusta. Lisäksi molemmat mekanismit eroavat toisistaan merkittävästi kestoltaan, ja tämä johtuu paitsi fissiovaiheiden lukumäärän eroista myös kunkin vaiheen kestosta. Esimerkiksi meioosin ensimmäinen profaasi kestää paljon kauemmin, koska tällä hetkellä tapahtuu kromosomien konjugoitumista ja ylittymistä. Siksi se on lisäksi jaettu useisiin vaiheisiin.
Yleensä yhtäläisyydet mitoosin ja meioosin välillämelko merkityksetön verrattuna niiden eroihin toisistaan. Näiden prosessien sekoittaminen on melkein mahdotonta. Siksi on nyt jopa jonkin verran yllättävää, että pelkistysjakoa pidettiin aiemmin eräänlaisena mitoosina.
Meioosin seuraukset
Kuten jo mainittiin, prosessin päättymisen jälkeenpelkistysjako, emosolun sijasta, jossa on diploidinen kromosomiryhmä, muodostuu neljä haploidista. Ja jos puhumme mitoosin ja meioosin eroista, tämä on merkittävin. Tarvittavan määrän palautuminen, kun kyse on sukusoluista, tapahtuu lannoituksen jälkeen. Kukin uusi sukupolvi ei siis tuplaa kromosomien määrää.
Lisäksi meioosin aikanageenien rekombinaatio. Lisääntymisprosessissa tämä johtaa lajin sisäisen monimuotoisuuden ylläpitämiseen. Joten se, että jopa sisarukset ovat joskus hyvin erilaisia toisistaan, on juuri meioosin tulos.
Muuten, joidenkin hybridien steriiliyseläinmaailma on myös ongelma pelkistyksen jakautumisesta. Tosiasia on, että eri lajeihin kuuluvien vanhempien kromosomit eivät pääse konjugoitumaan, mikä tarkoittaa, että täysimittaisten elinkelpoisten sukusolujen muodostuminen on mahdotonta. Niinpä meioosi on eläinten, kasvien ja muiden organismien evoluutiokehityksen perusta.
