On sait que les organismes vivants respirent,nourrir, multiplier et mourir, c'est leur fonction biologique. Mais comment tout cela se passe-t-il? En raison des briques - des cellules qui respirent, se nourrissent, meurent et se multiplient également. Mais comment cela se produit-il?
À propos de la structure des cellules
La maison est faite de briques, de blocs ou de rondins. Ainsi, le corps peut être divisé en unités élémentaires - les cellules. Toute la variété des êtres vivants en consiste, la différence ne réside que dans leur nombre et leurs types. Ils se composent de muscles, de tissu osseux, de peau, de tous les organes internes - tant ils diffèrent dans leur objectif. Mais quelles que soient les fonctions remplies par telle ou telle cellule, elles sont toutes disposées à peu près de la même manière. Tout d'abord, toute "brique" a une coquille et un cytoplasme contenant des organites. Certaines cellules n'ont pas de noyau, elles sont appelées procaryotes, mais tous les organismes plus ou moins développés sont constitués d'eucaryotes, qui ont un noyau dans lequel l'information génétique est stockée.
Organelles situées dans le cytoplasmevariés et intéressants, ils remplissent des fonctions importantes. Dans les cellules d'origine animale, le réticulum endoplasmique, les ribosomes, les mitochondries, le complexe de Golgi, les centrioles, les lysosomes et les éléments moteurs sont isolés. Avec leur aide, tous les processus qui assurent le fonctionnement du corps ont lieu.
Activité vitale des cellules
Comme déjà mentionné, tous les êtres vivants se nourrissent, respirent,se multiplie et meurt. Cette affirmation est vraie à la fois pour les organismes entiers, c'est-à-dire les personnes, les animaux, les plantes, etc., et pour les cellules. Étonnamment, chaque brique a sa propre vie. Au détriment de ses organites, il reçoit et transforme les nutriments, l'oxygène et enlève tout excès extérieur. Le cytoplasme lui-même et le réticulum endoplasmique remplissent une fonction de transport, les mitochondries sont responsables, entre autres, de la respiration, ainsi que de l'apport d'énergie. Le complexe de Golgi traite de l'accumulation et de l'élimination des déchets cellulaires. Le reste des organites est également impliqué dans des processus complexes. Et à un certain stade de son cycle de vie, la cellule commence à se diviser, c'est-à-dire que le processus de reproduction a lieu. Cela vaut la peine d'être examiné plus en détail.
Processus de division cellulaire
La reproduction est l'une des étapes du développement de la vieorganisme. La même chose s'applique aux cellules. À un certain stade de leur cycle de vie, ils entrent dans un état où ils sont prêts à se reproduire. Les cellules procaryotes se divisent simplement en deux, s'allongeant, puis formant un septum. Ce procédé est simple et presque entièrement étudié à l'aide de l'exemple des bactéries en forme de bâtonnet.
Avec les cellules eucaryotes, tout est un peuPlus difficile. Ils se reproduisent de trois manières différentes appelées amitose, mitose et méiose. Chacun de ces chemins a ses propres caractéristiques, il est inhérent à un certain type de cellules. Amitose
Parfois, la division directe se distingue comme une variétémitose, cependant, certains scientifiques la considèrent comme un mécanisme distinct. Ce processus est rare même dans les vieilles cellules. Ensuite, la méiose et ses phases, le processus de mitose et les similitudes et les différences de ces méthodes seront considérés. Par rapport à une simple division, ils sont plus complexes et parfaits. Ceci est particulièrement vrai de la division par réduction, de sorte que les caractéristiques des phases de méiose seront les plus détaillées.
Les centrioles jouent un rôle important dans la division cellulaire -organites spéciaux, généralement situés près du complexe de Golgi. Chacune de ces structures se compose de 27 microtubules, regroupés en trois. La structure entière est cylindrique. Les centrioles sont directement impliqués dans la formation du fuseau de division cellulaire dans le processus de division indirecte, qui sera discuté ci-dessous.
Mitose
Durée de vie cellulairediffère. Certains vivent quelques jours et certains peuvent être attribués à des foies longs, car leur changement complet se produit très rarement. Et pratiquement toutes ces cellules se multiplient par mitose. Pour la plupart d'entre eux, une moyenne de 10 à 24 heures s'écoule entre les périodes de division. La mitose elle-même prend un court laps de temps - chez les animaux environ 0,5-1
L'importance de ce type de division est grande - ce processusaide à faire croître et à régénérer les tissus, grâce auxquels le développement de tout l'organisme se produit. De plus, c'est la mitose qui sous-tend la reproduction asexuée. Et une autre fonction est de déplacer les cellules et de remplacer celles qui sont déjà devenues obsolètes. Par conséquent, il est faux de croire qu'en raison du fait que les étapes de la méiose sont plus compliquées, son rôle est beaucoup plus élevé. Ces deux processus remplissent des fonctions différentes et sont importants et irremplaçables à leur manière.
La mitose se compose de plusieurs phases qui diffèrentses caractéristiques morphologiques. L'état dans lequel se trouve la cellule, étant prête pour la division indirecte, est appelé interphase, et le processus lui-même est divisé en 5 étapes supplémentaires, qui doivent être examinées plus en détail.
Phases de la mitose
Étant en interphase, la cellule se prépare à la division: la synthèse d'ADN et de protéines se produit. Cette étape est subdivisée en plusieurs autres, au cours desquelles toute la structure se développe et les chromosomes sont dupliqués. La cellule reste dans cet état jusqu'à 90% du cycle de vie complet.
Les 10% restants sont occupés par la division elle-même,divisé en 5 étapes. Lors de la mitose des cellules végétales, une préprophase est également libérée, absente dans tous les autres cas. La formation de nouvelles structures se produit, le noyau se déplace vers le centre. Une bande de pré-phase est formée, marquant le site proposé de la future division.
Dans toutes les autres cellules, le processus de mitose se déroule comme suit:
Tableau 1
| Nom de scène | Caractéristiques |
| Prophase | Le noyau augmente en taille, les chromosomes qu'il contientspiralent, deviennent visibles au microscope. Un fuseau de fission se forme dans le cytoplasme. La désintégration des nucléoles se produit souvent, mais cela ne se produit pas toujours. Le contenu du matériel génétique dans la cellule reste inchangé. |
| Prométaphase | La membrane nucléaire se désintègre. Les chromosomes commencent à se déplacer activement mais de manière erratique. En fin de compte, ils arrivent tous au plan de la plaque de métaphase. Cette étape dure jusqu'à 20 minutes. |
| Métaphase | Les chromosomes s'alignent le long de l'équatorialdiviser le plan de broche à une distance approximativement égale des deux pôles. Le nombre de microtubules qui maintiennent toute la structure dans un état stable atteint un maximum. Les chromatides soeurs se repoussent, ne gardant la connexion que dans le centromère. |
| Anaphase | Étape la plus courte. Les chromatides se séparent et se repoussent vers les pôles les plus proches. Ce processus est parfois isolé séparément et s'appelle anaphase A. À l'avenir, les pôles de fission divergent eux-mêmes. Dans les cellules de certains protozoaires, le fuseau de division augmente en longueur jusqu'à 15 fois. Et cette sous-étape est appelée anaphase B. La durée et la séquence des processus à ce stade sont variables. |
| Télophase | Après la fin de la divergence à l'opposéles pôles des chromatides s'arrêtent. La décondensation des chromosomes se produit, c'est-à-dire leur augmentation de taille. La reconstruction des membranes nucléaires des futures cellules filles commence. Les microtubules du fuseau disparaissent. Les noyaux se forment, la synthèse de l'ARN reprend. |
Après l'achèvement de la division des informations génétiquesune cytokinèse ou une cytotomie se produit. Ce terme signifie la formation des corps de cellules filles à partir du corps de la mère. Dans ce cas, les organites, en règle générale, sont divisés en deux, bien que des exceptions soient possibles, un septum est formé. La cytokinèse n'est pas isolée dans une phase distincte, en règle générale, en la considérant dans la télophase.
Ainsi, les processus les plus intéressants impliquent des chromosomes porteurs d'informations génétiques. Quels sont-ils et pourquoi sont-ils si importants?
À propos des chromosomes
Sans la moindre idée de la génétique, les genssavait que de nombreuses qualités de la progéniture dépendent des parents. Avec le développement de la biologie, il est devenu évident que des informations sur un organisme particulier sont stockées dans chaque cellule et qu'une partie est transmise aux générations futures.
À la fin du XIXe siècle, des chromosomes ont été découverts - des structures constituées d'un long
La structure des chromosomes au moment où ils sont clairementvisible, plutôt simple - ce sont deux chromatides reliées au milieu par un centromère. C'est une séquence nucléotidique spécifique et joue un rôle important dans le processus de multiplication cellulaire. En fin de compte, le chromosome extérieurement en prophase et en métaphase, lorsqu'il est le mieux visible, ressemble à la lettre X.
En 1900, les lois de Mendel ont été découvertes,décrivant les principes de transmission des caractères héréditaires. Ensuite, il est devenu clair que les chromosomes sont exactement ce avec quoi l'information génétique est transmise. À l'avenir, les scientifiques ont mené un certain nombre d'expériences pour le prouver. Et puis le sujet d'étude était l'influence de la division cellulaire sur eux.
Méiose
Contrairement à la mitose, ce mécanisme finit parconduit à la formation de deux cellules avec un ensemble de chromosomes 2 fois moins que l'original. Ainsi, le processus de méiose sert de transition de la phase diploïde à la phase haploïde, et en premier lieu
La méiose et ses phases ont été étudiées par des scientifiques célèbres,comme V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev et autres. L'étude de ce processus dans les cellules des plantes et des animaux se poursuit à ce jour - c'est tellement complexe. Au départ, ce processus était considéré comme une variante de la mitose, mais presque immédiatement après sa découverte, il a néanmoins été isolé en tant que mécanisme distinct. Les caractéristiques de la méiose et sa signification théorique ont été décrites pour la première fois de manière adéquate par August Weissmann en 1887. Depuis, l'étude du processus de division par réduction a beaucoup avancé, mais les conclusions tirées n'ont pas encore été réfutées.
La méiose ne doit pas être confondue avec la gamétogenèse, bien que les deuxces processus sont étroitement liés. Les deux mécanismes sont impliqués dans la formation des cellules germinales, mais il existe un certain nombre de différences sérieuses entre eux. La méiose se produit en deux étapes de division, dont chacune se compose de 4 phases principales, il y a une courte pause entre elles. La durée de l'ensemble du processus dépend de la quantité d'ADN dans le noyau et de la structure de l'organisation chromosomique. En général, il est beaucoup plus long que la mitose.
À propos, l'une des principales raisons de l'importancela diversité des espèces est précisément la méiose. L'ensemble des chromosomes est divisé en deux en raison de la division par réduction, de sorte que de nouvelles combinaisons de gènes apparaissent, augmentant principalement potentiellement l'adaptabilité et l'adaptabilité des organismes, à la suite de quoi ils reçoivent certains ensembles de traits et de qualités.
Phases de la méiose
Comme déjà mentionné, la cellule de réductionla division est classiquement divisée en deux étapes. Chacune de ces étapes est divisée en 4. Et la première phase de la méiose - la prophase I, à son tour, est subdivisée en 5 étapes distinctes. Au fur et à mesure que l'étude de ce processus se poursuit, d'autres peuvent être distinguées à l'avenir. Maintenant, les phases suivantes de la méiose sont distinguées:
Tableau 2
| Nom de scène | Caractéristiques |
| Première division (réduction) | |
Prophase I | |
| leptotène | D'une autre manière, cette étape est appelée l'étape des filaments fins. Les chromosomes ressemblent à une boule emmêlée sous le microscope. On distingue parfois le proleptothène, lorsque les fils individuels sont encore difficiles à voir. |
| zygotène | L'étape de la fusion des threads. Homologues, c'est-à-dire similaires les uns aux autres en morphologie et génétiquement, les paires de chromosomes se confondent. Dans le processus de fusion, c'est-à-dire de conjugaison, des bivalents ou tétrades se forment. C'est le nom de complexes assez stables de paires de chromosomes. |
| pachytène | Étape de fil épais.À ce stade, les chromosomes se spiralisent et la réplication de l'ADN est terminée, des chiasmes se forment - les points de contact des parties individuelles des chromosomes - des chromatides. Le processus de franchissement se produit. Les chromosomes se croisent et échangent des informations génétiques. |
| diplotena | Aussi appelé le stade double brin. Les chromosomes homologues des bivalents se repoussent et ne restent connectés que dans les chiasmas. |
| diakinèse | A ce stade, les bivalents divergent à la périphérie du noyau. |
| Métaphase I | La coquille du noyau est détruite, un fuseau de fission se forme. Les bivalents se déplacent vers le centre de la cellule et s'alignent le long du plan équatorial. |
| Anaphase I | Les bivalents se désintègrent, après quoi chaque chromosome de la paire se déplace vers le pôle cellulaire le plus proche. Aucune séparation en chromatides ne se produit. |
| Télophase I | Le processus de divergence chromosomique se termine. Des noyaux séparés de cellules filles sont formés, chacun avec un ensemble haploïde. Les chromosomes sont déspiralisés, une enveloppe nucléaire se forme. Parfois, une cytokinèse est observée, c'est-à-dire une division du corps cellulaire lui-même. |
| Deuxième division (équationnelle) | |
| Prophase II | La condensation des chromosomes se produit, le centre cellulaire se divise. L'enveloppe nucléaire est détruite. Une broche de fission est formée, perpendiculaire au premier. |
| Métaphase II | Dans chacune des cellules filles, les chromosomes s'alignent le long de l'équateur. Chacun d'eux se compose de deux chromatides. |
| Anaphase II | Chaque chromosome est divisé en chromatides. Ces pièces divergent aux pôles opposés. |
| Télophase II | Les chromosomes à une chromatide obtenus sont déspiralisés. Une enveloppe nucléaire est formée. |
Ainsi, il est évident que les phases de division méiotique sont beaucoup plus complexes que le processus de mitose. Mais, comme déjà mentionné, cela ne diminue pas le rôle biologique de la fission indirecte, car ils remplissent des fonctions différentes.
À propos, la méiose et ses phases sont observées danscertains des plus simples. Cependant, en règle générale, il ne comprend qu'une seule division. On suppose que cette forme à une étape a évolué plus tard pour devenir la forme moderne à deux étapes.
Différences et similitudes entre la mitose et la méiose
À première vue, il semble que les différences entre ces deuxles processus sont évidents, car ce sont des mécanismes complètement différents. Cependant, après une analyse plus approfondie, il s'avère que les différences entre la mitose et la méiose ne sont pas si globales, elles conduisent finalement à la formation de nouvelles cellules.
Tout d'abord, il convient de parler de ce que ces mécanismes ont en commun. En fait, il n'y a que deux coïncidences: dans la même séquence de phases, et aussi dans le fait que
Les différences sont bien plus grandes. Tout d'abord, la mitose se produit dans les cellules somatiques, tandis que la méiose est étroitement associée à la formation de cellules germinales et à la sporogenèse. Dans les phases elles-mêmes, les processus ne coïncident pas complètement. Par exemple, le croisement en mitose se produit pendant l'interphase, et même alors pas toujours. Dans le second cas, ce processus explique l'anaphase de la méiose. La recombinaison des gènes en division indirecte n'est généralement pas réalisée, ce qui signifie qu'elle ne joue aucun rôle dans le développement évolutif de l'organisme et le maintien de la diversité intraspécifique. Le nombre de cellules résultant de la mitose est de deux, elles sont génétiquement identiques à celle de la mère et possèdent un ensemble diploïde de chromosomes. Tout est différent lors de la division de réduction. Le résultat de la méiose est 4 cellules haploïdes qui diffèrent de la mère. De plus, les deux mécanismes diffèrent considérablement en durée, ce qui est dû non seulement à la différence du nombre d'étapes de fission, mais également à la durée de chacune des étapes. Par exemple, la première prophase de la méiose dure beaucoup plus longtemps, car à ce moment la conjugaison des chromosomes et le croisement se produisent. C'est pourquoi il est en outre divisé en plusieurs étapes.
En général, similitudes entre la mitose et la méioseplutôt insignifiante en comparaison de leurs différences les unes des autres. Il est presque impossible de confondre ces processus. Par conséquent, maintenant il est même quelque peu surprenant que la division de réduction était auparavant considérée comme une sorte de mitose.
Conséquences de la méiose
Comme déjà mentionné, après la fin du processusdivision de réduction, au lieu de la cellule mère avec un ensemble diploïde de chromosomes, quatre haploïdes sont formés. Et si nous parlons des différences entre la mitose et la méiose, c'est la plus significative. La restauration de la quantité requise, en ce qui concerne les cellules germinales, se produit après la fécondation. Ainsi, à chaque nouvelle génération, il n'y a pas de doublement du nombre de chromosomes.
De plus, lors de la méiose,recombinaison de gènes. Dans le processus de reproduction, cela conduit au maintien d'une diversité intraspécifique. Ainsi, le fait que même les frères et sœurs soient parfois très différents les uns des autres est précisément le résultat de la méiose.
À propos, la stérilité de certains hybrides enle monde animal est aussi un problème de division par réduction. Le fait est que les chromosomes de parents appartenant à des espèces différentes ne peuvent pas entrer en conjugaison, ce qui signifie que la formation de cellules germinales viables à part entière est impossible. Ainsi, c'est la méiose qui sous-tend le développement évolutif des animaux, des plantes et d'autres organismes.
