Az élő szervezetekről ismert, hogy lélegeznek,táplálkozik, szaporodik és meghal, ez a biológiai funkciójuk. De hogyan történik mindez? A tégláknak köszönhetően - sejtek is lélegeznek, táplálkoznak, elhalnak és szaporodnak. De hogyan történik ez?
A sejtek szerkezetéről
A ház téglákból, tömbökből vagy rönkökből készül.Tehát a test elemi egységekre - sejtekre - osztható. Az élőlények minden változata belőlük áll, a különbség csak számukban és típusukban rejlik. Izmokból, csontszövetből, bőrből, minden belső szervből állnak - céljukban annyira különböznek. De függetlenül attól, hogy ez vagy az a sejt milyen funkciókat lát el, mindegyik megközelítőleg ugyanúgy van elrendezve. Először is, minden "téglának" van héja és citoplazmája, amelyben organellák találhatók. Néhány sejtnek nincs magja, prokariótának hívják őket, de az összes többé-kevésbé fejlett organizmus eukarióta sejtekből áll, amelyeknek a magja genetikai információkat tárol.
A citoplazmában található organelláksokszínű és érdekes, fontos funkciókat látnak el. Állati eredetű sejtekben izolálják az endoplazmatikus retikulumot, a riboszómákat, a mitokondriumokat, a Golgi komplexet, a centriolákat, a lizoszómákat és a motoros elemeket. Segítségükkel minden olyan folyamat lezajlik, amely biztosítja a test működését.
A sejtek létfontosságú aktivitása
Mint már említettük, minden élőlény táplálkozik, lélegzik,szaporodik és meghal. Ez az állítás igaz mind az egész szervezetekre, vagyis emberekre, állatokra, növényekre stb., Mind a sejtekre. Meglepő módon minden téglának megvan a maga élete. Organellái rovására tápanyagokat, oxigént kap és dolgoz fel, és minden felesleget eltávolít azon kívül. Maga a citoplazma és az endoplazmatikus retikulum transzportfunkciót lát el, a mitokondriumok felelősek többek között a légzésért, valamint az energiaellátásért. A Golgi komplexum a sejthulladékok felhalmozásával és eltávolításával foglalkozik. Az organellák többi része is összetett folyamatokban vesz részt. Életciklusának egy bizonyos szakaszában pedig a sejt osztódni kezd, vagyis lezajlik a szaporodás folyamata. Érdemes részletesebben átgondolni.
Sejtosztódási folyamat
A szaporodás a megélhetés egyik fejlődési szakaszaszervezet. Ugyanez vonatkozik a cellákra is. Életciklusuk egy bizonyos szakaszában olyan állapotba kerülnek, ahol készek a szaporodásra. A prokarióta sejtek egyszerűen kettéválnak, megnyúlnak, majd septumot alkotnak. Ez a folyamat egyszerű és szinte teljesen tanulmányozott a rúd alakú baktériumok példáján.
Az eukarióta sejtekkel minden némilegnehezebb. Három különböző módon szaporodnak, amit amitózisnak, mitózisnak és meiózisnak neveznek. Ezen utak mindegyikének megvannak a maga sajátosságai, benne rejlik egy bizonyos típusú sejt. Amitosis
Néha a közvetlen megosztást különböztetik meg változatkéntmitózis azonban egyes tudósok ezt külön mechanizmusnak tartják. Ez a folyamat még a régi sejtekben is ritka. Ezután megvizsgáljuk a meiózist és annak fázisait, a mitózis folyamatát, valamint ezen módszerek hasonlóságait és különbségeit. Az egyszerű felosztáshoz képest összetettebbek és tökéletesebbek. Ez különösen igaz a redukciós osztódásra, így a meiózis fázisainak jellemzői a legrészletesebbek lesznek.
A centriolák fontos szerepet játszanak a sejtosztódásban -speciális organellák, általában a Golgi komplexum közelében helyezkednek el. Minden ilyen szerkezet 27 mikrotubulusból áll, három csoportba sorolva. Az egész szerkezet hengeres. A centriolák közvetlenül részt vesznek a sejtosztódási orsó kialakításában a közvetett osztódás folyamatában, amelyet az alábbiakban tárgyalunk.
Mitózis
A sejtek létezésének időtartamakülönbözik. Vannak, akik pár napig élnek, mások pedig a hosszú májnak tulajdoníthatók, mivel teljes változásuk nagyon ritkán fordul elő. És gyakorlatilag ezek a sejtek a mitózis révén szaporodnak. Legtöbbjük esetében átlagosan 10-24 óra telik el a megosztási időszakok között. Maga a mitózis rövid ideig tart - állatoknál körülbelül 0,5-1
Az ilyen típusú felosztás jelentősége nagy - ez a folyamatsegíti a szövetek növekedését és regenerálódását, ami miatt az egész szervezet fejlődése bekövetkezik. Ezenkívül a mitózis az alapja az ivartalan szaporodásnak. És még egy funkció a cellák áthelyezése és a már elavulttá váltak cseréje. Ezért téves azt hinni, hogy a meiózis szakaszainak összetettebbé válása miatt szerepe sokkal magasabb. Mindkét folyamat különböző funkciókat tölt be, és a maguk módján fontos és pótolhatatlan.
A mitózis több szakaszból áll, különböznek egymástólmorfológiai jellemzői. Azt az állapotot, amelyben a sejt készen áll a közvetett osztódásra, interfázisnak nevezzük, és maga a folyamat további 5 szakaszra oszlik, amelyeket részletesebben figyelembe kell venni.
A mitózis fázisai
Interfázisban a sejt felkészül az osztódásra:a DNS és a fehérjék szintézise bekövetkezik. Ez a szakasz több részre oszlik, amelyek során a teljes szerkezet növekedése és a kromoszómák duplikációja következik be. A sejt ebben az állapotban marad egész életciklusának 90% -áig.
A fennmaradó 10% -ot maga a részleg foglalja el,5 szakaszra osztva. A növényi sejtek mitózisa során egy preprophase is felszabadul, amely minden más esetben hiányzik. Új struktúrák kialakulása zajlik, a mag középre mozdul. Előfázisú szalag jön létre, amely megjelöli a leendő részleg javasolt helyét.
Az összes többi sejtben a mitózis folyamata a következőképpen zajlik:
Asztal 1
| Művésznév | vonás |
| Előrejelzés | A mag mérete megnő, a benne lévő kromoszómákspirálosodni, mikroszkóp alatt láthatóvá válni. A citoplazmában hasadási orsó képződik. A nukleolus szétesése gyakran előfordul, de ez nem mindig történik meg. A genetikai anyag tartalma a sejtben változatlan marad. |
| Prometafázis | A magmembrán felbomlik. A kromoszómák aktívan, de szabálytalanul kezdenek mozogni. Végül mindannyian a metafázis lemez síkjára jutnak. Ez a szakasz legfeljebb 20 percig tart. |
| Metafázis | A kromoszómák az Egyenlítő mentén sorakoznakosztva az orsó síkját mindkét pólustól megközelítőleg azonos távolságra. A teljes szerkezetet stabil állapotban tartó mikrotubulusok száma eléri a maximumot. A nővérkromatidák taszítják egymást, a kapcsolatot csak a centromerában tartják. |
| Anaphase | A legrövidebb szakasz.A kromatidák elválnak és taszítják egymást a legközelebbi pólusok felé. Ezt a folyamatot néha külön izolálják, és anafázisnak nevezik. Ezt követően maguk a hasadási pólusok is eltérnek egymástól. Egyes protozoonok sejtjeiben az osztódási orsó hossza akár 15-szeresére nő. Ezt az alszakaszt B anafázisnak hívják. A folyamatok időtartama és sorrendje ebben a szakaszban változó. |
| Telofázis | Az ellentétes eltérés vége utána kromatidok pólusai megállnak. A kromoszómák dekonszenzációja következik be, vagyis méretük megnő. Megkezdődik a leendő leánysejtek maghártyájának rekonstrukciója. Az orsó mikrotubulusai eltűnnek. Magok képződnek, az RNS szintézise folytatódik. |
A genetikai információk felosztásának befejezése utáncitokinezis vagy citotomia lép fel. Ez a kifejezés a leánysejtek testének kialakulását jelenti az anya testéből. Ebben az esetben az organellák rendszerint felére oszlanak, bár kivételek lehetségesek, azonban egy septum képződik. A citokinezist általában nem különálló fázisban izolálják, figyelembe véve azt a telofázisban.
Tehát a legérdekesebb folyamatok genetikai információt hordozó kromoszómákra vonatkoznak. Mik ezek és miért olyan fontosak?
A kromoszómákról
A genetika fogalma nélkül az emberektudta, hogy az utódok sok tulajdonsága függ a szülőktől. A biológia fejlődésével nyilvánvalóvá vált, hogy minden sejtben egy adott organizmusra vonatkozó információk tárolódnak, és egy részét továbbadják a jövő generációinak.
A 19. század végén kromoszómákat fedeztek fel - hosszúból álló szerkezetek
A kromoszómák szerkezete abban a pillanatban, amikor egyértelműen vannaklátható, meglehetősen egyszerű - két kromatidról van szó, amelyeket középen centromer köt össze. Ez egy specifikus nukleotidszekvencia, és fontos szerepet játszik a sejtszaporodás folyamatában. Végül a kromoszóma kifelé a profázban és a metafázisban, amikor a legjobban látható, hasonlít az X betűre.
1900-ban Mendel törvényeit fedezték fel,az örökletes tulajdonságok átadásának elveit ismerteti. Aztán végül kiderült, hogy a kromoszómák pontosan azok, amelyekkel a genetikai információkat továbbítják. A jövőben a tudósok számos kísérletet végeztek ennek bizonyítására. És akkor a vizsgálat tárgya a sejtosztódás rájuk gyakorolt hatása volt.
Meiózis
A mitózissal ellentétben ez a mechanizmus véget érkét sejt képződéséhez vezet, amelynek kromoszóma-készlete 2-szer kevesebb, mint az eredeti. Így a meiózis folyamata átmenetként szolgál a diploid fázisból a haploid fázisba, és elsősorban
A meiózist és annak fázisait olyan híres tudósok tanulmányozták,mint V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Beljajev és mások. Ennek a folyamatnak a vizsgálata mind a növények, mind az állatok sejtjeiben a mai napig folytatódik - olyan összetett. Eleinte ezt a folyamatot a mitózis egyik változatának tekintették, de szinte azonnal felfedezése után mégis külön mechanizmusként azonosították. A meiózis jellemzőit és elméleti jelentőségét először Weissmann augusztus 1887-ben írta le megfelelően. Azóta a redukció felosztásának folyamatának tanulmányozása jelentősen előrehaladt, de a levont következtetéseket még nem cáfolták.
A meiózist nem szabad összekeverni a gametogenezissel, bár mindkettőezek a folyamatok szorosan összefüggenek. Mindkét mechanizmus részt vesz a csírasejtek kialakulásában, de számos komoly különbség van közöttük. A meiózis az osztódás két szakaszában következik be, amelyek mindegyike 4 fő fázisból áll, rövid szünet van közöttük. A teljes folyamat időtartama a magban lévő DNS mennyiségétől és a kromoszómális szervezet szerkezetétől függ. Általában sokkal hosszabb ideig tart, mint a mitózisban.
Egyébként a jelentős egyik fő okaa fajok sokfélesége pontosan a meiózis. A kromoszómák halmaza kettéválik a redukció-osztódás eredményeként, így új génkombinációk jelennek meg, amelyek elsősorban potenciálisan növelik a szervezetek alkalmazkodóképességét és alkalmazkodóképességét, ennek eredményeként bizonyos tulajdonságok és tulajdonságok halmazát kapják.
A meiózis fázisai
Mint már említettük, a redukciós cellaa felosztás hagyományosan két szakaszra oszlik. Ezen szakaszok mindegyike tovább oszlik 4-re. A meiózis első fázisa - az I. profázis viszont további 5 külön szakaszra oszlik. Ahogy folytatódik ennek a folyamatnak a tanulmányozása, mások a jövőben megkülönböztethetők. Most a meiózis következő szakaszait különböztetjük meg:
2. táblázat
| Művésznév | vonás |
| Első osztály (csökkentés) | |
I. prófázis | |
| leptotén | Másképpen ezt a szakaszt finom szálak szakaszának nevezik. A kromoszómák olyanok, mint egy kusza labda a mikroszkóp alatt. Néha a proleptothent izolálják, amikor az egyes szálakat még mindig nehéz átlátni. |
| zigotén | A szálak egyesítésének szakasza.Homológ, vagyis morfológiailag és genetikailag hasonló, a kromoszómapárok összeolvadnak. A fúzió folyamata, vagyis konjugáció, bivalensek vagy tetrádok keletkeznek. Ez a neve a kromoszómapár meglehetősen stabil komplexeinek. |
| pachytene | Vastag izzószál.Ebben a szakaszban a kromoszómák spirálosak és a DNS-replikáció befejeződik, kiazmák képződnek - a kromoszómák egyes részeinek érintkezési pontjai - kromatidák. Az átkelés folyamata bekövetkezik. A kromoszómák keresztezik egymást, és kicserélnek néhány genetikai információt. |
| diplotena | Kettős szálú szakasznak is nevezik. A bivalensekben lévő homológ kromoszómák taszítják egymást, és csak a chiasmatákban maradnak kapcsolatban. |
| diakinesis | Ebben a szakaszban a bivalensek eltérnek a mag perifériáján. |
| I. metafázis | A mag héja megsemmisül, hasadási orsó képződik. A bivalensek a sejt közepére mozognak, és az Egyenlítői sík mentén sorakoznak. |
| I. anafázis | A bivalensek szétesnek, ezt követően egy pár minden kromoszóma a legközelebbi sejtoszlopra mozog. Kromatidokká nem válik szét. |
| I. telofázis | A kromoszóma divergencia folyamata véget ér.Külön leánysejtek képződnek, mindegyik haploid halmazzal. A kromoszómák deszpirálissá válnak, mag burkolat képződik. Néha megfigyelhető a citokinézis, vagyis maga a sejttest megosztódása. |
| Második osztály (egyenlet) | |
| II | A kromoszómák kondenzációja bekövetkezik, a sejtközpont megosztódik. A nukleáris burok megsemmisül. Hasadási orsó képződik, merőleges az elsőre. |
| II. Metafázis | A leánysejtek mindegyikében a kromoszómák sorakoznak az Egyenlítő mentén. Mindegyik két kromatidból áll. |
| Anaphase II | Minden kromoszóma kromatidákra oszlik. Ezek a részek ellentétes pólusokra térnek el. |
| II. Telofázis | A kapott egykromatidos kromoszómákat deszpiralizáljuk. Kialakul egy nukleáris burok. |
Tehát nyilvánvaló, hogy a meiotikus osztódás fázisai sokkal összetettebbek, mint a mitózis folyamata. De mint már említettük, ez nem csökkenti a közvetett hasadás biológiai szerepét, mivel különböző funkciókat látnak el.
Egyébként a meiózis és annak fázisai megfigyelhetők aa legegyszerűbbek közül. Általános szabályként azonban csak egy felosztást tartalmaz. Feltételezzük, hogy ez az egylépcsős forma később a modern, kétlépcsős formává fejlődött.
A mitózis és a meiózis közötti különbségek és hasonlóságok
Első pillantásra úgy tűnik, hogy a kettő közötti különbségeka folyamatok nyilvánvalóak, mert ezek teljesen más mechanizmusok. Alaposabb elemzés után kiderül, hogy a mitózis és a meiózis közötti különbségek nem annyira globálisak, végül új sejtek kialakulásához vezetnek.
Először is érdemes arról beszélni, hogy ezekben a mechanizmusokban mi a közös. Valójában csak két egybeesés van: ugyanabban a fázissorban, és abban is, hogy
Sokkal több különbség van.Mindenekelőtt a mitózis a szomatikus sejtekben fordul elő, míg a meiózis szorosan összefügg a csírasejtek képződésével és a sporogenezissel. Magukban a fázisokban a folyamatok nem teljesen esnek egybe. Például a mitózisban való átlépés interfázis alatt történik, és akkor sem mindig. A második esetben ez a folyamat a meiózis anafázisát adja. A gének közvetett osztódással történő rekombinációját általában nem hajtják végre, ami azt jelenti, hogy nem játszik szerepet a szervezet evolúciós fejlődésében és az intraspecifikus sokféleség fenntartásában. A mitózisból származó sejtek száma kettő, genetikailag megegyeznek az anyával és diploid kromoszómakészlettel rendelkeznek. A redukciós osztás során minden más. A meiózis eredménye 4 haploid sejt, amelyek különböznek az anyaiétól. Ezenkívül mindkét mechanizmus időtartamában jelentősen különbözik, és ez nemcsak a hasadási lépések számának különbségének, hanem az egyes szakaszok időtartamának is köszönhető. Például a meiózis első profázisa sokkal tovább tart, mert ekkor a kromoszómák konjugációja és kereszteződése következik be. Ezért fel van osztva több szakaszra.
Általában a mitózis és a meiózis közötti hasonlóságmeglehetősen jelentéktelen az egymástól való eltérésekhez képest. Szinte lehetetlen összekeverni ezeket a folyamatokat. Ezért most némileg meglepő, hogy a redukció megosztását korábban egyfajta mitózisnak tekintették.
A meiózis következményei
Mint már említettük, a folyamat vége utánredukciós osztódás, a diploid kromoszómakészlettel rendelkező anyasejt helyett négy haploid képződik. És ha a mitózis és a meiózis közötti különbségekről beszélünk, akkor ez a legjelentősebb. A csírasejtek esetében a szükséges mennyiség helyreállítása megtermékenyítés után történik. Így minden új generációval nincs megduplázva a kromoszómák száma.
Ezenkívül a meiózis sorángének rekombinációja. A szaporodás folyamatában ez az intraspecifikus sokféleség fenntartásához vezet. Tehát az a tény, hogy a testvérek is olykor nagyon különböznek egymástól, pontosan a meiózis eredménye.
Egyébként egyes hibridek sterilitásaaz állatvilág a redukció felosztásának problémája is. Az a tény, hogy a különböző fajokba tartozó szülők kromoszómái nem tudnak konjugálódni, ami azt jelenti, hogy teljes értékű életképes csírasejtek képződése lehetetlen. Így a meiózis az alapja az állatok, növények és más szervezetek evolúciós fejlődésének.
