Come la cellula si moltiplica. Crescita e riproduzione cellulare

Probabilmente non ce n'è più frequentemente studiato inall'interno del curriculum scolastico in concetti di biologia rispetto a una cellula. La conoscono in quinta elementare di storia naturale, poi in sesta considerano le varietà e il modo in cui la cellula si riproduce, i suoi metodi di divisione. Nei gradi 7 e 8, è studiato dal punto di vista dell'identità vegetale, animale e umana. Il grado 9 implica una considerazione dei processi interni che si verificano in esso, cioè la struttura molecolare. In 10 e 11 è teoria, scoperta ed evoluzione cellulare.

Il programma è costruito in questo modo perché sono questile piccole strutture, "mattoni della vita", sono gli elementi più importanti di qualsiasi organismo. Tutte le funzioni vitali, i processi, la crescita e lo sviluppo, il divenire: tutto ciò che è connesso alla vita è svolto da loro e in loro. Pertanto, in questo articolo considereremo i punti principali della riproduzione, lo sviluppo delle cellule e la storia della loro scoperta.

Apertura delle cellule

Queste particelle strutturali sono estremamente piccole indimensioni. Pertanto, ci è voluto molto tempo per aprirli e creare una certa tecnica. Quindi, per la prima volta, Robert Hooke ha visto la struttura cellulare del tessuto vegetale vivente. Era il 1665. Per esaminarli, ha inventato il primo microscopio al mondo. Questo dispositivo non era molto simile ai moderni dispositivi di ingrandimento. Piuttosto, sembrava che diversi anelli fossero impilati insieme per dare l'ingrandimento.

Usando questo dispositivo, lo scienziato ha esaminato il tagliolegno di balsa. Ciò che vide pose le basi per lo sviluppo di una serie di scienze correlate e biologia in generale. Molte celle strettamente adiacenti di circa la stessa forma e dimensione. Hooke li ha chiamati cella, che significa "gabbia".

Successivamente, sono state fatte una serie di scoperte che hanno permesso alla conoscenza di crescere, accumularsi e sfociare in diverse scienze che le studiano.

1. 1675 - lo scienziato Malpighi studiò la varietà di cellule in forma e giunse alla conclusione che sono più spesso bolle rotonde o ovali riempite di succo vitale.
2. 1682 - N. Gru conferma le conclusioni di Malpighi e studia anche la struttura della membrana cellulare.
3. 1674 - Antonio van Leeuwenhoek scopre cellule batteriche, strutture del sangue e sperma.
4. 1802-1809 - Ch. Brissot-Mirbe e JB Lamarck suggeriscono l'esistenza di tessuti e la somiglianza di cellule animali e vegetali.
5. 1825 Purkinje apre il nucleo nella cellula riproduttiva degli uccelli.
6. 1831-1833 - Robert Brown scopre la presenza di un nucleo nelle cellule vegetali e introduce il concetto di importanza della composizione interna, e non della membrana cellulare, come si pensava in precedenza.
7. 1839 - Theodor Schwann conclude che tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule, così come la somiglianza di questi ultimi tra loro (futura teoria cellulare).
8. 1874-1875 - Chistyakov e Strasburger scoprono modi di moltiplicazione cellulare: mitosi, meiosi.

Tutte le ulteriori scoperte nel campo della strutturacellule, le loro funzioni, diversità e ruolo nella vita degli organismi sono stati realizzati abbastanza rapidamente grazie allo sviluppo intensivo di una speciale tecnologia di ingrandimento e illuminazione.

Riproduzione di cellule

Ogni cellula durante la sua vita svolge un interoil ciclo cellulare è il tempo della sua vita dal momento in cui è nata e fino alla morte (o divisione). Inoltre, non importa affatto se sia animale o vegetale. Il ciclo di vita è lo stesso per tutti e molto spesso, alla fine, le cellule si moltiplicano per divisione.

Naturalmente, questo processo non è identico per tutti gli organismi. Per eucarioti e procarioti, è fondamentalmente diverso; ci sono anche alcune differenze nella riproduzione delle cellule vegetali e animali.

Come si moltiplica una cellula? Ci sono diversi modi principali per farlo.

1. Mitosi.
2. Meiosi.
3. Amitosi.

Ognuno di loro è una serie di fileprocessi, fasi. Inoltre, tutti questi processi sono caratteristici proprio per gli organismi multicellulari, sia di origine vegetale che animale. Negli organismi unicellulari, la riproduzione avviene per semplice divisione in due. Cioè, i metodi di moltiplicazione cellulare non sono gli stessi. Esiste persino un fenomeno come il suicidio cellulare. Questa è l'autodistruzione delle cellule invece dei processi di divisione.

Come una cellula si riproduce, ad esempio, i batteri,alghe blu-verdi, qualche protozoo? Asessualmente, nel modo più semplice: il contenuto delle loro cellule è raddoppiato, si forma una costrizione trasversale o longitudinale nella parete cellulare e una cellula viene divisa in due organismi completamente nuovi, identici a quelli della madre.

Questo processo è chiamato divisione cellulare diretta.Si moltiplicano unicellulari e batteri, ma non ha nulla a che fare con processi mitotici o meiotici. Si verificano solo nel corpo di organismi viventi multicellulari.

Mitosi

Le creature multicellulari contengono miliardicellule. E ognuno di loro cerca di completare il suo ciclo di vita lasciando la prole e non morendo. Le cellule si moltiplicano per divisione, ma questo processo non è lo stesso per tutte.

Strutture somatiche (queste includono allcellule del corpo, ad eccezione delle cellule riproduttive) scelgono la mitosi o l'amitosi per la riproduzione. Questo è un processo molto interessante, capiente e complesso, a seguito del quale due cellule figlie identiche con la stessa composizione diploide sono formate da una cellula diploide della madre (cioè con un doppio set di cromosomi).

L'intero processo comprende due punti principali:

1. La cariocinesi è la divisione del nucleo e di tutto il suo contenuto.
2. La citochinesi è la divisione del protoplasma (citoplasma e tutti gli organelli cellulari).

Questi processi procedono simultaneamente, portando alla formazione di copie materne a tutti gli effetti di dimensioni ridotte.

La mitosi consiste di quattro fasi (profase, metafase, anafase, telofase) e uno stato che precede la divisione - interfase. Consideriamoli ciascuno in dettaglio.

Interfase

La crescita e la riproduzione delle cellule avviene inper tutta la vita dell'organismo. Tuttavia, non tutte le celle hanno la stessa durata. Alcuni di loro muoiono in due o tre giorni (cellule del sangue), alcuni rimangono a funzionare per tutta la vita (nervosi).

Ma nella vita di ogni cellula, il più delle voltetale stato rimane, che è chiamato interfase. Questo è il periodo di preparazione per la divisione di una cellula matura e formata, che richiede fino al 90% del tempo dell'intero processo.

Il significato biologico di questa fase è nell'accumulonutrienti, RNA e proteine, sintesi di molecole di DNA. In effetti, dopo la divisione, la stessa quantità di organelli, sostanze e materiale genetico dovrebbe entrare in ciascuna cellula figlia, come nella madre. Per fare ciò, deve esserci un raddoppio di tutte le strutture esistenti, compresi i filamenti di DNA.

In generale, l'interfase si verifica in tre fasi:

• presintetico;
• sintetico;
• postsintetico.

Risultato: accumulo di nutrienti, energia e molecole di DNA per ulteriori processi di divisione. Pertanto, questa fase è solo l'inizio di come la cellula si riprodurrà in futuro.

Prophase

In questa fase si svolgono i seguenti processi principali:

• l'involucro nucleare si dissolve;
• i nucleoli scompaiono (si dissolvono);
• i cromosomi diventano visibili al microscopio a causa della torsione (spiralizzazione) della struttura;
• i centrioli divergono ai poli della cellula, allungandosi e formando il fuso di divisione.

In questa fase, la riproduzione delle cellule animali non è diversa da quella di tutte le altre.

Metafase

Questa fase è piuttosto breve, solo circa 10minuti. La sua base è che i cromatidi sono disposti lungo l'equatore della cellula. I filamenti del fuso di fissione con un'estremità aderiscono al centriolo al polo cellulare e l'altra al centromero di ciascun cromatide. Le strutture genetiche non sono quasi collegate tra loro e quindi sono facilmente pronte per la disconnessione.

Anafase

La fase più breve dell'intero ciclo mitotico.La durata è di circa 3 minuti. Durante questo periodo, ogni cromatide va al proprio polo della cellula e completa la metà mancante per se stesso, trasformandosi in una normale struttura cromosomica.

Tuttavia, questa formazione richiede un enzima speciale: la telomerasi. È stato il suo accumulo che ha avuto luogo nell'interfase.

Telophase

Ogni polo cellulare ha il suoun materiale genetico completo che si chiude in un involucro nucleare per formare un nucleo. Appaiono i nucleoli. L'intero processo richiede circa 30 minuti. Cioè, per un periodo piuttosto lungo. Questo perché la formazione di nucleoli e involucro nucleare richiede elevati costi energetici, nonché la disponibilità di materiale da costruzione: nutrienti (proteine, carboidrati, enzimi, grassi, amminoacidi).

Citochinesi

Questo processo completa l'intero ciclo mitotico.Il protoplasma condivide gli organelli strettamente a metà e ogni figlia riceve esattamente la stessa quantità di sua sorella. Quindi, una costrizione proteica (di natura actina) si forma attraverso la cellula, che comprime la struttura e la divide in due uguali, ma di dimensioni inferiori, rispetto alle cellule madri.

Ci sono alcune differenze tra gli animali in questa fase.cellule da come si riproduce la cellula vegetale. Il fatto è che ci sono meno proteine ​​nelle strutture vegetali e non c'è affatto actina. Pertanto, non si forma una costrizione nel mezzo, ma una partizione, su entrambi i lati della quale si deposita la cellulosa. Questo conferisce rigidità alle cellule vegetali e forma un'impalcatura sotto forma di parete cellulare.

La crescita e la riproduzione cellulare segue quindi il percorso del normale ciclo vitale: specializzazione, formazione dei tessuti, quindi organi, lavoro attivo e divisione o morte.

Cellule sessuali e loro riproduzione

Alla domanda su come si riproduce una cellula, la risposta èpuò essere fornito quando si specifica quale. Dopo tutto, i processi di mitosi che abbiamo considerato sono caratteristici solo delle strutture somatiche. Mentre le cellule sessuali si moltiplicano in modo leggermente diverso, o meglio, la meiosi.

Questo processo è la base di tale vitafunziona negli animali come la gametogenesi, cioè la riproduzione sessuale. Lo sviluppo delle cellule germinali avviene in molte fasi. Pertanto, la meiosi è una divisione ancora più complessa e capiente della mitosi.

Per le cellule vegetali, la meiosi è la basesporogenesi, cioè la formazione di cellule germinali. Il principale ruolo biologico della meiosi per tutti gli organismi è che, come risultato, si formano quattro cellule sessuali aploidi (con un mezzo o un singolo set di cromosomi). Per che cosa? Affinché la fecondazione (fusione di cellule germinali maschili e femminili) ripristini la diploidia in un nuovo zigote (futuro embrione). Ciò conferisce diversità genetica agli organismi, porta a una combinazione di geni, l'emergere e il consolidamento di nuovi tratti.

Struttura del processo di meiosi

Esistono due divisioni principali nella meiosi:riduzione ed equazionale. Ciascuno di essi include tutte le stesse fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase. Diamo uno sguardo più da vicino a ciascuno di essi.

Divisione riduzione

La linea di fondo: da una cellula diploide, si formano due cellule aploidi, con un mezzo set di cromosomi. Fasi:

• profase I;
• metafase I;
• anafase I;
• telofase I.

In ciascuna delle fasi, lo stessotrasformazione, come nelle fasi corrispondenti della mitosi. Tuttavia, c'è ancora una differenza: il raddoppio del DNA non avviene nell'interfase, si divide solo a metà, e basta. Pertanto, solo la metà delle informazioni genetiche entra in ciascuna cellula figlia. Questa è la riproduzione iniziale di cellule animali, nonché di cellule vegetali legate al sesso.

Divisione equazionale

La seconda divisione della meiosi, a seguito della qualealtre due celle sono formate da ciascuna precedente. Ora ci sono già quattro analoghi aploidi identici, che diventano le cellule riproduttive di animali o piante. Fasi della divisione equazionale: prophase II, metaphase II, anaphase II, telophase II.

Quindi, la domanda su come ilcell ha una risposta piuttosto complessa e capiente. Dopo tutto, questi processi, come tutti gli altri che si verificano negli esseri viventi, sono molto sottili e consistono in molte fasi.