איך התא מכפיל. צמיחה ורבייה של תאים

כנראה שאיש לא לומד בתדירות גבוהה יותרבמסגרת תכנית הלימודים בבית הספר במושגי ביולוגיה מאשר תא. הם לומדים להכיר אותה בכיתה ה 'בהיסטוריה של הטבע, ואז בכיתה ו' הם שוקלים את הזנים ואיך הרבייה של התא, את שיטות החלוקה שלו. בכיתות ז 'וח' הוא נחקר מנקודת מבט של שייכות צמחית, חיה ואנושית. דרגה 9 מרמזת על שיקול של התהליכים הפנימיים המתרחשים בה, כלומר המבנה המולקולרי. בגיל 10 ו 11 מדובר בתיאוריה סלולרית, גילוי ואבולוציה.

התוכנית בנויה כך מכיוון שהיא אלהמבנים קטנים, "אבני בניין של החיים", הם המרכיבים החשובים ביותר בכל אורגניזם. כל הפונקציות, התהליכים, הצמיחה וההתפתחות החיוניים, ההפיכה - כל מה שקשור לחיים מבוצע על ידם ובתוכם. לכן, במאמר זה נשקול את עיקרי הרבייה, התפתחות התאים ואת ההיסטוריה של גילוים.

פתיחת תאים

חלקיקים מבניים אלה הם קטנים מאודגדלים. לכן, לקח הרבה זמן לפתוח אותם וליצור טכניקה מסוימת. אז לראשונה, רוברט הוק ראה את המבנה הסלולרי של רקמת הצמח החי. זה היה בשנת 1665. על מנת לבחון אותם המציא את המיקרוסקופ הראשון בעולם. מכשיר זה היה דומה למכשירי הגדלה מודרניים. במקום זאת, זה הרגיש כמו כמה לולאות שהיו מוערמות יחד כדי לתת הגדלה.

באמצעות מכשיר זה בחן המדען את הנתחעץ בלזה. מה שראה הניח את היסוד לפיתוח מספר מדעים קשורים וביולוגיה בכלל. רבים תאים סמוכים היטב באותו צורה וגודל בערך. הוק כינה אותם cella, שפירושו "כלוב".

בהמשך, התגלו מספר תגליות שאפשרו לידע לצמוח, להצטבר ולהביא למספר מדעים המעורבים במחקרם.

1. 1675 - המדען מלפיגי בחן את מגוון התאים בצורתם והגיע למסקנה כי לרוב מדובר בבועות מעוגלות או אובליות מלאות במיץ חיוני.
2. 1682 - נ 'גר אישר את מסקנותיו של מלפיגי, ובחן גם את מבנה קרום התא.
3. 1674 - אנטוניו ואן ליוונהוק מגלה תאי חיידקים, כמו גם מבני דם וזרע.
4. 1802-1809 צ''בריסוט-מירבה ו- JB למארק מציעים קיומם של רקמות ודמיון של תאים מן החי והצומח.
5. 1825 פורקינג 'מגלה את הגרעין בתא הרבייה של ציפורים.
6. 1831-1833 - רוברט בראון מגלה נוכחות של גרעין בתאי הצמח ומציג את מושג החשיבות של ההרכב הפנימי, ולא של קרום התא, כפי שחשבו בעבר.
7. 1839 - תיאודור שוואן מסיק כי כל האורגניזמים החיים מורכבים מתאים, כמו גם הדמיון של האחרים זה לזה (תורת התא העתידית).
8. 1874-1875 - צ'יסטיאקוב וסטרסבורגר מגלים דרכים להכפלת תאים - מיטוזה, מיוזה.

כל התגליות הנוספות בתחום המבנההתאים, תפקידיהם, המגוון ותפקידם בחיי האורגניזמים הושלמו די מהר הודות לפיתוח אינטנסיבי של טכנולוגיית הגדלה ותאורה מיוחדת.

רבייה של תאים

כל תא במהלך חייו מבצע שלםמחזור התא הוא זמן חייה מלידה ועד מוות (או חלוקה). יתר על כן, זה בכלל לא משנה אם זה מן החי או מהירק. מחזור החיים זהה לכולם, ולרוב, בסופו, התאים מתרבים בחלוקה.

כמובן, תהליך זה אינו זהה לכל האורגניזמים. עבור אקריוטים ופרוקריוטים, זה שונה במהותו; ישנם גם הבדלים ברבייה של תאים צמחיים ובעלי חיים.

איך מתרבה תא? ישנן מספר דרכים עיקריות לעשות זאת.

1. מיטוזה.
2. מיוזה.
3. אמיטוזיס.

כל אחד מהם הוא סדרה שלתהליכים, שלבים. יתר על כן, כל התהליכים הללו אופייניים בדיוק לאורגניזמים רב-תאיים, הן ממקור צמחי והן מן החי. באורגניזמים חד תאיים, רבייה מתרחשת על ידי חלוקה פשוטה לשניים. כלומר, שיטות הכפלת התאים אינן זהות. יש אפילו תופעה כזו כמו התאבדות סלולרית. זו הרס עצמי של תאים במקום תהליכי חלוקה.

כיצד תא משחזר, למשל, חיידקים,אצות כחולות-ירוקות, קצת פרוטוזואים? מבחינה מינית, בצורה הפשוטה ביותר: תוכן תאיהם מוכפל, נוצר התכווצות רוחבית או אורכית בדופן התא, ותא אחד מחולק לשניים חדשים לחלוטין, זהים לאורגניזמים של האם.

תהליך זה נקרא חלוקה ישירה של תאים.זה מתרבה חד תאיים וחיידקים, אבל אין לזה שום קשר לתהליכים מיטוטיים או מיוטיים. הם מתרחשים רק בגוף של אורגניזמים חיים רב תאיים.

מיטוזה

יצורים רב תאיים מכילים מיליארדיתאים. וכל אחד מהם מבקש להשלים את מחזור חייו, בדיוק להשאיר צאצאים, ולא למות. תאים מתרבים על ידי חלוקה, אך תהליך זה אינו זהה לכולם.

מבנים סומטיים (אלה כוללים את כולםתאי הגוף, למעט תאי הרבייה) בוחרים מיטוזה או אמיטוזיס להתרבות בדרכם שלהם. זהו תהליך מעניין מאוד, רחב ידיים ומורכב, וכתוצאה מכך שני תאי בת זהים עם אותו הרכב דיפלואידי נוצרים מתא תא דיפלואידי של אם אחת (כלומר עם סט כפול של כרומוזומים).

התהליך כולו כולל שתי נקודות עיקריות:

1. קריוקינזיס הוא חלוקת הגרעין וכל תוכנו.
2. ציטוקינזיס הוא החלוקה של פרוטופלזמה (ציטופלזמה וכל האברונים התאיים).

תהליכים אלה מתנהלים בו זמנית, מה שמוביל להיווצרות עותקים אימהיים מלאים בגודל מופחת.

מיטוזה מורכבת מארבעה שלבים (פרופאז, מטאפאזה, אנאפאזה, טלופאז) ומצב שקדם לחלוקה - אינטראפאזה. בואו ניקח בחשבון כל אחד מהם בפירוט.

אינטראפאזה

גידול ורבייה של תאים מתבצע בלאורך חיי האורגניזם. עם זאת, לא לכל התאים יש אורך חיים זהה. חלקם מתים לאחר יומיים-שלושה (אלמנטים נוצרים של דם), חלקם נשארים לתפקד כל חייהם (עצבניים).

אבל בחיים של כל תא, רוב הזמןמצב זה נשמר, הנקרא interphase. זוהי תקופת ההכנה לחלוקה של תא בוגר ונוצר, שלוקח עד 90% מזמן התהליך כולו.

המשמעות הביולוגית של שלב זה היא בהצטברותחומרים מזינים, RNA וחלבונים, סינתזה של מולקולות DNA. ואכן, לאחר החלוקה, כל תא בת אמור לקבל כמות זהה של אברונים, חומרים וחומר גנטי כפי שהיה אצל האם. לשם כך, חייב להיות הכפלה של כל המבנים הקיימים, כולל גדילי DNA.

באופן כללי, אינטראפאזה מתרחשת בשלושה שלבים:

• פרסינטטית;
• מְלָאכוּתִי;
• פוסט סינטטי.

תוצאה: הצטברות של חומרים מזינים, אנרגיה ו- DNA של מולקולות להמשך תהליכי ביקוע. לפיכך, שלב זה הוא רק ההתחלה לאופן שבו הרבייה הולכת ומתרבה בעתיד.

נבואה

בשלב זה מתרחשים התהליכים העיקריים הבאים:

• המעטפה הגרעינית מתמוססת;
• גרעינים נעלמים (מתמוססים);
• כרומוזומים נראים במיקרוסקופ עקב פיתול (ספירליזציה) של המבנה;
• צנטריולות מסתובבות לקטבי התא, נמתחות ויוצרות את ציר החלוקה.

בשלב זה, הרבייה של תאי בעלי חיים אינה שונה מזו של כל האחרים.

מטאפאזה

שלב זה הוא קצר למדי, רק כ -10דקות. הבסיס שלה הוא שכרומטידים מסודרים לאורך קו המשווה של התא. חוטים של ציר הביקוע בקצהו האחד נצמדים לצנטריולה שבקוטב התא, והשני לצנטרומר של כל כרומטיד. מבנים גנטיים כמעט ואינם קשורים זה לזה ולכן הם מוכנים בקלות לניתוק.

אנאפאזה

השלב הקצר ביותר בכל המחזור המיטוטי.משך הזמן הוא כ -3 דקות. במהלך תקופה זו כל כרומטיד עובר לקוטב התא שלו ומשלים את עצמו את החצי החסר והופך למבנה כרומוזום רגיל.

עם זאת, היווצרות זו דורשת אנזים מיוחד - טלומרז. זו הצטברותו שהתרחשה בבימת-שלב.

טלופאז

לכל מוט תא יש משלוחומר שלם גנטי הנסגר במעטפה הגרעינית ויוצר את הגרעין. נוקלאולי מופיע. התהליך כולו לוקח כ- 30 דקות. כלומר, די הרבה זמן. הסיבה לכך היא היווצרות גרעינים ומעטפת גרעינית דורשת עלויות אנרגיה גבוהות, כמו גם זמינות של חומר בנייה - חומרים מזינים (חלבונים, פחמימות, אנזימים, שומנים, חומצות אמינו).

ציטוקינזיס

תהליך זה משלים את כל המחזור המיטוטי.פרוטופלזמה מחולקת אך ורק לשניים יחד עם אברונים, וכל בת מקבל אותה כמות בדיוק כמו אחותה. ואז נוצר כיווץ חלבון (בעל אופי אקטין) על פני התא, הלוחץ את המבנה לרוחב ומחלק אותו לשניים שווים, אך קטנים יותר בגודלם, בהשוואה לתאי האם.

ישנם הבדלים בין בעלי חיים בשלב זה.תאים מאיך שתא הצמח מתרבה. העובדה היא שבמבני צמחים יש פחות חלבון, ואין אקטין כלל. לכן, באמצע, לא נוצר כיווץ, אלא מחיצה, שמשני צידיה מונחים תאית. זה נותן לתאי הצמח נוקשות, יוצר שלד בצורת דופן תא.

גידול ורבייה של תאים עוקב אחר מסלול מחזור החיים הרגיל: התמחות, היווצרות רקמות, אחר כך איברים, עבודה פעילה וחלוקה או מוות.

תאי מין ורבייה שלהם

לשאלה כיצד תא מתרבה, התשובה היאניתן לתת בעת ציון איזו. אחרי הכל, תהליכי המיטוזה ששקלנו אופייניים רק למבנים סומטיים. ואילו תאי המין מתרבים בצורה מעט שונה, או ליתר דיוק, על ידי מיוזה.

תהליך זה הוא הבסיס לחיים כאלהמתפקד בבעלי חיים כמו גמטוגנזה, כלומר רבייה מינית. התפתחות תאי הנבט מתרחשת בשלבים רבים. לכן, מיוזה היא חלוקה מורכבת וגדולה עוד יותר מאשר מיטוזה.

עבור תאים צמחיים, מיוזה היא הבסיסספורוגנזה, כלומר היווצרות תאי נבט. התפקיד הביולוגי העיקרי של המיוזה לכל האורגניזמים הוא שכתוצאה מכך נוצרים ארבעה תאי מין הפלואידים (עם חצי או קבוצה אחת של כרומוזומים). בשביל מה? על מנת שהפריה (מיזוג של תאי נבט זכרים ונקביים) תחזיר את הדיפלואידי בזיגוטה חדשה (עובר עתידי). זה נותן מגוון גנטי לאורגניזמים, מוביל לשילוב של גנים, להופעה והתמזגות של תכונות חדשות.

מבנה תהליך המיוזה

יש שתי חלוקות עיקריות במיוזה:צמצום ומשוויוני. כל אחד מהם כולל את כל אותם שלבים כמו המיטוזה: פרופאז, מטאפאזה, אנאפאזה וטלופאז. בואו נסתכל מקרוב על כל אחד מהם.

חטיבת הפחתה

השורה התחתונה: מתא דיפלואידי אחד נוצרים שני תאים הפלואידים, עם חצי סט של כרומוזומים. שלבים:

• נבואה אני;
• מטאפאזה I;
• אנאפאזה I;
• טלופזה I.

בכל אחד מהשלבים, אותו דברטרנספורמציה, כמו בשלבים המקבילים במיטוזה. עם זאת, עדיין יש הבדל אחד: הכפלת DNA אינה מתרחשת בבימת שלב, אלא רק מתחלקת לשניים וזהו. לכן, רק מחצית מהמידע הגנטי נכנס לכל תא בת. זהו הרבייה הראשונית של תאי בעלי חיים, כמו גם תאי צמח הקשורים למין.

חלוקה משוונית

החלוקה השנייה של המיוזה, וכתוצאה מכךשני תאים נוספים נוצרים מכל אחד קודם. עכשיו יש כבר ארבעה אנלוגים פלואידים זהים, שהופכים לתאי רבייה של בעלי חיים או צמחים. שלבי החלוקה המשוונית: נבואה II, מטאפאזה II, אנאפאזה II, טלופזה II.

אז השאלה היא איך הוא מתרבהלתא יש תשובה מורכבת ותמציתית למדי. אחרי הכל, תהליכים אלה, כמו כל האחרים המתרחשים ביצורים חיים, הם עדינים מאוד ומורכבים משלבים רבים.