減数分裂とその段階。減数分裂の段階の特徴づけ。生物の繁殖。有糸分裂と減数分裂の類似点

生物は呼吸することが知られています、餌を与え、増殖し、死ぬ、これが彼らの生物学的機能です。しかし、これはどのように起こっているのでしょうか？れんがのために-呼吸し、供給し、死に、そして増殖する細胞。しかし、これはどのように起こりますか？

細胞の構造について

家はレンガ、ブロック、丸太でできています。したがって、体は基本的な単位、つまり細胞に分割することができます。あらゆる種類の生物はそれらで構成されており、違いはそれらの数と種類にのみあります。それらは筋肉、骨組織、皮膚、すべての内臓で構成されています-それらは目的が大きく異なります。ただし、このセルまたはそのセルが実行する機能に関係なく、それらはすべてほぼ同じ方法で配置されます。まず第一に、どの「レンガ」にも細胞小器官が位置する殻と細胞質があります。一部の細胞は核を持たず、原核生物と呼ばれますが、多かれ少なかれ発達した生物はすべて真核生物で構成され、遺伝情報が保存されている核を持っています。

細胞質にある細胞小器官多様で興味深い、それらは重要な機能を果たします。動物由来の細胞では、小胞体、リボソーム、ミトコンドリア、ゴルジ複合体、中心小体、リソソーム、運動要素が分離されています。それらの助けを借りて、体の機能を保証するすべてのプロセスが行われます。

細胞の活力

すでに述べたように、すべての生物は餌を与え、呼吸し、増殖して死ぬ。この記述は、生物全体、つまり人、動物、植物など、および細胞の両方に当てはまります。それは驚くべきことですが、それぞれの「レンガ」には独自の生命があります。彼の細胞小器官を犠牲にして、彼は栄養素、酸素を受け取り、処理し、外側の余分なものをすべて取り除きます。細胞質自体と小胞体は輸送機能を果たし、ミトコンドリアはとりわけ呼吸とエネルギーの供給に関与しています。ゴルジ複合体は、細胞老廃物の蓄積と除去を扱います。残りのオルガネラも複雑なプロセスに関与しています。そして、そのライフサイクルの特定の段階で、細胞は分裂し始めます。つまり、生殖のプロセスが起こります。より詳細に検討する価値があります。

細胞分裂プロセス

生殖は生活の発展の段階の1つです生命体。同じことがセルにも当てはまります。ライフサイクルのある段階で、彼らは繁殖する準備ができている状態に入ります。原核細胞は単純に2つに分裂し、伸長してから中隔を形成します。このプロセスは単純で、棒状のバクテリアの例を使用してほぼ完全に研究されています。

真核細胞では、すべてがややより困難。それらは、無糸分裂、有糸分裂、減数分裂と呼ばれる3つの異なる方法で繁殖します。これらのパスにはそれぞれ独自の特性があり、特定のタイプのセルに固有のものです。無糸分裂

最も単純であると考えられています、それはまた呼ばれます直接バイナリ除算。これにより、DNA分子の倍増が起こります。ただし、核分裂紡錘体が形成されていないため、この方法が最もエネルギー的に経済的です。無糸分裂は単細胞生物で観察されますが、多細胞組織は他のメカニズムによって増殖します。ただし、成熟組織など、有糸分裂活性が低下している場合に観察されることがあります。

直接除算はさまざまなものとして区別されることがありますしかし、有糸分裂は別のメカニズムであると考える科学者もいます。このプロセスは、古いセルでもまれです。次に、減数分裂とその段階、有糸分裂のプロセス、およびこれらの方法の類似点と相違点について検討します。単純な除算と比較して、それらはより複雑で完璧です。これは特に減数分裂に当てはまるので、減数分裂の段階の特徴が最も詳細になります。

中心小体は細胞分裂において重要な役割を果たします-通常、ゴルジ複合体の近くにある特別な細胞小器官。このような各構造は、3つにグループ化された27個の微小管で構成されています。全体の構造は円筒形です。中心小体は、間接分裂の過程で細胞分裂の紡錘体の形成に直接関与します。これについては以下で説明します。

有糸分裂

細胞の存在期間違います。数日間生きる人もいれば、完全な変化がめったに起こらないので、長寿に起因する人もいます。そして、事実上すべてのこれらの細胞は有糸分裂を介して増殖します。それらのほとんどの場合、分割期間の間に平均10〜24時間が経過します。有糸分裂自体は短時間かかります-動物では、約0.5-1

時間、そして植物のために約2-3。このメカニズムにより、細胞集団の成長と、遺伝的内容が同一のユニットの複製が保証されます。これは、世代の継続性が小学校レベルで尊重される方法です。この場合、染色体の数は変わりません。真核細胞の生殖の最も一般的な変形であるのはこのメカニズムです。

このタイプの分割の重要性は素晴らしいです-このプロセス組織の成長と再生を助け、それにより生物全体の発達が起こります。さらに、無性生殖の根底にあるのは有糸分裂です。また、別の機能は、セルを移動して、すでに廃止されたセルを置き換えることです。したがって、減数分裂の段階がより複雑であるという事実のために、その役割がはるかに高いと信じるのは誤りです。これらのプロセスは両方とも異なる機能を実行し、独自の方法で重要でかけがえのないものです。

有糸分裂はいくつかの段階で構成され、その形態学的特徴。細胞が間接分裂の準備ができている状態は間期と呼ばれ、プロセス自体はさらに5つの段階に分割されますが、これについてはさらに詳しく検討する必要があります。

有糸分裂の段階

間期にあるため、細胞は分裂の準備をします。DNAとタンパク質の合成が起こります。この段階はさらにいくつかに細分され、その間に構造全体の成長と染色体の複製が起こります。セルは、ライフサイクル全体の最大90％の間、この状態のままです。

残りの10％は部門自体が占めています。5つの段階に分かれています。植物細胞の有糸分裂中に、前プロフェーズも放出されますが、他のすべての場合には存在しません。新しい構造の形成が起こり、核は中心に移動します。プレフェーズテープが形成され、将来の部門の候補地をマークします。

他のすべての細胞では、有糸分裂のプロセスは次のように進行します。

表1

芸名	特性
前期	核のサイズが大きくなり、その中の染色体が大きくなりますらせん状になり、顕微鏡で見えるようになります。核分裂紡錘体が細胞質に形成されます。核小体の崩壊はしばしば起こりますが、これは常に起こるとは限りません。細胞内の遺伝物質の内容は変わりません。
前中期	核膜が崩壊します。染色体は活発に、しかし不規則に動き始めます。最終的に、それらはすべて中期プレートの平面に到達します。この段階は最大20分続きます。
中期	赤道に沿って染色体が並んでいます両方の極からほぼ等しい距離でスピンドル平面を分割します。構造全体を安定した状態に保つ微小管の数が最大になります。姉妹染色分体は互いに反発し、セントロメアでのみ接続を維持します。
後期	最短ステージ。染色分体は分離し、最も近い極に向かって互いに反発します。このプロセスは別々に分離されることがあり、後期Aと呼ばれます。その後、核分裂極自体が発散します。一部の原生動物の細胞では、分裂の紡錘体の長さが最大15倍に増加します。そして、このサブステージは後期Bと呼ばれます。このステージでのプロセスの期間と順序は可変です。
終末期	反対への発散の終了後染色分体の極が止まります。染色体の脱凝縮、つまり染色体のサイズの増加が発生します。将来の娘細胞の核膜の再構築が始まります。紡錘体微小管が消えます。核が形成され、RNA合成が再開されます。

遺伝情報の分割が完了した後細胞質分裂または細胞質分裂が起こります。この用語は、母親の体から娘細胞の体が形成されることを意味します。この場合、オルガネラは原則として半分に分割されますが、例外は可能ですが、セプタムが形成されます。細胞質分裂は、終期内であることを考慮すると、原則として、別の段階では分離されません。

したがって、最も興味深いプロセスには、遺伝情報を運ぶ染色体が含まれます。それらは何であり、なぜそれほど重要なのですか？

染色体について

まだ遺伝学の手がかりがなくても、人々は子孫の多くの資質は親に依存していることを知っていました。生物学の発達に伴い、特定の生物に関する情報が各細胞に保存され、その一部が次世代に受け継がれることが明らかになりました。

19世紀の終わりに、染色体が発見されました-長いからなる構造

DNA分子。これは顕微鏡の改良によって可能になり、今でも核分裂期にしか見ることができません。ほとんどの場合、発見はドイツの科学者W.フレミングに起因します。彼は彼の前に研究されたすべてを注文しただけでなく、彼自身の貢献もしました：彼は細胞構造、減数分裂とその段階を研究した最初の一人でした、また、「減数分裂」という用語を導入しました。 「染色体」の概念そのものが、少し後に別の科学者、ドイツの組織学者G.Waldeyerによって提案されました。

明らかになっている瞬間の染色体の構造目に見える、かなり単純な-それらはセントロメアによって中央で接続された2つの染色分体です。これは特定のヌクレオチド配列であり、細胞増殖の過程で重要な役割を果たします。最終的に、前期および中期の染色体は、最もよく見える場合、文字Xに似ています。

1900年に、メンデルの法則が発見されました。遺伝形質の伝達の原則を説明します。その後、染色体がまさに遺伝情報が伝達されるものであることがようやく明らかになりました。将来、科学者はこれを証明するために多くの実験を実施しました。そして、研究の主題は、細胞分裂がそれらに与える影響でした。

メイオーシス

有糸分裂とは異なり、このメカニズムは最終的に元の染色体の2分の1の染色体のセットを持つ2つの細胞の形成につながります。したがって、減数分裂のプロセスは、二倍体相から一倍体相への移行として機能し、そもそも

私たちは核分裂について話している、そしてすでに2番目に-全体細胞。染色体の完全なセットの回復は、配偶子のさらなる融合の結果として起こります。染色体数が減少しているため、この方法は細胞分裂の減少とも定義されています。

減数分裂とその段階は、そのような有名な科学者によって研究されました、V. Fleming、E。Strasburgrer、V。I.Belyaevなどのように。植物と動物の両方の細胞におけるこのプロセスの研究は今日まで続いています-それはとても複雑です。当初、このプロセスは有糸分裂の変種と考えられていましたが、発見直後に、別のメカニズムとして識別されました。減数分裂の特徴とその理論的重要性は、1887年にAugustWeissmannによって最初に適切に説明されました。それ以来、削減部門のプロセスの研究は大きく進歩しましたが、引き出された結論はまだ反駁されていません。

減数分裂を配偶子形成と混同しないでください。これらのプロセスは密接に関連しています。どちらのメカニズムも生殖細胞の形成に関与していますが、それらの間には多くの深刻な違いがあります。減数分裂は分裂の2つの段階で発生し、それぞれが4つの主要な段階で構成され、それらの間に短い休憩があります。プロセス全体の期間は、核内のDNAの量と染色体組織の構造によって異なります。一般的に、それは有糸分裂と比較してはるかに長くなります。

ちなみに、重要な主な理由の1つ種の多様性はまさに減数分裂です。染色体のセットは、還元分割の結果として2つに分割されるため、遺伝子の新しい組み合わせが出現し、主に生物の適応性と適応性を高める可能性があり、その結果、特定の特性と品質のセットを受け取ります。

減数分裂の段階

すでに述べたように、還元セル分割は通常、2つの段階に分けられます。これらの各段階はさらに4つに分けられます。減数分裂の最初の段階である前期Iは、さらに5つの別々の段階に分けられます。このプロセスの研究が続くにつれて、他のものは将来区別される可能性があります。これで、減数分裂の次の段階が区別されます。

表2

芸名	特性
第一分割（削減）
前期I
レプトテン	別の言い方をすれば、この段階は細いフィラメントの段階と呼ばれます。染色体は顕微鏡下ではもつれた球のように見えます。個々のスレッドがまだ見えにくい場合は、プロレプトセンが孤立していることがあります。
zygotene	スレッドをマージする段階。相同、つまり形態的にも遺伝的にも類似しており、染色体のペアが融合します。融合の過程で、すなわち、共役、二価、または四分子が形成されます。これは、染色体のペアのかなり安定した複合体の名前です。
パキテン	太いフィラメントステージ。この段階で、染色体はらせん状になり、DNA複製が完了し、キアズマが形成されます-染色体の個々の部分の接触点-染色分体。乗換えのプロセスが発生します。染色体は交差し、いくつかの遺伝情報を交換します。
diplotena	二本鎖ステージとも呼ばれます。二価の相同染色体は互いに反発し、キアズマでのみ接続されたままです。
ダイアキネシス	この段階で、二価は核の周辺で発散します。
中期I	核の殻が破壊され、核分裂紡錘体が形成されます。二価はセルの中心に移動し、赤道面に沿って整列します。
後期I	二価は崩壊し、その後、ペアの各染色体は最も近い細胞極に移動します。染色分体への分離は起こりません。
終期I	染色体発散のプロセスは終了します。娘細胞の別々の核が形成され、それぞれが一倍体のセットを持っています。染色体は脱スパイラル化され、核膜が形成されます。細胞質分裂、つまり細胞体自体の分裂が観察されることがあります。
2番目の分割（等式）
前期II	染色体の凝縮が起こり、細胞の中心が分裂します。核膜が破壊されます。核分裂紡錘体は、最初のものに垂直に形成されます。
中期II	それぞれの娘細胞では、染色体が赤道に沿って並んでいます。それぞれが2つの染色分体で構成されています。
後期II	各染色体は染色分体に分けられます。これらの部品は反対の極に分岐します。
終期II	得られた単一染色分体染色体は脱スパイラル化されます。核膜が形成されます。

したがって、減数分裂の段階が有糸分裂の過程よりもはるかに複雑であることは明らかです。しかし、すでに述べたように、これは間接核分裂の生物学的役割を減じることはありません。なぜなら、それらは異なる機能を実行するからです。

ちなみに、減数分裂とその段階はで観察されます最も単純なもののいくつか。ただし、原則として、1つの部門のみが含まれます。この1段階の形式は、後に現代の2段階の形式に進化したと想定されています。

有糸分裂と減数分裂の相違点と類似点

一見すると、この2つの違いはこれらは完全に異なるメカニズムであるため、プロセスは明らかです。しかし、より深く分析すると、有糸分裂と減数分裂の違いはそれほどグローバルではなく、最終的には新しい細胞の形成につながることがわかります。

まず第一に、これらのメカニズムに共通するものについて話す価値があります。実際、偶然の一致は2つだけです。同じフェーズのシーケンスと、

複製は、両方のタイプの除算の前に発生しますDNA。減数分裂に関しては、このプロセスは前期Iの開始前に完全には完了せず、最初のサブステージの1つで終了します。また、フェーズの順序は似ていますが、実際には、フェーズで発生するイベントは完全には一致しません。したがって、有糸分裂と減数分裂の類似点はそれほど多くありません。

もっと多くの違いがあります。まず第一に、有糸分裂は体細胞で起こりますが、減数分裂は生殖細胞の形成と胞子形成と密接に関連しています。フェーズ自体では、プロセスは完全には一致しません。たとえば、有糸分裂の乗換えは間期に起こり、それでも常にではありません。 2番目のケースでは、このプロセスが減数分裂の後期を説明します。間接分裂における遺伝子の組換えは通常行われず、それは生物の進化的発達と種内多様性の維持において何の役割も果たさないことを意味します。有糸分裂に起因する細胞の数は2つであり、それらは母体と遺伝的に同一であり、染色体の2倍体セットを持っています。削減部門ではすべてが異なります。減数分裂の結果は、母体のものとは異なる4つの半数体細胞です。さらに、両方のメカニズムは持続時間が大幅に異なり、これは核分裂ステップの数の違いだけでなく、各段階の持続時間にも起因します。たとえば、減数分裂の最初の前期は、この時点で染色体の共役と乗換えが発生するため、はるかに長く続きます。それがさらにいくつかの段階に分けられる理由です。

一般的に、有糸分裂と減数分裂の類似点お互いの違いと比較して、かなり重要ではありません。これらのプロセスを混同することはほとんど不可能です。したがって、今では、還元分裂が以前は一種の有糸分裂と見なされていたことは、いくぶん驚くべきことです。

減数分裂の結果

すでに述べたように、プロセスの終了後染色体の二倍体セットを持つ母細胞の代わりに、還元分裂、4つの一倍体のものが形成されます。そして、有糸分裂と減数分裂の違いについて話すと、これが最も重要です。生殖細胞に関しては、受精後に必要な量の回復が起こります。したがって、新しい世代ごとに、染色体の数が2倍になることはありません。

さらに、減数分裂の間、遺伝子の組換え。繁殖の過程で、これは種内多様性の維持につながります。したがって、兄弟でさえ互いに非常に異なる場合があるという事実は、まさに減数分裂の結果です。

ちなみに、いくつかの雑種の不稔性動物の世界も削減部門の問題です。事実、異なる種に属する親の染色体は接合に入ることができず、それは本格的な生存可能な生殖細胞の形成が不可能であることを意味します。したがって、動物、植物、その他の生物の進化的発達の根底にあるのは減数分裂です。