Apie gyvus organizmus yra žinoma, kad jie kvėpuoja,maitintis, daugintis ir mirti, tai yra jų biologinė funkcija. Bet kaip visa tai vyksta? Dėl plytų - ląstelės, kurios taip pat kvėpuoja, maitinasi, miršta ir dauginasi. Bet kaip tai vyksta?
Apie ląstelių struktūrą
Namas pagamintas iš plytų, kaladėlių ar rąstų.Taigi kūną galima suskirstyti į elementarius vienetus - ląsteles. Iš jų susideda visa gyvių įvairovė, skirtumas slypi tik jų skaičiuje ir tipuose. Jie susideda iš raumenų, kaulinio audinio, odos, visų vidaus organų - jie labai skiriasi savo paskirtimi. Nepaisant to, kokias funkcijas atlieka ta ar kita ląstelė, jie visi yra išdėstyti maždaug vienodai. Visų pirma, bet kurioje „plytoje“ yra apvalkalas ir citoplazma, kurioje yra organelės. Kai kurios ląstelės neturi branduolio, jos vadinamos prokariotinėmis, tačiau visi daugiau ar mažiau išsivystę organizmai susideda iš eukariotų, turinčių branduolį, kuriame saugoma genetinė informacija.
Organelės, esančios citoplazmojeįvairūs ir įdomūs, jie atlieka svarbias funkcijas. Gyvūninės kilmės ląstelėse išskiriamas endoplazminis tinklas, ribosomos, mitochondrijos, Golgi kompleksas, centriolės, lizosomos ir motoriniai elementai. Jų pagalba vyksta visi procesai, užtikrinantys kūno funkcionavimą.
Gyvybinis ląstelių aktyvumas
Kaip jau minėta, visa gyvybė maitina, kvėpuoja,dauginasi ir miršta. Šis teiginys galioja tiek sveikiems organizmams, tai yra žmonėms, gyvūnams, augalams ir kt., Tiek ląstelėms. Tai nuostabu, bet kiekviena „plyta“ turi savo gyvenimą. Organelių sąskaita jis gauna ir apdoroja maistines medžiagas, deguonį ir pašalina visą perteklių lauke. Pati citoplazma ir endoplazminis tinklas atlieka transporto funkciją, mitochondrijos, be kita ko, yra atsakingos už kvėpavimą, taip pat teikia energiją. „Golgi“ kompleksas užsiima ląstelių atliekų kaupimu ir šalinimu. Likusios organelės taip pat dalyvauja sudėtinguose procesuose. Tam tikrame savo gyvenimo ciklo etape ląstelė pradeda dalytis, tai yra vyksta dauginimosi procesas. Verta apsvarstyti išsamiau.
Ląstelių dalijimosi procesas
Reprodukcija yra vienas iš gyvenimo raidos etapųorganizmas. Tas pats pasakytina ir apie ląsteles. Tam tikru gyvenimo ciklo etapu jie patenka į būseną, kurioje yra pasirengę daugintis. Prokariotinės ląstelės paprasčiausiai dalijasi į dvi dalis, pailgėja ir suformuoja pertvarą. Šis procesas yra paprastas ir beveik visiškai ištirtas naudojant lazdelės formos bakterijų pavyzdį.
Su eukariotinėmis ląstelėmis viskas yra šiek tieksunkiau. Jie dauginasi trimis skirtingais būdais, vadinamais amitoze, mitoze ir mejoze. Kiekvienas iš šių kelių turi savo ypatybes, jis būdingas tam tikro tipo ląstelėms. Amitozė
Kartais kaip veislė išskiriamas tiesioginis dalijimasismitozė, tačiau kai kurie mokslininkai tai laiko atskiru mechanizmu. Šis procesas yra retas net senose ląstelėse. Toliau bus nagrinėjama mejozė ir jos fazės, mitozės procesas ir šių metodų panašumai bei skirtumai. Palyginti su paprastu dalijimu, jie yra sudėtingesni ir tobulesni. Tai ypač pasakytina apie redukcijos padalijimą, todėl mejozės fazių charakteristikos bus išsamiausios.
Centrioliai vaidina svarbų vaidmenį dalijantis ląstelėmis -specialūs organeliai, dažniausiai esantys šalia Golgi komplekso. Kiekviena tokia struktūra susideda iš 27 mikrovamzdelių, sugrupuotų į tris. Visa konstrukcija yra cilindro formos. Centrioliai tiesiogiai dalyvauja formuojant ląstelių dalijimosi verpstę netiesioginio dalijimosi procese, kuris bus aptariamas toliau.
Mitozė
Ląstelių gyvenimo trukmėskiriasi. Kai kurie gyvena porą dienų, o kai kuriuos galima priskirti ilgosioms kepenims, nes visiška jų kaita įvyksta labai retai. Ir praktiškai visos šios ląstelės dauginasi per mitozę. Daugumai jų tarp dalijimosi laikotarpių praeina vidutiniškai 10–24 valandos. Pati mitozė trunka trumpą laiką - gyvūnams apie 0,5–1
Šio tipo skaidymas reikšmingas - šis procesaspadeda augti ir atsinaujinti audiniams, dėl kurių vystosi visas organizmas. Be to, būtent mitozė yra nelytinio dauginimosi pagrindas. Ir dar viena funkcija yra perkelti ląsteles ir pakeisti jau pasenusias. Todėl klaidinga manyti, kad dėl to, kad mejozės stadijos yra sudėtingesnės, jos vaidmuo yra daug didesnis. Abu šie procesai atlieka skirtingas funkcijas ir yra savaip svarbūs ir nepakeičiami.
Mitozė susideda iš kelių fazių, kurios skiriasijo morfologiniai ypatumai. Būsena, kurioje ląstelė yra pasirengusi netiesioginiam dalijimuisi, vadinama tarpfaze, o pats procesas yra padalintas į dar 5 etapus, į kuriuos reikia atsižvelgti išsamiau.
Mitozės fazės
Būdama tarpfazėje, ląstelė ruošiasi dalijimui: įvyksta DNR ir baltymų sintezė. Šis etapas yra padalytas į dar kelis, kurių metu auga visa struktūra ir dubliuojasi chromosomos. Šioje būsenoje ląstelė išlieka iki 90% viso gyvenimo ciklo.
Likusius 10% užima pats padalinys,suskirstyti į 5 etapus. Augalų ląstelių mitozės metu taip pat išsiskiria preprofazė, kurios nėra visais kitais atvejais. Vyksta naujų struktūrų formavimasis, branduolys juda į centrą. Suformuojama priešfazinė juosta, žyminti siūlomą būsimo padalijimo vietą.
Visose kitose ląstelėse mitozės procesas vyksta taip:
1 lentelė
| Sceninis vardas | Charakteristikos |
| Pranašauti | Branduolys padidėja, jame yra chromosomųspiralės formos, tampa matomos mikroskopu. Citoplazmoje susidaro skilimo verpstė. Dažnai įvyksta branduolio dezintegracija, tačiau tai ne visada įvyksta. Genetinės medžiagos kiekis ląstelėje lieka nepakitęs. |
| Prometafazė | Branduolio membrana suyra. Chromosomos pradeda judėti aktyviai, bet nepastoviai. Galų gale jie visi patenka į metafazės plokštumos plokštumą. Šis etapas trunka iki 20 minučių. |
| Metafazė | Chromosomos išsirikiuoja išilgai pusiaujodalijanti verpstės plokštumą maždaug vienodu atstumu nuo abiejų ašigalių. Mikrovamzdelių, palaikančių visą struktūrą stabilioje būsenoje, skaičius pasiekia maksimalų. Seserinės chromatidės atstumia viena kitą, palaikydamos ryšį tik centromeroje. |
| Anafazė | Trumpiausias etapas. Chromatidai atsiskiria ir atstumia vienas kitą link artimiausių polių. Šis procesas kartais yra izoliuotas atskirai ir vadinamas anafaze A. Ateityje patys skilimo poliai išsiskiria. Kai kurių pirmuonių ląstelėse dalijimosi verpstės ilgis padidėja iki 15 kartų. Šis poskyris vadinamas anafaze B. Procesų trukmė ir seka šiame etape yra kintama. |
| Telofazė | Pasibaigus skirtingumui priešingaichromatidų poliai sustoja. Atsiranda chromosomų dekondensacija, tai yra jų padidėjimas. Prasideda būsimų dukterinių ląstelių branduolių membranų rekonstrukcija. Dingsta verpstės mikrovamzdeliai. Susidaro branduoliai, atnaujinama RNR sintezė. |
Užbaigus genetinės informacijos skirstymąatsiranda citokinezė arba citotomija. Šis terminas reiškia dukterinių ląstelių kūnų susidarymą iš motinos kūno. Šiuo atveju organeliai, kaip taisyklė, yra padalinti per pusę, nors galimos išimtys, susidaro pertvara. Citokinezė paprastai nėra izoliuota atskiroje fazėje, atsižvelgiant į tai telofazėje.
Taigi, įdomiausi procesai apima chromosomas, kuriose yra genetinė informacija. Kas jie yra ir kodėl jie tokie svarbūs?
Apie chromosomas
Dar neturėdami genetikos užuominos, žmonėsžinojo, kad daugybė atžalų savybių priklauso nuo tėvų. Tobulėjant biologijai tapo akivaizdu, kad kiekvienoje ląstelėje kaupiama informacija apie tam tikrą organizmą, o dalis jos perduodama ateities kartoms.
XIX amžiaus pabaigoje buvo atrastos chromosomos - struktūros, susidedančios iš ilgų
Chromosomų struktūra tuo metu, kai jos yra aiškiaimatomi, gana paprasti - tai dvi chromatidės, sujungtos per vidurį centromera. Tai yra specifinė nukleotidų seka ir vaidina svarbų vaidmenį ląstelių dauginimosi procese. Galų gale, kai fazėje ir metafazėje chromosoma yra išoriškai, tai geriausiai galima pamatyti, ji primena raidę X.
1900 m. Buvo atrasti Mendelio įstatymai,apibūdinantis paveldimų požymių perdavimo principus. Tada galutinai paaiškėjo, kad chromosomos yra būtent tai, su kuria perduodama genetinė informacija. Ateityje mokslininkai, norėdami tai įrodyti, atliko daugybę eksperimentų. Tada tyrimo objektas buvo ląstelių dalijimosi įtaka jiems.
Mejozė
Skirtingai nuo mitozės, šis mechanizmas baigiasisusidaro dvi ląstelės, kurių chromosomų rinkinys yra 2 kartus mažesnis nei originalas. Taigi mejozės procesas tarnauja kaip perėjimas iš diploidinės fazės į haploidinę fazę ir visų pirma
Mejozę ir jos fazes tyrė tokie garsūs mokslininkai,kaip V. Flemingas, E. Strasburgreris, V. I. Beljaevas ir kiti. Šio proceso tyrimas tiek augalų, tiek gyvūnų ląstelėse tęsiasi iki šiol - jis toks sudėtingas. Iš pradžių šis procesas buvo laikomas mitozės variantu, tačiau beveik iškart po jo atradimo jis vis dėlto buvo identifikuotas kaip atskiras mechanizmas. Mejozės ypatybes ir teorinę reikšmę Augustas Weissmannas pirmą kartą tinkamai aprašė dar 1887 m. Nuo to laiko redukcijos dalijimosi proceso tyrimas labai pasistūmėjo į priekį, tačiau darytos išvados dar nepaneigtos.
Mejozės nereikėtų painioti su gametogeneze, nors ir viena, ir kitašie procesai yra glaudžiai susiję. Abu mechanizmai yra susiję su gemalo ląstelių susidarymu, tačiau tarp jų yra nemažai rimtų skirtumų. Mejozė vyksta dviem dalijimosi etapais, kurių kiekvienas susideda iš 4 pagrindinių fazių, tarp jų yra trumpa pertrauka. Viso proceso trukmė priklauso nuo DNR kiekio branduolyje ir chromosomų organizacijos struktūros. Apskritai, jis yra daug ilgesnis, palyginti su mitoze.
Beje, viena iš pagrindinių reikšmingo priežasčiųrūšių įvairovė yra būtent mejozė. Chromosomų rinkinys, atsirandantis dėl redukcijos dalijimosi, yra padalintas į dvi dalis, todėl atsiranda naujų genų derinių, kurie pirmiausia gali padidinti organizmų prisitaikymą ir prisitaikymą, dėl ko gauna tam tikrus bruožų ir savybių rinkinius.
Mejozės fazės
Kaip jau minėta, redukcijos ląstelėpadalijimas yra paprastai padalintas į du etapus. Kiekviena iš šių stadijų dar skirstoma į 4. Ir pirmoji mejozės fazė - I fazė, savo ruožtu, yra padalinta į 5 atskirus etapus. Tęsiant šio proceso tyrimus, ateityje galima išskirti kitus. Dabar išskiriami šie mejozės etapai:
2 lentelė
| Sceninis vardas | Charakteristikos |
| Pirmasis divizionas (sumažinimas) | |
I pranašumas | |
| leptotenas | Kitu būdu šis etapas vadinamas smulkiųjų gijų stadija. Chromosomos atrodo kaip susivėlęs kamuolys po mikroskopu. Kartais proleptotenas yra izoliuotas, kai atskirus siūlus vis dar sunku įžvelgti. |
| zigotenas | Siūlų sujungimo etapas. Homologinės, tai yra, panašios viena į kitą morfologiškai ir genetiškai, chromosomų poros susilieja. Susiliejimo procese, ty konjugacija, susidaro bivalentai arba tetrados. Taip vadinami gana stabilūs chromosomų porų kompleksai. |
| pachitenas | Storosios gijos stadija.Šiame etape chromosomos yra spiralinės ir užbaigiama DNR replikacija, formuojasi chiazmos - atskirų chromosomų dalių - chromatidų - sąlyčio taškai. Vyksta perėjimo procesas. Chromosomos kerta ir keičiasi kai kuriomis genetinės informacijos dalimis. |
| diplotena | Dar vadinamas dvigubos grandinės etapu. Homologinės bivalentų chromosomos atstumia viena kitą ir išlieka susijusios tik chiasmatose. |
| diakinezė | Šiame etape bivalentai išsiskiria branduolio periferijoje. |
| I metafazė | Branduolio apvalkalas sunaikinamas, susidaro dalijimosi ašis. Bivalentai juda į ląstelės centrą ir išsirikiuoja palei pusiaujo plokštumą. |
| I anafazė | Bivalentai suyra, po to kiekviena poros chromosoma juda į artimiausią ląstelės polių. Skirstymas į chromatidus nevyksta. |
| I telofazė | Chromosomų divergencijos procesas baigiasi.Susidaro atskiri dukterinių ląstelių branduoliai, kurių kiekvienas turi haploidinį rinkinį. Chromosomos yra despiralizuojamos, susidaro branduolio apvalkalas. Kartais stebima citokinezė, tai yra paties ląstelės kūno dalijimasis. |
| Antrasis padalijimas (lygtinis) | |
| II profilaktika | Atsiranda chromosomų kondensatas, ląstelės centras dalijasi. Branduolinis apvalkalas sunaikinamas. Susidaro skilimo verpstė, statmena pirmajai. |
| II metafazė | Kiekvienoje iš dukterinių ląstelių chromosomos rikiuojasi palei pusiaują. Kiekvieną iš jų sudaro dvi chromatidės. |
| II anafazė | Kiekviena chromosoma yra padalinta į chromatidus. Šios dalys išsiskiria į priešingus polius. |
| II telofazė | Gautos vienhromatinės chromosomos despiralizuojamos. Susidaro branduolio apvalkalas. |
Taigi akivaizdu, kad mejozinio dalijimosi fazės yra daug sudėtingesnės nei mitozės procesas. Tačiau, kaip jau minėta, tai nesumažina biologinio netiesioginio dalijimosi vaidmens, nes jie atlieka skirtingas funkcijas.
Beje, mejozė ir jos fazės pastebimosvieni paprasčiausių. Tačiau paprastai jis apima tik vieną padalinį. Manoma, kad ši vienos pakopos forma vėliau išsivystė į šiuolaikinę dviejų pakopų formą.
Mitozės ir mejozės skirtumai ir panašumai
Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad šių dviejų skirtumaiprocesai yra akivaizdūs, nes tai yra visiškai skirtingi mechanizmai. Tačiau giliau išanalizavus paaiškėja, kad skirtumai tarp mitozės ir mejozės nėra tokie globalūs, galų gale jie lemia naujų ląstelių susidarymą.
Pirmiausia verta pakalbėti apie tai, kas bendro tarp šių mechanizmų. Tiesą sakant, yra tik du sutapimai: toje pačioje fazių sekoje ir tame, kad
Skirtumai yra daug didesni.Visų pirma mitozė atsiranda somatinėse ląstelėse, tuo tarpu mejozė yra glaudžiai susijusi su gemalo ląstelių susidarymu ir sporogeneze. Pačiose fazėse procesai visiškai nesutampa. Pavyzdžiui, mitozės kirtimas vyksta tarpfazių metu ir net ne visada. Antruoju atveju šis procesas lemia mejozės anafazę. Genų rekombinacija netiesiogiai dalijantis paprastai nevykdoma, o tai reiškia, kad ji neturi jokio vaidmens organizmo evoliucinei plėtrai ir tarpspecifinės įvairovės palaikymui. Ląstelių, atsirandančių dėl mitozės, skaičius yra du, jos yra genetiškai identiškos motinai ir turi diploidinį chromosomų rinkinį. Redukcijos dalijimo metu viskas yra kitaip. Mejozės rezultatas yra 4 haploidinės ląstelės, kurios skiriasi nuo motinos. Be to, abu mechanizmai labai skiriasi trukme, ir tai lemia ne tik dalijimosi etapų skaičiaus skirtumas, bet ir kiekvieno iš etapų trukmė. Pavyzdžiui, pirmoji mejozės fazė trunka daug ilgiau, nes tuo metu vyksta chromosomų konjugacija ir perėjimas. Štai kodėl jis papildomai skirstomas į kelis etapus.
Apskritai mitozės ir mejozės panašumaipalyginti nereikšmingi, palyginti su jų skirtumais. Šių procesų supainioti beveik neįmanoma. Todėl dabar net šiek tiek stebina tai, kad redukcijos dalijimasis anksčiau buvo laikomas tam tikra mitoze.
Mejozės pasekmės
Kaip jau minėta, pasibaigus procesuiredukcijos dalijimasis, vietoj motinos ląstelės su diploidiniu chromosomų rinkiniu, susidaro keturios haploidinės. Ir jei kalbėsime apie mitozės ir mejozės skirtumus, tai yra reikšmingiausia. Reikiamas kiekis atstatomas, kai kalbama apie lytines ląsteles, po apvaisinimo. Taigi su kiekviena nauja karta dvigubai padidėja chromosomų skaičius.
Be to, mejozės metugenų rekombinacija. Reprodukcijos procese tai veda prie intraspecifinės įvairovės palaikymo. Taigi tai, kad net broliai ir seserys kartais labai skiriasi, yra būtent mejozės rezultatas.
Beje, kai kurių hibridų sterilumas yragyvūnų pasaulis taip pat yra redukcijos dalijimosi problema. Faktas yra tas, kad skirtingų rūšių tėvų chromosomos negali patekti į konjugaciją, o tai reiškia, kad neįmanoma susidaryti pilnaverčių gyvybingų lytinių ląstelių. Taigi būtent mejozė yra gyvūnų, augalų ir kitų organizmų evoliucinės raidos pagrindas.
