Iespējams, ka šeit nav neviena biežāk pētītaskolas programmā bioloģijas jēdzienos nekā šūna. Viņi viņu iepazīst dabaszinātņu 5. klasē, pēc tam 6. klasē apsver šķirnes un to, kā šūna vairojas, tās dalīšanās metodes. 7. un 8. klasē tas tiek pētīts no augu, dzīvnieku un cilvēku piederības viedokļa. 9. pakāpe nozīmē tajā notiekošo iekšējo procesu, tas ir, molekulārās struktūras, izskatīšanu. 10. un 11. tā ir šūnu teorija, atklājumi un evolūcija.
Programma ir veidota šādā veidā, jo tā ir šādamazas struktūras, "dzīves pamatelementi", ir jebkura organisma vissvarīgākie elementi. Visas vitālās funkcijas, procesi, izaugsme un attīstība, kļūšana - visu, kas saistīts ar dzīvi, veic viņi un tajos. Tāpēc šajā rakstā mēs apsvērsim galvenos šūnu reprodukcijas, attīstības un to atklāšanas vēstures punktus.
Šūnas atvēršana
Šīs strukturālās daļiņas ir ārkārtīgi mazasizmēri. Tāpēc to atvēršana un noteiktas tehnikas izveide prasīja daudz laika. Tātad Roberts Huks pirmo reizi redzēja dzīvo augu audu šūnu struktūru. Tas notika 1665. gadā. Lai tos pārbaudītu, viņš izgudroja pasaulē pirmo mikroskopu. Šī ierīce nebija līdzīga mūsdienu palielinošajām ierīcēm. Drīzāk tas šķita kā vairākas cilpas, kas tika sakrautas kopā, lai sniegtu palielinājumu.
Izmantojot šo ierīci, zinātnieks pārbaudīja griezumubalsa koksne. Tas, ko viņš redzēja, lika pamatu virknei saistīto zinātņu un kopumā bioloģijas attīstībai. Daudzas cieši blakus esošās šūnas ar aptuveni vienādu formu un izmēru. Hooke nosauca viņus par cella, kas nozīmē "būris".
Pēc tam tika veikti vairāki atklājumi, kas ļāva zināšanām augt, uzkrāties un radīt vairākas viņu pētījumā iesaistītas zinātnes.
- 1675. gads - zinātnieks Malpighi pētīja formas šūnu dažādību un nonāca pie secinājuma, ka tie visbiežāk ir noapaļoti vai ovāli burbuļi, kas piepildīti ar dzīvības sulu.
- 1682 - N. Gru apstiprināja Malpighi secinājumus un pētīja arī šūnu membrānas struktūru.
- 1674. gads - Antonio van Lēvenveheks atklāj baktēriju šūnas, kā arī asins struktūras un spermu.
- 1802. – 1809 - Ch.Brissot-Mirbe un JB Lamarck norāda uz audu esamību un dzīvnieku un augu šūnu līdzību.
- 1825. gadā Purkinje atver kodolu putnu reproduktīvajā šūnā.
- 1831.-1833 - Roberts Brauns atklāj kodola klātbūtni augu šūnās un ievieš iekšējā sastāva, nevis šūnas membrānas nozīmes jēdzienu, kā domāts iepriekš.
- 1839. gads - Teodors Švāns secina, ka visi dzīvie organismi sastāv no šūnām, kā arī to līdzība viens ar otru (nākotnes šūnu teorija).
- 1874-1875 - Čistjakovs un Strasburgers atklāj šūnu pavairošanas veidus - mitozi, mejozi.
Visi turpmākie atklājumi struktūras jomāšūnas, to funkcijas, daudzveidība un loma organismu dzīvē tika paveikti diezgan ātri, pateicoties intensīvai īpašas palielināšanas un apgaismojuma tehnoloģijas attīstībai.
Šūnu pavairošana
Katra šūna dzīves laikā veic veselu darbībušūnu cikls ir viņas dzīves laiks no dzimšanas līdz nāvei (vai dalīšanai). Turklāt nav svarīgi, vai tas ir dzīvnieks vai dārzenis. Dzīves cikls viņiem visiem ir vienāds, un visbiežāk tā beigās šūnas reizinās ar dalīšanos.
Protams, šis process nav identisks visiem organismiem. Eikariotiem un prokariotiem tas ir būtiski atšķirīgs; ir arī dažas atšķirības augu un dzīvnieku šūnu reprodukcijā.
Kā šūna vairojas? Ir vairāki galvenie veidi, kā to izdarīt.
- Mitoze.
- Mejoze.
- Amitoze.
Katrs no tiem ir virkneprocesi, fāzes. Turklāt visi šie procesi ir raksturīgi tieši daudzšūnu organismiem, gan augu, gan dzīvnieku izcelsmes. Vienšūnu organismos reprodukcija notiek, vienkārši sadalot divās daļās. Tas ir, šūnu reprodukcijas metodes nav vienādas. Ir pat tāda parādība kā šūnu pašnāvība. Tā ir šūnu pašiznīcināšanās, nevis dalīšanās procesi.
Kā šūna pavairo, piemēram, baktērijas,zilaļģes, daži vienšūņi? Aseksuāli, visvienkāršākajā veidā: to šūnu saturs tiek dubultots, šūnas sienā veidojas šķērsvirziena vai gareniskā sašaurināšanās un viena šūna tiek sadalīta divos pilnīgi jaunos, identiskos mātes organismos.
Šo procesu sauc par tiešu šūnu dalīšanos.Viņi pavairo vienšūnas un baktērijas, taču tam nav nekā kopīga ar mitotiskiem vai meiotiskiem procesiem. Tie rodas tikai daudzšūnu dzīvo organismu ķermenī.
Mitoze
Daudzšūnu radības satur miljardusšūnas. Un katrs no viņiem cenšas pabeigt savu dzīves ciklu, atstājot pēcnācējus un nemirstot. Šūnas reizina ar dalīšanu, taču šis process viņiem visiem nav vienāds.
Somatiskās struktūras (tās ietver visasķermeņa šūnas, izņemot reproduktīvās šūnas) reprodukcijai izvēlas mitozi vai amitozi. Tas ir ļoti interesants, ietilpīgs un sarežģīts process, kā rezultātā no vienas mātes diploīdās šūnas (tas ir, ar dubultu hromosomu kopumu) tiek veidotas divas identiskas meitas šūnas ar vienādu diploīdu sastāvu.
Viss process ietver divus galvenos punktus:
- Kariokinēze ir kodola un visa tā satura sadalīšana.
- Citokinēze ir protoplazmas dalīšanās (citoplazma un visas šūnu organellas).
Šie procesi turpinās vienlaicīgi, kā rezultātā veidojas pilnvērtīgas samazināta izmēra mātes kopijas.
Mitoze sastāv no četrām fāzēm (profāze, metafāze, anafāze, telofāze) un stāvokļa, kas ir pirms dalīšanās, - starpfāzes. Apskatīsim katru sīkāk.
Starpfāze
Šūnu augšana un reprodukcija tiek veiktavisā organisma dzīves laikā. Tomēr ne visām šūnām ir vienāds dzīves ilgums. Daži no viņiem mirst pēc divām vai trim dienām (asins šūnas), daži paliek darboties visu mūžu (nervozi).
Bet lielākoties katras šūnas dzīvēpaliek tāds stāvoklis, ko sauc par starpfāzēm. Šis ir sagatavošanās periods nobriedušas, izveidojušās šūnas dalīšanai, kas aizņem līdz pat 90% no visa procesa laika.
Šī posma bioloģiskā nozīme ir uzkrāšanābarības vielas, RNS un olbaltumvielas, DNS molekulu sintēze. Patiešām, pēc sadalīšanās katrā meitas šūnā vajadzētu iekļūt tieši tādam pašam organellu, vielu un ģenētiskā materiāla daudzumam kā mātei. Lai to izdarītu, ir jādubulto visas esošās struktūras, ieskaitot DNS virknes.
Starpfāzes notiek trīs posmos:
- presintētisks;
- sintētisks;
- postsintētisks.
Rezultāts: barības vielu, enerģijas un DNS molekulu uzkrāšanās turpmākajiem dalīšanās procesiem. Tādējādi šis posms ir tikai sākums tam, kā šūna vairojas nākotnē.
Prophase
Šajā posmā notiek šādi galvenie procesi:
- kodola apvalks izšķīst;
- nukleoli izzūd (izšķīst);
- hromosomas kļūst redzamas mikroskopā struktūras savērpšanās (spiralizācijas) dēļ;
- centrioles novirzās uz šūnas poliem, izstiepjoties un veidojot dalīšanās vārpstu.
Šajā posmā dzīvnieku šūnu reprodukcija neatšķiras no visām pārējām.
Metafāze
Šī fāze ir diezgan īsa, tikai apmēram 10minūtes. Tas ir balstīts uz faktu, ka hromatīdi atrodas rindā gar šūnas ekvatoru. Dalīšanās vārpstas pavedieni ar vienu galu pieķeras pie centriola pie šūnas pola, bet otrs pie katra hromatīda centromēra. Ģenētiskās struktūras gandrīz nav savstarpēji saistītas, un tāpēc tās ir viegli gatavas atvienošanai.
Anafāze
Īsākais posms visā mitotiskajā ciklā.Ilgums ir apmēram 3 minūtes. Šajā periodā katra hromatīda dodas uz savu šūnas polu un aizpilda sev trūkstošo pusi, pārvēršoties normālā hromosomu struktūrā.
Tomēr šim veidojumam nepieciešams īpašs ferments - telomerāze. Tas bija viņa uzkrāšanās, kas notika starpfāzē.
Telofāze
Katram šūnas stabam ir savspilnīgs ģenētiskais materiāls, kas aizveras kodola apvalkā, veidojot kodolu. Parādās nukleoli. Viss process ilgst apmēram 30 minūtes. Tas ir, diezgan ilgu laiku. Tas notiek tāpēc, ka nukleolu un kodola apvalka veidošanai ir nepieciešamas lielas enerģijas izmaksas, kā arī būvmateriālu - barības vielu (olbaltumvielu, ogļhidrātu, enzīmu, tauku, aminoskābju) - pieejamība.
Citokinēze
Šis process pabeidz visu mitotisko ciklu.Protoplazma un organelli tiek sadalīti stingri uz pusēm, un katra meita saņem tieši tādu pašu summu kā viņas māsa. Tad visā šūnā izveidojas olbaltumvielu sašaurināšanās (aktīna rakstura), kas izspiež struktūru pāri un sadala divās vienādās, bet mazāka izmēra, salīdzinot ar mātes šūnām.
Šajā posmā ir dažas dzīvnieku atšķirības.šūnas no tā, kā augu šūna vairojas. Fakts ir tāds, ka augu struktūrās ir mazāk olbaltumvielu, un aktīna vispār nav. Tāpēc vidū neveidojas sašaurinājums, bet starpsiena, kuras abās pusēs nogulsnējas celuloze. Tas piešķir augu šūnai stingrību un veido sienu formā sastatnes.
Pēc tam šūnu augšana un reprodukcija iet pa parasto dzīves ciklu: specializācija, audu veidošanās, pēc tam orgāni, aktīvs darbs un dalīšanās vai nāve.
Dzimumšūnas un to reprodukcija
Uz jautājumu, kā šūna vairojas, atbilde irvar norādīt, norādot, kurš no tiem. Galu galā mitozes procesi, kurus mēs uzskatījām, ir raksturīgi tikai somatiskajām struktūrām. Tā kā dzimuma šūnas vairojas nedaudz savādāk, pareizāk sakot, mejoze.
Šis process ir šādas dzīves pamatsdzīvniekiem, piemēram, gametoģenēze, tas ir, dzimumaudzēšana. Dzimumšūnu attīstība notiek daudzos posmos. Tāpēc mejoze ir vēl sarežģītāka un ietilpīgāka dalīšanās nekā mitoze.
Augu šūnām pamats ir mejozesporoģenēze, tas ir, dzimumšūnu veidošanās. Mejozes galvenā bioloģiskā loma visiem organismiem ir tā, ka tās rezultātā tiek izveidotas četras haploīdās (ar pusi vai vienu hromosomu kopu) dzimuma šūnas. Priekš kam? Lai apaugļošana (vīriešu un sieviešu dzimumšūnu saplūšana) atjaunotu diploīdiju jaunā zigotā (nākotnes embrijā). Tas organismiem piešķir ģenētisko daudzveidību, noved pie gēnu kombinācijas, jaunu pazīmju parādīšanās un nostiprināšanās.
Mejozes procesa struktūra
Mejozē ir divas galvenās sadaļas:samazināšana un vienādojuma. Katrā no tām ietilpst visas tās pašas fāzes kā mitozē: profāze, metafāze, anafāze un telofāze. Apskatīsim katru no tiem tuvāk.
Redukcijas dalījums
Apakšējā līnija: no vienas diploīdās šūnas izveidojas divas haploīdas šūnas ar pusi hromosomu kopas. Fāzes:
- I fāzē;
- metafāze I;
- anafāze I;
- telofāze I.
Katrā no fāzēm viss ir vienādstransformācija, tāpat kā attiecīgajos mitozes posmos. Tomēr joprojām pastāv viena atšķirība: DNS dubultošanās starpfāzē nenotiek, tā tikai dalās uz pusēm, un viss. Tāpēc katrā meitas šūnā nonāk tikai puse no ģenētiskās informācijas. Šī ir sākotnējā dzīvnieku šūnu, kā arī ar dzimumu saistīto augu šūnu reprodukcija.
Vienādojuma sadalījums
Mejozes otrā dalīšana, kā rezultātāno katras iepriekšējās tiek izveidotas vēl divas šūnas. Tagad jau ir četri identiski haploīdie analogi, kas kļūst par dzīvnieku vai augu reproduktīvajām šūnām. Vienādojuma dalīšanas posmi: II fāzes, II metafāzes, II anafāzes, II telofāzes.
Tādējādi jautājums par to, kāšūnai ir diezgan sarežģīta un ietilpīga atbilde. Galu galā šie procesi, tāpat kā visi citi, kas notiek dzīvās būtnēs, ir ļoti smalki un sastāv no daudziem posmiem.
