Van levende organismen is bekend dat ze inademen,voeden, vermenigvuldigen en sterven, dit is hun biologische functie. Maar hoe gebeurt dit allemaal? Vanwege de stenen - cellen die ook ademen, voeden, afsterven en zich vermenigvuldigen. Maar hoe gebeurt dat?
Over de structuur van cellen
Het huis is gemaakt van bakstenen, blokken of boomstammen.Het lichaam kan dus worden onderverdeeld in elementaire eenheden - cellen. Alle soorten levende wezens bestaan uit hen, het verschil ligt alleen in hun aantal en typen. Ze bestaan uit spieren, botweefsel, huid, alle inwendige organen - ze verschillen zo veel in hun doel. Maar ongeacht welke functies deze of gene cel vervult, ze zijn allemaal ongeveer op dezelfde manier gerangschikt. Allereerst heeft elke "baksteen" een schaal en cytoplasma met daarin organellen. Sommige cellen hebben geen celkern, ze worden prokaryotisch genoemd, maar alle min of meer ontwikkelde organismen bestaan uit eukaryote, die een celkern hebben waarin genetische informatie is opgeslagen.
Organellen in het cytoplasmagevarieerd en interessant, ze vervullen belangrijke functies. In cellen van dierlijke oorsprong worden het endoplasmatisch reticulum, ribosomen, mitochondriën, het Golgi-complex, centriolen, lysosomen en motorelementen geïsoleerd. Met behulp van hen vinden alle processen plaats die zorgen voor het functioneren van het lichaam.
Vitale activiteit van cellen
Zoals reeds vermeld, voeden, ademen alle levende wezens,vermenigvuldigt en sterft. Deze bewering geldt zowel voor hele organismen, dat wil zeggen mensen, dieren, planten enz., Als voor cellen. Verrassend genoeg heeft elke steen zijn eigen leven. Ten koste van zijn organellen ontvangt en verwerkt hij voedingsstoffen, zuurstof en verwijdert alle overtollige stoffen naar buiten. Het cytoplasma zelf en het endoplasmatisch reticulum vervullen een transportfunctie, mitochondriën zijn onder meer verantwoordelijk voor de ademhaling en leveren ook energie. Het Golgi-complex houdt zich bezig met de accumulatie en eliminatie van cellulaire afvalproducten. De rest van de organellen is ook betrokken bij complexe processen. En in een bepaald stadium van zijn levenscyclus begint de cel zich te delen, dat wil zeggen dat het reproductieproces plaatsvindt. Het is de moeite waard om in meer detail te overwegen.
Celdelingsproces
Voortplanting is een van de ontwikkelingsstadia van het levenorganisme. Hetzelfde geldt voor cellen. In een bepaald stadium van hun levenscyclus komen ze in een staat waarin ze klaar zijn om zich voort te planten. Prokaryote cellen delen zich eenvoudig in tweeën, verlengen zich en vormen dan een septum. Dit proces is eenvoudig en bijna volledig bestudeerd aan de hand van het voorbeeld van staafvormige bacteriën.
Met eukaryote cellen is alles enigszinsmoeilijker. Ze planten zich voort op drie verschillende manieren, amitose, mitose en meiose. Elk van deze paden heeft zijn eigen kenmerken, het is inherent aan een bepaald type cel. Amitosis
Soms wordt directe deling als variëteit onderscheidenmitose, echter, beschouwen sommige wetenschappers het als een apart mechanisme. Dit proces is zelfs in oude cellen zeldzaam. Vervolgens zullen meiose en zijn fasen, het mitoseproces en de overeenkomsten en verschillen van deze methoden worden beschouwd. In vergelijking met een eenvoudige indeling zijn ze complexer en perfecter. Dit geldt vooral voor reductiedeling, zodat de kenmerken van de fasen van de meiose het meest gedetailleerd zullen zijn.
Centriolen spelen een belangrijke rol bij celdeling -speciale organellen, meestal in de buurt van het Golgi-complex. Elk van deze structuren bestaat uit 27 microtubuli, gegroepeerd in drie. De hele structuur is cilindrisch. Centriolen zijn direct betrokken bij de vorming van de celdelingsspil in het proces van indirecte deling, dat hieronder zal worden besproken.
Mitose
Levensduur van de celverschilt. Sommigen leven een paar dagen, en andere kunnen worden toegeschreven aan lange levers, aangezien hun volledige verandering zeer zelden voorkomt. En vrijwel al deze cellen vermenigvuldigen zich door mitose. Voor de meesten van hen verstrijken gemiddeld 10-24 uur tussen divisieperioden. Mitose zelf kost een korte tijd - bij dieren ongeveer 0,5-1
De betekenis van dit soort verdeeldheid is groot - dit proceshelpt bij het groeien en regenereren van weefsels, waardoor de ontwikkeling van het hele organisme plaatsvindt. Bovendien is het mitose die ten grondslag ligt aan aseksuele voortplanting. En nog een functie is om cellen te verplaatsen en diegene te vervangen die al verouderd zijn. Daarom is het verkeerd om te geloven dat vanwege het feit dat de stadia van meiose complexer zijn, de rol ervan veel groter is. Beide processen vervullen verschillende functies en zijn op hun eigen manier belangrijk en onvervangbaar.
Mitose bestaat uit verschillende fasen die verschillen inzijn morfologische kenmerken. De toestand waarin de cel zich bevindt, klaar voor indirecte deling, wordt interfase genoemd en het proces zelf is onderverdeeld in nog 5 fasen, die in meer detail moeten worden beschouwd.
Fasen van mitose
In interfase, bereidt de cel zich voor op deling:synthese van DNA en eiwitten vindt plaats. Deze fase is onderverdeeld in meerdere, waarbij de hele structuur groeit en chromosomen worden gedupliceerd. De cel blijft tot 90% van de gehele levenscyclus in deze toestand.
De overige 10% wordt ingenomen door de divisie zelf,verdeeld in 5 fasen. Tijdens mitose van plantencellen komt ook een preprofase vrij, die in alle andere gevallen afwezig is. De vorming van nieuwe structuren vindt plaats, de kern beweegt naar het midden. Er wordt een voorfaseband gevormd, die de voorgestelde locatie van de toekomstige divisie markeert.
In alle andere cellen verloopt het mitoseproces als volgt:
tafel 1
| Artiestennaam | kenmerken |
| Profase | De kern wordt groter, de chromosomen erinspiraalvormig, zichtbaar worden onder een microscoop. Een splijtingsspil wordt gevormd in het cytoplasma. Nucleolus-desintegratie komt vaak voor, maar dit gebeurt niet altijd. Het gehalte aan genetisch materiaal in een cel blijft ongewijzigd. |
| Prometafase | Het kernmembraan valt uiteen. Chromosomen beginnen actief maar grillig te bewegen. Uiteindelijk komen ze allemaal op het vlak van de metafaseplaat. Deze fase duurt maximaal 20 minuten. |
| Metafase | Chromosomen staan langs de equatoriale lijnverdelen spilvlak op ongeveer gelijke afstand van beide polen. Het aantal microtubuli dat de hele structuur stabiel houdt, bereikt een maximum. Zusterchromatiden stoten elkaar af en houden de verbinding alleen in het centromeer. |
| Anafase | Kortste etappe.Chromatiden scheiden elkaar en stoten elkaar af naar de dichtstbijzijnde polen. Dit proces wordt soms afzonderlijk geïsoleerd en wordt anafase A genoemd. In de toekomst lopen de splijtingspolen zelf uiteen. In de cellen van sommige protozoa wordt de spil van deling tot 15 keer langer. En deze subfase wordt anafase B genoemd. De duur en volgorde van processen in dit stadium is variabel. |
| Telofase | Na het einde van de divergentie naar het tegenovergesteldede polen van de chromatiden stoppen. Er treedt decondensatie van chromosomen op, dat wil zeggen dat ze in omvang toenemen. De reconstructie van de nucleaire membranen van de toekomstige dochtercellen begint. De microtubuli van de spil verdwijnen. Er worden kernen gevormd, de RNA-synthese wordt hervat. |
Na voltooiing van de verdeling van genetische informatiecytokinese of cytotomie treedt op. Deze term betekent de vorming van de lichamen van dochtercellen uit het lichaam van de moeder. In dit geval zijn de organellen in de regel in tweeën gedeeld, hoewel uitzonderingen mogelijk zijn, wordt een septum gevormd. Cytokinese wordt in de regel niet in een afzonderlijke fase geïsoleerd, gezien het binnen de telofase.
De meest interessante processen zijn dus chromosomen die genetische informatie bevatten. Wat zijn ze en waarom zijn ze zo belangrijk?
Over chromosomen
Nog geen idee van genetica, mensenwist dat veel kwaliteiten van nakomelingen van de ouders afhangen. Met de ontwikkeling van de biologie werd het duidelijk dat informatie over een bepaald organisme in elke cel wordt opgeslagen en een deel ervan wordt doorgegeven aan toekomstige generaties.
Aan het einde van de 19e eeuw werden chromosomen ontdekt - structuren bestaande uit een long
De structuur van chromosomen op het moment dat ze duidelijk zijnzichtbaar, vrij eenvoudig - het zijn twee chromatiden die in het midden zijn verbonden door een centromeer. Het is een specifieke nucleotidesequentie en speelt een belangrijke rol in het proces van celvermenigvuldiging. Uiteindelijk lijkt het chromosoom uiterlijk in profase en metafase, wanneer het het beste kan worden gezien, op de letter X.
In 1900 werden de wetten van Mendel ontdekt,het beschrijven van de principes van overdracht van erfelijke eigenschappen. Toen werd eindelijk duidelijk dat chromosomen precies zijn waarmee genetische informatie wordt overgedragen. In de toekomst hebben wetenschappers een aantal experimenten uitgevoerd om dit te bewijzen. En dan was het onderwerp van studie de invloed die celdeling op hen heeft.
Meiosis
In tegenstelling tot mitose komt dit mechanisme terechtleidt tot de vorming van twee cellen met een set chromosomen die 2 keer minder zijn dan het origineel. Het meioseproces dient dus als een overgang van de diploïde fase naar de haploïde fase, en in de eerste plaats
Meiose en zijn fasen werden bestudeerd door zulke beroemde wetenschappers,zoals V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev en anderen. De studie van dit proces in de cellen van zowel planten als dieren gaat tot op de dag van vandaag door - het is zo complex. Aanvankelijk werd dit proces als een variant van mitose beschouwd, maar vrijwel onmiddellijk na de ontdekking ervan werd het toch geïsoleerd als een afzonderlijk mechanisme. De kenmerken van meiose en de theoretische betekenis ervan werden al in 1887 voor het eerst adequaat beschreven door August Weissmann. Sindsdien is de studie van het proces van reductiedeling enorm gevorderd, maar de getrokken conclusies zijn nog niet weerlegd.
Meiose moet niet worden verward met gametogenese, hoewel beidedeze processen zijn nauw met elkaar verbonden. Beide mechanismen zijn betrokken bij de vorming van kiemcellen, maar er zijn een aantal ernstige verschillen tussen beide. Meiose vindt plaats in twee stadia van deling, die elk uit 4 hoofdfasen bestaan, met een korte pauze ertussen. De duur van het hele proces hangt af van de hoeveelheid DNA in de celkern en de structuur van de chromosomale organisatie. Over het algemeen is het veel langer in vergelijking met mitose.
Trouwens, een van de belangrijkste redenen voor het significantesoortendiversiteit is precies meiose. De set chromosomen wordt in tweeën gesplitst als gevolg van reductiedeling, zodat nieuwe combinaties van genen ontstaan, die mogelijk vooral het aanpassingsvermogen en aanpassingsvermogen van organismen vergroten, waardoor ze bepaalde sets van eigenschappen en kwaliteiten krijgen.
Fasen van meiose
Zoals eerder vermeld, de reductieceldivisie is conventioneel verdeeld in twee fasen. Elk van deze fasen is verder onderverdeeld in 4. En de eerste fase van de meiose - profase I, is op zijn beurt onderverdeeld in nog vijf afzonderlijke fasen. Naarmate de studie van dit proces vordert, kunnen er in de toekomst andere worden onderscheiden. Nu worden de volgende fasen van meiose onderscheiden:
tafel 2
| Artiestennaam | kenmerken |
| Eerste divisie (reductie) | |
Profase I | |
| leptoteen | Op een andere manier wordt deze fase de fase van fijne filamenten genoemd. Chromosomen zien eruit als een verwarde bal onder de microscoop. Soms wordt een proleptothen geïsoleerd, wanneer individuele draden nog moeilijk te zien zijn. |
| zygoteen | De fase van het samenvoegen van threads.Homoloog, dat wil zeggen, vergelijkbaar met elkaar in morfologie en genetisch, paren chromosomen versmelten. In het proces van fusie, dat wil zeggen vervoeging, worden tweewaardige of tetrads gevormd. Dit is de naam voor redelijk stabiele complexen van chromosomenparen. |
| pachytene | Stadium met dikke draad.In dit stadium worden de chromosomen spiraalvormig gemaakt en is de DNA-replicatie voltooid, worden chiasma's gevormd - de contactpunten van individuele delen van chromosomen - chromatiden. Het proces van oversteken vindt plaats. Chromosomen kruisen elkaar en wisselen enkele stukjes genetische informatie uit. |
| diplotena | Ook wel het dubbelstrengs stadium genoemd. Homologe chromosomen in bivalenten stoten elkaar af en blijven alleen in chiasmata verbonden. |
| diakinese | In dit stadium divergeren de bivalenten aan de rand van de kern. |
| Metafase I | De schaal van de kern wordt vernietigd, er wordt een splijtingsspil gevormd. Bivalenten verplaatsen zich naar het midden van de cel en vormen een lijn langs het equatoriale vlak. |
| Anafase I | De bivalenten vallen uiteen, waarna elk chromosoom van het paar naar de dichtstbijzijnde celpool beweegt. Er vindt geen scheiding in chromatiden plaats. |
| Telofase I | Het proces van chromosoomdivergentie eindigt.Er worden afzonderlijke kernen van dochtercellen gevormd, elk met een haploïde set. Chromosomen worden ontmoedigd, er wordt een nucleair omhulsel gevormd. Soms wordt cytokinese waargenomen, dat wil zeggen deling van het cellichaam zelf. |
| Tweede divisie (equationeel) | |
| Profase II | Er treedt condensatie van chromosomen op, het celcentrum deelt zich. De nucleaire envelop is vernietigd. Een splijtingsspil wordt gevormd, loodrecht op de eerste. |
| Metafase II | In elk van de dochtercellen staan chromosomen op een lijn langs de evenaar. Elk van hen bestaat uit twee chromatiden. |
| Anafase II | Elk chromosoom is onderverdeeld in chromatiden. Deze delen divergeren naar tegenovergestelde polen. |
| Telophase II | De verkregen chromosomen met enkelvoudige chromatiden zijn gedespiraliseerd. Er wordt een nucleaire envelop gevormd. |
Het is dus duidelijk dat de fasen van meiotische deling veel complexer zijn dan het proces van mitose. Maar, zoals reeds vermeld, doet dit niets af aan de biologische rol van indirecte splijting, aangezien ze verschillende functies vervullen.
Overigens worden meiose en zijn fasen waargenomen inenkele van de eenvoudigste. In de regel omvat het echter slechts één divisie. Aangenomen wordt dat deze eentrapsvorm later evolueerde naar de moderne, tweetrapsvorm.
Verschillen en overeenkomsten tussen mitose en meiose
Op het eerste gezicht lijken de verschillen tussen deze tweeprocessen liggen voor de hand, omdat dit totaal verschillende mechanismen zijn. Bij diepere analyse blijkt echter dat de verschillen tussen mitose en meiose niet zo globaal zijn; uiteindelijk leiden ze tot de vorming van nieuwe cellen.
Allereerst is het de moeite waard om te bespreken wat deze mechanismen gemeen hebben. In feite zijn er maar twee toevalligheden: in dezelfde opeenvolging van fasen, en ook in het feit dat
De verschillen zijn veel groter.Allereerst komt mitose voor in somatische cellen, terwijl meiose nauw samenhangt met de vorming van kiemcellen en sporogenese. In de fasen zelf vallen de processen niet helemaal samen. Oversteken in mitose vindt bijvoorbeeld plaats tijdens interfase, en zelfs dan niet altijd. In het tweede geval verklaart dit proces de anafase van meiose. De recombinatie van genen bij indirecte deling wordt meestal niet uitgevoerd, wat betekent dat het geen enkele rol speelt in de evolutionaire ontwikkeling van het organisme en het behoud van intraspecifieke diversiteit. Het aantal cellen dat het gevolg is van mitose is twee, en ze zijn genetisch identiek aan die van de moeder en hebben een diploïde set chromosomen. Alles is anders tijdens reductiedeling. Het resultaat van meiose is 4 haploïde cellen die verschillen van de moederlijke. Bovendien verschillen beide mechanismen aanzienlijk in duur, en dit komt niet alleen door het verschil in het aantal deelstappen, maar ook door de duur van elk van de fasen. De eerste profase van meiose duurt bijvoorbeeld veel langer, omdat op dit moment de conjugatie van chromosomen en kruising plaatsvindt. Daarom is het bovendien onderverdeeld in verschillende fasen.
Over het algemeen overeenkomsten tussen mitose en meiosenogal onbeduidend in vergelijking met hun onderlinge verschillen. Het is bijna onmogelijk om deze processen te verwarren. Daarom is het nu zelfs enigszins verrassend dat reductiedeling voorheen als een soort mitose werd beschouwd.
Gevolgen van meiose
Zoals reeds vermeld, na het einde van het procesreductiedeling, in plaats van de moedercel met een diploïde set chromosomen, worden er vier haploïde chromosomen gevormd. En als we het hebben over de verschillen tussen mitose en meiose, is dit de belangrijkste. Het herstel van de benodigde hoeveelheid, als het om kiemcellen gaat, vindt plaats na bevruchting. Zo is er bij elke nieuwe generatie geen verdubbeling van het aantal chromosomen.
Bovendien, tijdens meiose,recombinatie van genen. Tijdens het reproductieproces leidt dit tot het behoud van intraspecifieke diversiteit. Dus het feit dat zelfs broers en zussen soms heel erg van elkaar verschillen, is precies het resultaat van meiose.
Trouwens, de onvruchtbaarheid van sommige hybriden inde dierenwereld is ook een probleem van reductiedeling. Feit is dat de chromosomen van ouders die tot verschillende soorten behoren, niet in conjugatie kunnen komen, wat betekent dat het proces van het vormen van volwaardige levensvatbare kiemcellen onmogelijk is. Het is dus meiose die ten grondslag ligt aan de evolutionaire ontwikkeling van dieren, planten en andere organismen.
