Se știe despre organismele vii că respiră,hrăniți, înmulțiți-vă și muriți, aceasta este funcția lor biologică. Dar cum se întâmplă toate acestea? Datorită cărămizilor - celule care respira, se hrănesc, mor și se înmulțesc. Dar cum se întâmplă acest lucru?
Despre structura celulelor
Casa este realizată din cărămizi, blocuri sau bușteni.Deci corpul poate fi împărțit în unități elementare - celule. Toată varietatea de ființe vii constă din ele, diferența constă doar în numărul și tipurile lor. Acestea constau din mușchi, țesut osos, piele, toate organele interne - diferă atât de mult în ceea ce privește scopul lor. Dar, indiferent de ce funcții îndeplinește această sau acea celulă, toate sunt aranjate aproximativ în același mod. În primul rând, orice „cărămidă” are o cochilie și citoplasmă cu organite situate în ea. Unele celule nu au un nucleu, sunt numite procariote, dar toate organismele mai mult sau mai puțin dezvoltate constau din cele eucariote, având un nucleu în care sunt stocate informațiile genetice.
Organite situate în citoplasmădiverse și interesante, îndeplinesc funcții importante. În celulele de origine animală, sunt izolate reticulul endoplasmatic, ribozomii, mitocondriile, complexul Golgi, centrioli, lizozomi și elemente motorii. Cu ajutorul acestora, au loc toate procesele care asigură funcționarea corpului.
Activitatea vitală a celulelor
După cum sa menționat deja, toate ființele vii hrănesc, respiră,se înmulțește și moare. Această afirmație este adevărată atât pentru organismele întregi, adică pentru oameni, animale, plante etc., cât și pentru celule. Este uimitor, dar fiecare „cărămidă” are propria viață. În detrimentul organelor sale, el primește și procesează substanțe nutritive, oxigen și îndepărtează orice exces din exterior. Citoplasma în sine și reticulul endoplasmatic îndeplinesc o funcție de transport, mitocondriile sunt responsabile, printre altele, de respirație, precum și de furnizarea de energie. Complexul Golgi se ocupă cu acumularea și îndepărtarea deșeurilor celulare. Restul organelor sunt, de asemenea, implicate în procese complexe. Și într-un anumit stadiu al ciclului său de viață, celula începe să se împartă, adică are loc procesul de reproducere. Merită luat în considerare mai detaliat.
Procesul de diviziune celulară
Reproducerea este una dintre etapele de dezvoltare a viețiiorganism. Același lucru este valabil și pentru celule. La un anumit stadiu al ciclului lor de viață, intră într-o stare în care sunt gata să se reproducă. Celulele procariote se divid pur și simplu în două, alungindu-se și formând apoi un sept. Acest proces este simplu și aproape complet studiat folosind exemplul bacteriilor în formă de tijă.
Cu celulele eucariote, totul este oarecummai dificil. Se reproduc în trei moduri diferite numite amitoză, mitoză și meioză. Fiecare dintre aceste căi are propriile sale caracteristici, este inerentă unui anumit tip de celule. Amitoza
Uneori diviziunea directă se distinge ca varietatemitoza, cu toate acestea, unii oameni de știință consideră că acesta este un mecanism separat. Acest proces este rar chiar și în celulele vechi. Mai mult, meioza și fazele sale, procesul de mitoză, precum și asemănările și diferențele acestor metode vor fi luate în considerare. Comparativ cu diviziunea simplă, acestea sunt mai complexe și perfecte. Acest lucru este valabil mai ales pentru diviziunea de reducere, astfel încât caracteristicile fazelor meiotice vor fi cele mai detaliate.
Centriolii joacă un rol important în diviziunea celulară -organite speciale, de obicei situate în apropierea complexului Golgi. Fiecare astfel de structură este formată din 27 de microtubuli, grupați în trei. Întreaga structură este cilindrică. Centriolii sunt direct implicați în formarea fusului de diviziune celulară în procesul de diviziune indirectă, care va fi discutat mai jos.
Mitoză
Durata de viață a celuleidiferă. Unii trăiesc câteva zile, iar altele pot fi atribuite ficatului lung, deoarece schimbarea lor completă are loc foarte rar. Și practic toate aceste celule se înmulțesc prin mitoză. Pentru majoritatea dintre ei, o perioadă medie de 10-24 ore trece între perioadele de diviziune. Mitoza însăși durează o perioadă scurtă de timp - la animale, aproximativ 0,5-1
Semnificația acestui tip de diviziune este mare - acest procesajută la creșterea și regenerarea țesuturilor, datorită cărora are loc dezvoltarea întregului organism. În plus, mitoza este cea care stă la baza reproducerii asexuale. Și încă o funcție este de a muta celulele și de a le înlocui pe cele care au devenit deja învechite. Prin urmare, este greșit să credem că, datorită faptului că etapele meiozei sunt mai complexe, rolul său este mult mai mare. Ambele procese îndeplinesc funcții diferite și sunt importante și de neînlocuit în felul lor.
Mitoza constă din mai multe faze, diferind întrăsăturile sale morfologice. Starea în care se află celula, fiind pregătită pentru divizarea indirectă, se numește interfază, iar procesul în sine este împărțit în încă 5 etape, care trebuie luate în considerare mai detaliat.
Faze de mitoză
Fiind în interfază, celula se pregătește pentru divizare:apare sinteza ADN-ului și proteinelor. Această etapă este împărțită în mai multe, în timpul cărora are loc creșterea întregii structuri și duplicarea cromozomilor. Celula rămâne în această stare până la 90% din întregul său ciclu de viață.
Restul de 10% este ocupat de divizia însăși,împărțit în 5 etape. În timpul mitozei celulelor vegetale, se eliberează și o preprofază, care este absentă în toate celelalte cazuri. Are loc formarea de noi structuri, nucleul se deplasează spre centru. Se formează o bandă pre-fază, care marchează locul propus pentru viitoarea divizie.
În toate celelalte celule, procesul de mitoză se desfășoară după cum urmează:
tabelul 1
| Nume de scena | trăsătură |
| Profază | Nucleul crește în dimensiune, cromozomii din elspiralizați, deveniți vizibili la microscop. În citoplasmă se formează un fus de fisiune. Deseori se dezintegrează nucleul, dar acest lucru nu se întâmplă întotdeauna. Conținutul materialului genetic din celulă rămâne neschimbat. |
| Prometafaza | Membrana nucleară se dezintegrează. Cromozomii încep să se miște în mod activ, dar neregulat. În cele din urmă, toți ajung la planul plăcii metafazice. Această etapă durează până la 20 de minute. |
| Metafaza | Cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorialuluiîmpărțind planul fusului la o distanță aproximativ egală de ambii poli. Numărul de microtubuli care mențin întreaga structură într-o stare stabilă atinge maximul. Cromatidele surori se resping reciproc, păstrând conexiunea numai în centromer. |
| Anafaza | Cea mai scurtă etapă.Cromatidele se separă și se resping reciproc către polii cei mai apropiați. Acest proces este uneori izolat separat și se numește anafază A. Ulterior, polii de fisiune în sine diverg. În celulele unor protozoare, fusul de diviziune crește în lungime de până la 15 ori. Și acest subetaj se numește anafază B. Durata și succesiunea proceselor în această etapă sunt variabile. |
| Telofaza | După sfârșitul divergenței la opuspolii cromatidelor se opresc. Decondensarea cromozomilor are loc, adică creșterea lor în dimensiune. Începe reconstrucția membranelor nucleare ale viitoarelor celule fiice. Microtubulii fusului dispar. Se formează nuclee, se reia sinteza ARN. |
După finalizarea diviziunii informațiilor geneticeapare citokinezie sau citotomie. Acest termen înseamnă formarea corpurilor celulelor fiice din corpul mamei. În acest caz, organele, de regulă, sunt împărțite în jumătate, deși sunt posibile excepții, se formează un sept. Citokineza nu este izolată într-o fază separată, de regulă, luând-o în considerare în cadrul telofazei.
Deci, cele mai interesante procese implică cromozomi care poartă informații genetice. Ce sunt și de ce sunt atât de importante?
Despre cromozomi
Fără un indiciu de genetică încă, oameniștia că multe calități ale descendenților depind de părinți. Odată cu dezvoltarea biologiei, a devenit evident că informațiile despre un anumit organism sunt stocate în fiecare celulă, iar o parte din acestea sunt transmise generațiilor viitoare.
La sfârșitul secolului al XIX-lea au fost descoperite cromozomii - structuri constând dintr-un lung
Structura cromozomilor în momentul în care sunt clarvizibile, destul de simple - sunt două cromatide conectate la mijloc printr-un centromer. Este o secvență specifică de nucleotide și joacă un rol important în procesul de multiplicare celulară. În cele din urmă, cromozomul exterior în profază și metafază, atunci când poate fi cel mai bine văzut, seamănă cu litera X.
În 1900 au fost descoperite legile lui Mendel,descriind principiile transmiterii trăsăturilor ereditare. Apoi a devenit clar că cromozomii sunt exact cu ce se transmit informațiile genetice. În viitor, oamenii de știință au efectuat o serie de experimente pentru a demonstra acest lucru. Și apoi subiectul de studiu a fost influența pe care diviziunea celulară o are asupra lor.
Meioză
Spre deosebire de mitoză, acest mecanism ajungeduce la formarea a două celule cu un set de cromozomi de 2 ori mai puțin decât originalul. Astfel, procesul de meioză servește ca o tranziție de la faza diploidă la faza haploidă și, în primul rând,
Meioza și fazele sale au fost studiate de oameni de știință atât de renumiți,precum V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev și alții. Studiul acestui proces atât în celulele plantelor, cât și al animalelor continuă până în prezent - este atât de complex. Inițial, acest proces a fost considerat o variantă a mitozei, dar aproape imediat după descoperire, a fost totuși identificat ca un mecanism separat. Caracteristicile meiozei și semnificația sa teoretică au fost descrise pentru prima dată în mod adecvat de August Weissmann încă din 1887. De atunci, studiul procesului de diviziune de reducere a avansat foarte mult, dar concluziile trase nu au fost încă infirmate.
Meioza nu trebuie confundată cu gametogeneza, deși ambeleaceste procese sunt strâns legate. Ambele mecanisme sunt implicate în formarea celulelor germinale, dar există o serie de diferențe grave între ele. Meioza apare în două etape de diviziune, fiecare dintre acestea constând din 4 faze principale, există o scurtă pauză între ele. Durata întregului proces depinde de cantitatea de ADN din nucleu și de structura organizării cromozomiale. În general, este mult mai prelungită în comparație cu mitoza.
Apropo, unul dintre principalele motive ale semnificativuluidiversitatea speciilor este tocmai meioză. Setul de cromozomi este împărțit în două ca urmare a diviziunii de reducere, astfel încât apar noi combinații de gene, crescând în primul rând adaptabilitatea și adaptabilitatea organismelor, în urma cărora primesc anumite seturi de trăsături și calități.
Faze ale meiozei
După cum sa menționat deja, celula de reducerediviziunea este împărțită în mod convențional în două etape. Fiecare dintre aceste etape este împărțit în continuare în 4. Și prima fază a meiozei - profaza I, la rândul său, este subdivizată în încă 5 etape separate. Pe măsură ce studiul acestui proces continuă, altele pot fi distinse în viitor. Acum se disting următoarele faze ale meiozei:
masa 2
| Nume de scena | trăsătură |
| Prima divizie (reducere) | |
Profaza I | |
| leptoten | Într-un alt mod, această etapă se numește etapa filamentelor fine. Cromozomii arată ca o bilă încurcată la microscop. Uneori proleptotenul este izolat, când firele individuale sunt încă dificil de văzut. |
| zigotene | Etapa de îmbinare a firelor.Omolog, adică asemănător unul cu celălalt în morfologie și genetic, perechile de cromozomi se contopesc. În procesul de fuziune, adică se formează conjugarea, bivalenții sau tetradele. Acesta este numele pentru complexe destul de stabile de perechi de cromozomi. |
| pachytene | Etap de filament gros.În această etapă, cromozomii sunt spiralizați și se finalizează replicarea ADN-ului, se formează chiasme - punctele de contact ale părților individuale ale cromozomilor - cromatide. Procesul de trecere are loc. Cromozomii se intersectează și schimbă câteva informații genetice. |
| diplotena | Denumită și etapa cu dublu fir. Cromozomii omologi din bivalenți se resping reciproc și rămân conectați numai în chiasmate. |
| diacinezie | În acest stadiu, bivalenții diverg la periferia nucleului. |
| Metafaza I | Coaja nucleului este distrusă, se formează un fus de fisiune. Bivalenții se deplasează spre centrul celulei și se aliniază de-a lungul planului ecuatorial. |
| Anafaza I | Bivalenții se dezintegrează, după care fiecare cromozom dintr-o pereche se mută la cel mai apropiat pol celular. Nu se produce separarea în cromatide. |
| Telofaza I | Procesul divergenței cromozomiale se încheie.Se formează nuclee separate de celule fiice, fiecare cu un set haploid. Cromozomii sunt despiralizați, se formează un înveliș nuclear. Uneori se observă citokinezie, adică împărțirea corpului celular în sine. |
| A doua divizie (ecuațională) | |
| Profaza II | Se produce condensarea cromozomilor, centrul celulei se împarte. Anvelopa nucleară este distrusă. Se formează un fus de fisiune, perpendicular pe primul. |
| Metafaza II | În fiecare dintre celulele fiice, cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorului. Fiecare dintre ele constă din două cromatide. |
| Anafaza II | Fiecare cromozom este împărțit în cromatide. Aceste părți diferă de poli opuși. |
| Telofaza II | Cromozomii monocromatidici rezultați sunt despiralizați. Se formează un anvelopă nucleară. |
Deci, este evident că fazele diviziunii meiotice sunt mult mai complexe decât procesul de mitoză. Dar, după cum sa menționat deja, acest lucru nu diminuează rolul biologic al fisiunii indirecte, deoarece acestea îndeplinesc funcții diferite.
Apropo, meioza și fazele sale sunt observate înniște protozoare. Cu toate acestea, de regulă, include o singură diviziune. Se presupune că această formă cu o etapă a evoluat ulterior în forma modernă, în două etape.
Diferențe și similitudini între mitoză și meioză
La prima vedere, se pare că diferențele dintre aceste douăprocesele sunt evidente, deoarece acestea sunt mecanisme complet diferite. Cu toate acestea, după o analiză mai profundă, rezultă că diferențele dintre mitoză și meioză nu sunt atât de globale, în cele din urmă conduc la formarea de celule noi.
În primul rând, merită să vorbim despre ceea ce au în comun aceste mecanisme. De fapt, există doar două coincidențe: în aceeași succesiune de faze și, de asemenea, în faptul că
Diferențele sunt mult mai mari.În primul rând, mitoza apare în celulele somatice, în timp ce meioza este strâns asociată cu formarea celulelor germinale și sporogeneza. În fazele în sine, procesele nu coincid complet. De exemplu, încrucișarea în mitoză are loc în timpul interfazei și chiar și atunci nu întotdeauna. În al doilea caz, acest proces explică anafaza meiozei. Recombinarea genelor în diviziune indirectă nu se efectuează de obicei, ceea ce înseamnă că nu joacă niciun rol în dezvoltarea evolutivă a organismului și menținerea diversității intraspecifice. Numărul de celule rezultate în urma mitozei este de două și sunt identice genetic cu cele materne și au un set diploid de cromozomi. În timpul diviziei de reducere, totul este diferit. Rezultatul meiozei este de 4 celule haploide care diferă de cea maternă. În plus, ambele mecanisme diferă semnificativ în ceea ce privește durata, iar acest lucru se datorează nu numai diferenței în numărul de etape de fisiune, ci și duratei fiecărei etape. De exemplu, prima profază a meiozei durează mult mai mult, deoarece în acest moment are loc conjugarea cromozomilor și încrucișarea. De aceea este împărțit suplimentar în mai multe etape.
În general, asemănări între mitoză și meiozădestul de nesemnificativ în comparație cu diferențele lor între ele. Este aproape imposibil să confundăm aceste procese. Prin urmare, acum este chiar oarecum surprinzător faptul că diviziunea de reducere a fost considerată anterior un tip de mitoză.
Consecințele meiozei
După cum sa menționat deja, după încheierea procesuluidiviziune de reducere, în loc de celula mamă cu un set diploid de cromozomi, se formează patru haploide. Și dacă vorbim despre diferențele dintre mitoză și meioză, aceasta este cea mai semnificativă. Restabilirea cantității necesare, atunci când vine vorba de celule germinale, are loc după fertilizare. Astfel, cu fiecare nouă generație, nu există o dublare a numărului de cromozomi.
În plus, în timpul meiozei,recombinarea genelor. În procesul de reproducere, acest lucru duce la menținerea diversității intraspecifice. Deci, faptul că chiar și frații sunt uneori foarte diferiți unul de altul este tocmai rezultatul meiozei.
Apropo, sterilitatea unor hibrizi înlumea animală este, de asemenea, o problemă a diviziunii de reducere. Faptul este că cromozomii părinților care aparțin diferitelor specii nu pot intra în conjugare, ceea ce înseamnă că formarea celulelor germinale viabile cu drepturi depline este imposibilă. Astfel, meioza este cea care stă la baza dezvoltării evolutive a animalelor, plantelor și a altor organisme.
