Mejoza in njegove faze. Karakterizacija faz mejoze. Reprodukcija organizmov. Podobnosti mitoze in mejoze

O živih organizmih je znano, da dihajo, hranijo, razmnožujejo in pogubljajo, to je njihova biološka funkcija. Toda na račun tega, kaj se to vse dogaja? Zaradi opeke - celice, ki prav tako dihajo, hranijo, umirajo in razmnožujejo. Toda kako se to zgodi?

O strukturi celic

Hiša je sestavljena iz opeke, blokov ali hlodovine. Tako lahko telo razdelimo na osnovne enote - celice. Vse raznolikosti živih bitij so prav tisti od njih, razlika je le v njihovem številu in vrstah. Sestavljajo jih mišice, kostno tkivo, koža, vsi notranji organi - toliko se razlikujejo po svojem namenu. Toda ne glede na to, katere funkcije izvaja ta ali ta celica, so vsi urejeni približno enako. Prvič, kakršna koli "opeka" ima membrano in citoplazmo z organoidami v njej. Nekatere celice nimajo jedra, se imenujejo prokariontski, vendar pa so bolj ali manj razvoj organizmov, sestavljenih iz evkariontskih imajo jedro, v katerem se genetske informacije shranjene.

Organoidi, ki se nahajajo v citoplazmi so raznoliki in zanimivi, opravljajo pomembne funkcije. V živalskih celice izločajo Endoplazemski Retikulum, ribosome, mitohondrije, Golgijev aparat, centrioles, Lizosomi in pogonskih elementov. S pomočjo teh postopkov potekajo vsi procesi, ki zagotavljajo delovanje organizma.

Dejavnost celic

Kot smo že omenili, se vse živo hranijo, dihajo, razmnožujejo in umirajo. Ta izjava velja tako za celote, to so ljudi, živali, rastline itd. In za celice. Neverjetno je, vendar ima vsaka "opeka" svoje življenje. Na račun svojih organoidov sprejema in obdeluje hranljive snovi, kisik in vzame vse presežke. Sama citoplazma in endoplazemski retikulum izvajajo transportno funkcijo, odzivajo mitohondriji, tudi za dihanje, pa tudi z energijo. Kompleks Golgi se ukvarja s kopičenjem in izločanjem produktov celične vitalne aktivnosti. Drugi organoidi sodelujejo tudi v zapletenih procesih. In na določeni stopnji svojega življenjskega cikla se začne deliti, torej se odvija proces razmnoževanja. Podrobneje je treba razmisliti.

Proces celične delitve

Reprodukcija je ena od stopenj razvoja živega organizma. Enako velja za celice. Na določeni stopnji življenjskega cikla vstopajo v stanje, ko so pripravljeni za razmnoževanje. Prokariotske celice samo delite na dva, podaljšajte in nato oblikujte pregrado. Ta postopek je preprost in skoraj popolnoma raziskan z uporabo primera paličastih bakterij.

C evkariontske celice vse je nekoliko bolj zapleteno. Se množijo na tri različne načine, imenovane amitoza, mitoza in mejoza. Vsak od teh načinov ima svoje posebnosti, je vgrajen v določeno vrsto celic. Amitoza Imenuje se tudi neposredna binarna delitev. S tem se DNA molekula podvoji. Vendar ni fisijske vretena, zato je ta metoda najbolj energetsko varčna. Amitozo opazimo v enoceličnih organizmih, medtem ko se večcelična tkiva pomnožujejo z drugimi mehanizmi. Vendar pa se včasih opazuje tudi, če se mitotična aktivnost zmanjša, na primer, v zrelih tkivih.

Včasih se neposredna delitev razlikuje kot vrsta mitoze, vendar nekateri znanstveniki menijo, da je to ločen mehanizem. Proces tega procesa tudi v starih celicah je precej redek. Nadalje se bo upoštevala mejoza in njegove faze, proces mitoze ter podobnosti in razlike v teh metodah. V primerjavi z enostavno delitvijo so bolj zapleteni in popolni. To velja zlasti za delitev zmanjšanja, tako da bodo značilnosti faz mejoze najbolj podrobne.

Pomembno vlogo pri delitvi celic igrajo centriole - posebni organoidi, ki se običajno nahajajo v bližini kompleksa Golgi. Vsaka taka struktura je sestavljena iz 27 mikrotubul, ki so razvrščeni v tri. Celotna konstrukcija ima valjasto obliko. Centriole neposredno sodelujejo pri nastanku vretena delitve celic v procesu posredne delitve, o čemer bomo razpravljali še naprej.

Mitosis

Trajanje obstoja celic se razlikuje. Nekateri živijo nekaj dni, nekateri pa jih je mogoče pripisati dolgotrajnim, saj je njihova popolna zamenjava zelo redka. In praktično vse te celice pomnožijo s pomočjo mitoze. Večina jih ima povprečno 10-24 ur med obdobji fisije. Mitoza sama vzame kratek čas - pri živalih približno 0,5-1 uro in v rastlinah okoli 2-3. Ta mehanizem zagotavlja rast populacije celic in reprodukcijo enake v smislu enot genske vsebine. To je kontinuiteta generacij na osnovni ravni. Število kromosomov ostane nespremenjeno. To je mehanizem, ki je najpogostejša oblika razmnoževanja evkariontskih celic.

Pomen te vrste delitve je velik - ta proces pomaga pri rasti in regeneraciji tkiv, zaradi česar se razvija celoten organizem. Poleg tega je mitoza, ki temelji na aseksualni reprodukciji. In še ena funkcija - gibljive celice in zamenjava že zastarelih. Zato je napačno domnevati, da je zaradi dejstva, da so stopnje mejoze bolj zapletene, je njegova vloga tudi veliko višja. Oba procesa izvajata različne funkcije in sta pomembna in nepogrešljiva na svoj način.

Mitosis je sestavljen iz več faz, ki se razlikujejo po njihovih morfoloških značilnostih. Država, v kateri se nahaja celica, pripravljena za posredno delitev, se imenuje medfazna, sam proces pa je razdeljen na pet stopenj, ki jih je treba podrobneje preučiti.

Faze mitoze

Biti v interfazi se celica pripravi na delitev: sinteza DNA in proteinov. Ta stopnja je razdeljena na več, med katerimi se povečuje celotna struktura in podvojitev kromosomov. V tem stanju celica živi do 90% celotnega življenjskega cikla.

Preostalih 10% je neposredno razdeljeno, razdeljeno na 5 stopenj. Z mitozo rastlinskih celic se izloča tudi preprofaza, ki je v vseh drugih primerih odsotna. Obstaja nastanek novih struktur, jedro se premakne v središče. Predfazni trak se oblikuje, ki označuje prihodnji prostor prihodnje fisije.

V vseh drugih celicah se proces mitoze izvaja tako:

Tabela 1

Po zaključku delitve genskih informacij pride citokinija ali citotomija. S tem izrazom je mišljeno oblikovanje teles hčerinskih celic iz materinega telesa. V tem primeru so organoidi praviloma razdeljeni na polovico, čeprav so možne izjeme, se oblikuje septum. Citokineza se ne izolira v ločeni fazi, praviloma ga upošteva znotraj telofaze.

Torej, v najbolj zanimivih procesih so sodelovali kromosomi, ki nosijo genetske informacije. Kaj je to in zakaj so tako pomembni?

O kromosomih

Še vedno nimajo niti najmanjše zamisli o genetiki, ljudje so vedeli, da so številne lastnosti potomcev odvisne od staršev. Z razvojem biologije je postalo jasno, da so informacije o organizmu shranjene v vsaki celici, nekatere pa se prenašajo na prihodnje generacije.

V poznem 19. stoletju so odkrili kromosome - strukture, sestavljene iz dolgega Molekule DNA. To je postalo mogoče z izboljšanjem mikroskopov in jih je mogoče še obravnavati šele v obdobju delitve. Najpogosteje nakazana z odkritjem nemški znanstvenik V. Fleming, ki ne samo, organizira vse, kar se je naučil pred njim, ampak tudi prispevali: bil je eden prvih, da razišče celično strukturo, mejoze in njegove faze, kot tudi skoval izraz "mitoze". Sam koncept "kromosoma" je malo kasneje predlagal še en znanstvenik - nemški histolog G. Valdeier.

Struktura kromosomov v času, ko so jasno vidne, je precej preprosta - to sta dve kromatidi, ki sta sredi centromera povezana na sredini. To je specifično zaporedje nukleotidov in ima pomembno vlogo pri množenju celic. Konec koncev je kromosom zunaj v profazi in metafazi, ko ga je najbolje videti, spominja na črko X.

Leta 1900 so odkrili Mendelove zakone, ki opisuje načela prenosa dednih lastnosti. Potem je postalo jasno, da se kromosomi - to je točno s katerim se prenašajo genske informacije. Kasneje so znanstveniki izvedli vrsto poskusov, ki to dokazujejo. In potem je predmet študija vpliv, ki ga delitev celic na njih naredi.

Meioza

V nasprotju z mitozo ta mehanizem sčasoma vodi do tvorbe dveh celic s kompletom kromosomov 2-krat manj kot original. Tako se proces meioze uporablja kot prehod iz diploidne faze v haploidno fazo in na prvem mestu govorimo o cepitvi jedra in že v drugem - celotni celici. Obnova celotnega niza kromosomov se pojavi kot posledica nadaljnjega združevanja gamet. V povezavi z zmanjšanjem števila kromosomov je ta metoda opredeljena tudi kot delitev redukcije celice.

Meiozo in njegove faze so preučevali tako znani znanstveniki kot W. Fleming, E. Strasburgrehrer, VI Belyaev in drugi. Študija tega procesa v celicah rastlin in živali je še danes - je tako zapletena. Sprva se je ta postopek štel za različico mitoze, vendar je bila skoraj takoj po odkritju dodeljena kot ločen mehanizem. Karakterizacijo meioze in njen teoretski pomen sta prvič opisala August Vaisman leta 1887. Od takrat je študija procesa redukcije fisije močno napredovala, vendar ugotovljeni sklepi še niso bili zavrnjeni.

Mejozo ne smemo zamenjati z gametogenezo, čeprav sta oba postopka tesno povezana. Oba mehanizma sodelujeta pri nastanku spolnih celic, vendar med njimi obstaja veliko resnih razlik. Mejoza se pojavlja v dveh stopnjah delitve, od katerih vsaka sestavlja 4 glavne faze, med njimi pa je kratek odmor. Trajanje celotnega postopka je odvisno od količine DNA v jedru in strukture kromosomske organizacije. Na splošno je v primerjavi z mitozo veliko daljša.

Mimogrede, eden od glavnih razlogov za pomembno raznolikost vrst je mejoza. Niz kromosomov, ki so posledica delitve zmanjšanje je razdeljen na dva dela, tako da so nove kombinacije genov, zlasti v potencialno večjo prilagodljivost in prilagodljivost organizmov, zaradi prejema določen nabor lastnosti in kvalitet.

Faze meioze

Kot smo že omenili, je delitev redukcijskih celic pogojno razdeljena na dve stopnji. Vsaka od teh stopenj je razdeljena na drugo 4. In prva faza meioze - profaze I je nato razdeljena na 5 ločenih stopenj. Ko se nadaljuje študija tega procesa, je mogoče pozneje identificirati druge. Zdaj se razlikujejo naslednje faze mejoze:

Tabela 2

Torej, očitno je, da so faze delitve mejoze veliko bolj zapletene od procesa mitoze. Toda, kot že rečeno, to ne zmanjšuje biološke vloge posredne delitve, saj opravljajo različne funkcije.

Mimoza in njene faze se prav tako opazijo pri nekaterih protozojih. Vendar pa praviloma vključuje le eno delitev. Predpostavlja se, da se je ta enostopenjska oblika kasneje razvila v sodobno, dvostopenjsko obliko.

Razlike in podobnosti mitoze in mejoze

Na prvi pogled se zdi, da so razlike med tema dvema procesoma očitne, saj so povsem drugačni mehanizmi. Vendar pa se z globljo analizo izkaže, da razlike med mitozo in mejozo niso tako globalne, sčasoma pa vodijo do nastanka novih celic.

Najprej je vredno govoriti o tem, kaj imajo ti mehanizmi skupno. Dejansko obstaja le dve naključnosti: v istem zaporedju faz in tudi v dejstvu, da Pred obema vrstama cepitve poteka replikacija DNA. Čeprav v zvezi z mejozo, pred začetkom prophase I ta proces ni popolnoma dokončan in se zaključi v eni od prvih pod-stopenj. Zaporedje faz, čeprav podobnih, toda dejanski dogodki, ki se pojavljajo v njih, ne sovpadajo popolnoma. Torej podobnosti mitoze in mejoze niso tako številne.

Razlike so veliko večje. Prvič, mitoza se pojavi v somatske celice, medtem ko je mejoza tesno povezana s nastankom zarodnih celic in spogrogeneze. V samih fazah procesi niso popolnoma sovpadljivi. Na primer, prehod med mitozo se pojavi med interazo, kar pa ni vedno tako. V drugem primeru se v tem procesu pojavi anafaza mejoze. Rekombinacija genov pri posredni delitvi običajno ni izvedena, kar pomeni, da nima nobene vloge pri evolucijskem razvoju organizma in vzdrževanju intraspecifične raznolikosti. Število celic, ki izhajajo iz mitoze, sta dve, in sta genetsko enaka matičnim celicam in imajo diploiden niz kromosomov. Med delitvijo redukcije je vse drugačno. Rezultat mejoze - 4 haploidne celice, drugačen od matere. Poleg tega se oba mehanizma med trajanjem zelo razlikujeta, kar je posledica ne le razlike v številu stopenj delitve, temveč tudi trajanju vsake faze. Na primer, prva meioza profaza traja veliko dlje, ker v tem času pride do konjugacije kromosomov in prehoda. Zato je razdeljen na več stopenj.

Na splošno so podobnosti med mitozo in mejozo precej neznatne v primerjavi z njihovimi razlikami drug od drugega. Te zamenjave je skoraj nemogoče. Zato je zdaj celo nekoliko presenetljivo, da je bila delitev redukcije prej nekakšna mitoza.

Posledice mejoze

Kot smo že omenili, se po postopku delitve redukcije namesto matične celice z diploidnim kompletom kromosomov oblikujejo štiri haploidne. In če govorimo o razlikah med mitozo in mejozo - to je najpomembnejše. Ob oploditvi pride do ponovne vzpostavitve želene količine, ko gre za spolne celice. Tako se z vsako novo generacijo število kromosomov ne podvaja.

Poleg tega se med mejozo pojavi rekombinacija genov. V procesu razmnoževanja to vodi k ohranjanju intraspecifične raznolikosti. Torej dejstvo, da so se celo bratje in sestre zelo razlikovale med seboj, je posledica mejoze.

Mimogrede, sterilnost nekaterih hibridov v živalskem kraljestvu je tudi problem zmanjševanja delitve. Dejstvo, da so kromosomi staršev, ki pripadajo različnim vrstam ne more vstopiti v konjugacijo in s tem oblikovanje visoko kvalitetnega sposobnih zarodnih celic ni mogoče. Tako je mejoza, ki je osnova evolucijskega razvoja živali, rastlin in drugih organizmov.