Meioza i njegove faze. Karakterizacija faza meioze. Reprodukcija organizama. Sličnosti mitoze i meioze

O živim organizmima je poznato da dišu, hrane, reproduktiraju i propadaju, to je njihova biološka funkcija. Ali na štetu onoga što se sve ovo događa? Zbog opeke - stanice koje također dišu, hrane, umiru i množe. Ali kako se to događa?

O strukturi stanica

Kuća se sastoji od cigle, blokova ili trupaca. Tako se tijelo može podijeliti na elementarne jedinice - stanice. Raznolikost živa bića sastoji se upravo od njih, razlika leži samo u njihovom broju i vrsti. Oni se sastoje od mišića, koštanog tkiva, kože, svih unutarnjih organa - toliko se razlikuju u njihovoj svrsi. No, bez obzira na to koje funkcije izvode ova ili ona ćelija, sve su raspoređene podjednako. Prije svega, bilo koja "opeka" ima membranu i citoplazmu s organoidima koji se nalaze u njemu. Neke stanice nemaju jezgre, oni su pozvani prokariotske, ali su više ili manje razvoj organizama sastoji od eukariotskih imaju jezgru u kojoj se genetske informacije pohranjene.

Organoidi koji se nalaze u citoplazmi su raznoliki i zanimljivi, obavljaju važne funkcije. U životinja stanice izlučuju endoplazmatski retikulum, ribosoma, mitohondrije, Golgijev aparat, centrioli, lizosome i pogonskih elemenata. Pomoću njih se odvijaju svi procesi koji osiguravaju funkcioniranje organizma.

Aktivnost stanica

Kao što je već spomenuto, sve žive stvari se hrane, dišu, reproduciraju i umiru. Ova izjava vrijedi i za cijele organizme, tj. Za ljude, životinje, biljke, itd., I za stanice. Nevjerojatno je, ali svaka "cigla" ima svoj život. Na trošak svojih organoida, on prima i obrađuje hranjive tvari, kisik i sve prekomjerne količine. Ona citoplazmi i endoplazmatska mrežica obavljaju funkciju prometnog, mitohondriji su odgovorni, uključujući disanje, kao i energetska sigurnost. Golgijev kompleks bavi se nakupljanjem i izlučivanjem proizvoda vitalne aktivnosti stanica. Drugi organoidi također sudjeluju u složenim procesima. I u nekom stadiju svog ćelija životnog ciklusa počinje podijeliti, tj. proces reprodukcije odvija se. Treba razmotriti više pojedinosti.

Proces diobe stanica

Reprodukcija je jedna od faza u razvoju živog organizma. Isto se odnosi i na stanice. Na određenom stadiju u životnom ciklusu, oni ulaze u stanje kada su spremni za reprodukciju. Prokariotske stanice jednostavno podijelite u dva, produljite, a zatim formirajte septum. Taj je postupak jednostavan i gotovo potpuno proučavan primjenom bakterija štapića.

C eukariotskih stanica sve je nešto složenije. Množe se na tri različita načina, nazvanu amitozom, mitozom i mejozom. Svaki od ovih načina ima svoje posebnosti, on je inherentan određenoj vrsti stanica. amitosis Također se naziva izravna binarna podjela. Uz to, DNA molekula udvostručuje. Međutim, nema fisijskog vretena, pa je ova metoda najsnažnije ekonomična. Amitoza se promatra u jednostaničnim organizmima, dok se višestanična tkiva umnožavaju kroz druge mehanizme. Međutim, ponekad se opaža i gdje je mitotička aktivnost smanjena, na primjer, u zrelim tkivima.

Ponekad se izravna podjela razlikuje kao neka vrsta mitoze, no neki znanstvenici to smatraju posebnim mehanizmom. Proces ovog procesa čak iu starim stanicama je prilično rijedak. Nadalje, razmotrit će se meioza i njegove faze, proces mitoze, kao i sličnosti i razlike u tim metodama. U usporedbi s jednostavnom podjelom, oni su složeniji i savršeni. To se posebno odnosi na redukcijsku podjelu, tako da će karakteristike faza meioze biti najdetaljniji.

Važnu ulogu u podjeli stanica igraju centrioli - posebni organoidi, koji se obično nalaze u blizini Golgijevog kompleksa. Svaka takva struktura sastoji se od 27 mikrotubula grupiranih u tri. Cijela struktura ima cilindričan oblik. Centrioli izravno sudjeluju u formiranju vretena stanične diobe u procesu neizravne podjele, o čemu će se raspravljati dalje.

mitoza

Trajanje postojanja stanica se razlikuje. Neki žive nekoliko dana, a neki se mogu pripisati dugoj jetri, budući da je njihova potpuna zamjena vrlo rijetka. I praktički se sve te stanice razmnožavaju uz pomoć mitoze. Većina ih ima u prosjeku 10 do 24 sata između perioda fisije. Samu mitozu traje kratko vrijeme - kod životinja približno 0,5-1 sat, au biljkama oko 2-3. Taj mehanizam osigurava rast stanične populacije i reprodukciju istih u smislu njegovih jedinica genetskog sadržaja. Ovo je kontinuitet generacija na elementarnoj razini. Broj kromosoma ostaje nepromijenjen. To je mehanizam najčešća varijanta reprodukcije eukariotskih stanica.

Značaj ove vrste podjele je velik - taj proces pomaže u rastu i regeneriranju tkiva, zbog čega se cijeli organizam razvija. Osim toga, to je mitoza koja podupire aseksualnu reprodukciju. I još jedna funkcija - pokretne stanice i zamjena već zastarjelih. Stoga je pogrešno pretpostaviti da zbog činjenice da su faze meioze složenije, njegova je uloga također puno veća. Oba ova procesa obavljaju različite funkcije i važna su i neophodna na svoj način.

Mitoza se sastoji od nekoliko faza, koje se razlikuju u morfološkim svojstvima. Država u kojoj se priprema stanica za neizravno podjela, pod nazivom međufaze, a sam proces je podijeljen 5 stadija, koji bi se trebali razmotriti u više detalja.

Faze mitoze

Budući da je u međufazi, stanica se priprema za podjelu: dolazi do sinteze DNA i proteina. Ova faza je podijeljena na još nekoliko, tijekom kojih se povećava ukupna struktura i udvostručenje kromosoma. U ovom stanju, stanica živi do 90% cjelokupnog životnog ciklusa.

Preostalih 10% je izravno podijeljeno, podijeljeno u 5 faza. Uz mitozu biljnih stanica, prefaza se također izlučuje, što je odsutno u svim ostalim slučajevima. Tu je formiranje novih struktura, jezgra se kreće u središte. Formirana je prefazna traka koja označava buduće mjesto budućeg fisije.

U svim ostalim stanicama proces mitoze nastavlja se kako slijedi:

Tablica 1

Nakon završetka podjele genetičkih informacija događa se citokinezija ili citotomija. Ovim pojmom podrazumijeva se stvaranje tijela kćernih stanica iz majčinog tijela. U ovom slučaju, organoidi su, u pravilu, podijeljeni na pola, iako su iznimke moguće, formira septum. Citokinezis nije izoliran u zasebnu fazu, u pravilu, s obzirom na to unutar telofaze.

Dakle, u najzanimljivijim procesima uključeni su kromosomi, koji nose genetske informacije. Što je to i zašto su tako važni?

O kromosomima

Ipak, bez ikakve ideje o genetici, ljudi su znali da mnoge odlike potomaka ovise o roditeljima. Razvojem biologije postalo je očito da se informacije o organizmu pohranjuju u svakoj ćeliji, a neke se prenose i na buduće generacije.

Krajem 19. stoljeća otkriveni su kromosomi - strukture koje se sastoje od dugog DNA molekule. To je postalo moguće uz poboljšanje mikroskopa, a sada se mogu razmotriti samo u razdoblju podjele. Najčešće pripisuje otkriće njemački znanstvenik V. Fleming, koji je ne samo organizirati sve što je naučio prije njega, ali i doprinijeli: on je bio jedan od prvih koji je istražiti staničnu strukturu, mejoze i njegove faze, kao i skovao pojam „mitoze”. Sam pojam „kromosom” Predloženo je kasnije ostale znanstvenike - njemački histologist G. Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz.

Struktura kromosoma u doba kada su jasno vidljiva je vrlo jednostavna - one su dvije kromatide, povezane sredinom centromera. To je specifičan slijed nukleotida i igra važnu ulogu u procesu umnažanja stanica. Konačno, kromosom izvana u profazi i metafazi, kada se najbolje vidi, podsjeća na slovo X.

Godine 1900. otkrivene su Mendelovi zakoni, opisujući principe prijenosa nasljednih osobina. Zatim je postalo konačno jasno da su kromosomi - upravo to je ono s čime se prenosi genetska informacija. Kasnije su znanstvenici proveli niz eksperimenata koji to dokazuju. A onda je predmet istraživanja bio utjecaj koji diobu stanica na njih čini.

mejoza

Za razliku od mitoze, ovaj mehanizam konačno dovodi do stvaranja dvije stanice s skupom kromosoma 2 puta manje od izvornika. Dakle, proces meioze služi kao prijelaz iz diploidne faze u haploidnu fazu, a na prvom mjestu govorimo o fizionu jezgre, a već u drugoj - cijelu ćeliju. Obnova cijelog skupa kromosoma nastaje kao posljedica daljnjeg spajanja gameta. U vezi s smanjenjem broja kromosoma, ova metoda je također definirana kao redukcijska podjela ćelije.

Meioza i njegove faze proučavali su poznati znanstvenici kao što su W. Fleming, E. Strasburgrehrer, VI Belyaev i drugi. Proučavanje tog procesa u stanicama oba biljka i životinja nastavlja se do danas - tako je složeno. U početku se taj proces smatra varijantom mitoze, ali gotovo odmah nakon otkrića dodijeljen je kao poseban mehanizam. Karakterizacija meioze i njezino teoretsko značenje prvo su opisani u kolovozu 1887. August Vaisman. Od tada, proučavanje procesa mejoza uvelike napredovala, ali rezultati još nisu opovrgnuti.

Meioza se ne smije miješati s gametogenezom, iako su oba ova procesa usko povezana. Oba mehanizma sudjeluju u formiranju spolnih stanica, ali između njih postoji niz ozbiljnih razlika. Meioza se javlja u dvije faze podjele, od kojih se svaka sastoji od 4 glavne faze, od kojih se između njih nalazi kratka stanka. Trajanje cijelog procesa ovisi o količini DNA u jezgri i strukturi kromosomske organizacije. Općenito, mnogo je produljeniji u usporedbi s mitozom.

Usput, jedan od glavnih razloga za značajnu raznolikost vrsta je meoza. Set kromosoma kao posljedica podjele smanjenje je podijeljen u dva dijela, tako da postoje nove kombinacije gena, posebno potencijalno povećati prilagodljivost i prilagodljivost organizama, kao rezultat prima određeni skup atributa i kvaliteta.

Faze mejoze

Kao što je već spomenuto, odjeljak redukcije stanica uvjetno je podijeljen u dvije faze. Svaka od tih faza podijeljena je s još jednim 4. I prva faza meioze - profaza I., zauzvrat, podijeljena je u 5 zasebnih faza. Dok se proučavanje ovog procesa nastavlja, drugi se mogu identificirati kasnije. Sada se razlikuju sljedeće faze meioze:

Tablica 2

Dakle, očito je da su faze podjele mejoze mnogo složenije od procesa mitoze. No, kao što je već spomenuto, to ne smanjuje biološku ulogu neizravne podjele, jer oni obavljaju različite funkcije.

Usput, meioza i njegove faze također se promatraju u nekim protozoama. Međutim, u pravilu to uključuje samo jednu podjelu. Pretpostavlja se da se ovaj jednostupanjski oblik kasnije razvio u moderan, dvostupanjski oblik.

Razlike i sličnosti mitoze i meioze

Na prvi pogled čini se da su razlike između ova dva procesa očite, jer su posve različiti mehanizmi. Međutim, s dubljom analizom, ispada da razlike između mitoze i meoza nisu tako globalne, na kraju dovode do stvaranja novih stanica.

Prije svega, vrijedno je govoriti o tome što ti mehanizmi imaju zajedničko. Zapravo, postoje samo dvije slučajnosti: u istom nizu faza, a također iu činjenici da Prije obje vrste fisije odvija se DNA replikacija. Iako se, u odnosu na meiozu, prije inicijacije profila I ovaj proces ne završava potpuno, završavajući u jednoj od prvih pod-stupnjeva. Niz faza, iako sličan, ali, zapravo, događaji koji se događaju u njima ne podudaraju se u potpunosti. Tako sličnosti mitoze i meioze nisu toliko brojne.

Razlike su mnogo veće. Prije svega, mitoza se javlja u somatskih stanica, dok je meioza usko povezana s formiranjem zametnih stanica i sporogenezom. U samim fazama, procesi se ne podudaraju. Na primjer, prijelaz-over u mitozi događa tijekom međufaze, a onda ne uvijek. U drugom slučaju, anafazi meoza nastaje u ovom procesu. gen rekombinacije u posrednom podjele se obično ne provodi, što znači da se ne igra nikakvu ulogu u evolucijskom razvoju organizma i održavanje raznolikosti unutar vrsta. Broj stanica koje proizlaze iz mitoze su dvije, a genetski su identične stanicama majke i posjeduju diploidni skup kromosoma. Tijekom odjeljka smanjenja, sve se razlikuje. Rezultat mezocije - 4 haploidne stanice, razlikuje se od majke. Osim toga, oba se mehanizma znatno razlikuju u trajanju, a to je posljedica ne samo razlike u broju stupnjeva podjele, nego i trajanju svake faze. Na primjer, prva miosatska profaza traje mnogo dulje, jer se u ovom trenutku javlja konjugacija kromosoma i prijelaz. Zato je dalje podijeljen u nekoliko faza.

Općenito, sličnosti između mitoze i meoza su prilično beznačajne u usporedbi s njihovim međusobnim razlikama. Zbunjenje tih procesa gotovo je nemoguće. Dakle, sada je čak i nešto iznenađujuće da je redukcijska podjela nekada bila neka vrsta mitoze.

Posljedice mejize

Kao što je već spomenuto, nakon procesa redukcijske podjele, umjesto majke stanice s diploidnim skupom kromosoma, formiraju se četiri haploidna. A ako govorimo o razlikama između mitoze i meioze - ovo je najznačajnije. Obnova potrebne količine, kada se radi o spolnim stanicama, javlja se nakon oplodnje. Dakle, sa svakom novom generacijom broj kromosoma ne udvostručuje.

Pored toga, tijekom meioze dolazi do rekombinacije gena. U procesu reprodukcije, ovo vodi do održavanja intraspecifične raznolikosti. Dakle, činjenica da su čak i braća i sestre vrlo različiti jedni od drugih je rezultat meioze.

Usput, sterilnost pojedinih hibrida u životinjskom svijetu - također problem podjele redukcije. Činjenica da su kromosomi roditelja koji pripadaju različitim vrstama ne može ući u konjugacije, a time i stvaranje visoko kvalitetnih održivih zametnih stanica nije moguće. Dakle, to je mejoza je osnova evolucijskom razvoju životinja, biljaka i drugih organizama.