Мейозата и нейните фази. Характеризиране на фазите на мейозата. Възпроизвеждане на организми. Сходства на митозата и мейозата

За живите организми е известно, че дишат, хранят, възпроизвеждат и загиват, това е тяхната биологична функция. Но за сметка на това какво се случва всичко това? Благодарение на тухлите - клетки, които също дишат, хранят, умрат и се размножават. Но как става това?

За структурата на клетките

Къщата се състои от тухли, блокове или дървени трупи. Така че тялото може да бъде разделено на елементарни единици - клетки. Всички разнообразие от живи същества се състоят точно от тях, разликата се състои само в техния брой и видове. Те се състоят от мускули, костна тъкан, кожа, всички вътрешни органи - толкова много се различават по предназначение. Но независимо от това какви функции се изпълняват от тази или онази клетка, всички те са разположени приблизително еднакво. На първо място, всяка "тухла" има мембрана и цитоплазма с органоиди, разположени в нея. Някои клетки не разполагат с ядра, те се наричат ​​прокариотни, но са малко или много развитие на организмите са съставени от еукариотни, които имат ядро, в което се съхранява генетичната информация.

Органоидите, разположени в цитоплазмата, са разнообразни и интересни, изпълняват важни функции. В животински клетки секретират ендоплазмения ретикулум, рибозоми, митохондрии, Golgi апарат, центриола, лизозомите и задвижващи елементи. С помощта на тези процеси се осъществяват всички процеси, които гарантират функционирането на организма.

Клетъчна активност

Както вече беше споменато, всички живи същества се хранят, дишат, възпроизвеждат и умират. Това твърдение е вярно както за цели организми, т.е. хора, животни, растения и т.н., и за клетките. Това е невероятно, но всяка "тухла" има свой собствен живот. За сметка на неговите органоиди, той получава и обработва хранителни вещества, кислород и извлича всички излишни количества. Самата цитоплазма и ендоплазменият ретикулум изпълняват транспортна функция, реагират митохондриите, включително за дишане, а също и с енергия. Комплексът "Голджи" се занимава с натрупването и екскрецията на продуктите от жизнената дейност на клетката. Други органоиди също участват в сложни процеси. И на определен етап от него клетка от жизнения цикъл започва да се разделя, т.е. процесът на възпроизвеждане се осъществява. Трябва да се разгледа по-подробно.

Процесът на клетъчно делене

Възпроизвеждането е един от етапите в развитието на жив организъм. Същото важи и за клетките. На определен етап от жизнения цикъл те влизат в състояние, когато са готови да се възпроизведат. Прокариотни клетки просто разделете на две, удължавайте и след това оформете преграда. Този процес е прост и почти напълно проучен, използвайки примера на пръчковидни бактерии.

C еукариотни клетки всичко е малко по-сложно. Те се размножават по три различни начина, наречени амитоза, митоза и мейоза. Всеки от тези начини има свои собствени особености, е присъщ на определен вид клетки. Амитоза Тя се нарича директно двоично деление. С него молекулата ДНК се удвоява. Въпреки това, няма шпиндел за делене, така че този метод е най-енергично икономичен. Амитозата се наблюдава в едноклетъчните организми, докато многоклетъчните тъкани се размножават чрез други механизми. Обаче, понякога се наблюдава и когато митотичната активност е намалена, например, в зряла тъкан.

Понякога директното разделение се отличава като вид митоза, но някои учени смятат, че това е отделен механизъм. Процесът на този процес дори в старите клетки е доста рядък. Освен това ще се обмисли мейозата и нейните фази, процесът на митоза, както и сходствата и разликите в тези методи. В сравнение с простото разделяне те са по-сложни и перфектни. Това важи особено за редукцията, така че характеристиките на фазите на мейозата ще бъдат най-подробни.

Важна роля в клетъчното деление играят центролите - специални органоиди, обикновено разположени в близост до комплекса "Голджи". Всяка такава структура се състои от 27 микротубула, групирани в три. Цялата конструкция е с цилиндрична форма. Центролите пряко участват в образуването на вретеното на клетъчното делене в процеса на непряко разделение, което ще бъде разгледано допълнително.

митоза

Продължителността на съществуването на клетките се различава. Някои живеят в продължение на няколко дни, а някои могат да бъдат приписани на дълги черен дроб, тъй като пълното им заместване е много рядко. И на практика всички тези клетки се размножават с помощта на митозата. Повечето от тях имат средно 10-24 часа между периодите на делене. Самата митоза отнема кратък период от време - при животни приблизително 0,5-1 час, а в растенията около 2-3. Този механизъм осигурява растежа на клетъчната популация и възпроизвеждането на идентични по отношение на единиците за генетично съдържание. Това е приемствеността на поколенията на елементарното ниво. Броят на хромозомите остава непроменен. Този механизъм е най-честият вариант на възпроизводството на еукариотните клетки.

Значението на този тип разделение е голямо - този процес помага да расте и регенерира тъканите, поради които се развива целия организъм. В допълнение, това е митоза, която стои в основата на асексуалното възпроизвеждане. И още една функция - движещи се клетки и замяна на вече остарелите. Следователно, неправилно е да се приеме, че поради факта, че стадиите на мейоза са по-сложни, тогава и ролята му е много по-висока. И двата процеса имат различни функции и са важни и незаменими по свой начин.

Митозата се състои от няколко фази, които се отличават с техните морфологични особености. Състоянието, в което се намира клетката, което е готово за непряко разделяне, се нарича интерфаза, а самият процес се разделя на 5 етапа, които трябва да бъдат разгледани по-подробно.

Фази на митоза

Когато се намирате в интерфазата, клетката се подготвя за разделяне: синтеза на ДНК и протеини се случва. Този етап е разделен на още няколко, през които има увеличение на цялата структура и удвояване на хромозомите. В това състояние клетката живее до 90% от целия жизнен цикъл.

Останалите 10% са директно разделени, разделени на 5 етапа. При митоза на растителни клетки препрофазата също се екскретира, което отсъства във всички останали случаи. Има изграждане на нови структури, ядрото се премества в центъра. Създава се предварително фазова лента, която маркира потенциалното място за бъдещо делене.

Във всички други клетки процесът на митоза протича по следния начин:

Таблица 1

След завършване на разделянето на генетичната информация се наблюдава цитокинеза или цитотомия. С този термин се разбира формирането на телата на дъщерни клетки от майчиното тяло. В този случай органоидите, по правило, са разделени на половина, въпреки че са възможни изключения, се образува преграда. Цитокинезата не се изолира в отделна фаза, като правило, като се има предвид в рамките на телофазата.

Така че, в най-интересните процеси са участвали хромозоми, които носят генетична информация. Какво е и защо са толкова важни?

За хромозомите

Все още без да има най-малката представа за генетиката, хората знаят, че много качества на потомството зависят от родителите. С развитието на биологията стана очевидно, че информацията за един организъм се съхранява във всяка клетка и част от нея се предава на бъдещите поколения.

В края на 19-ти век са открити хромозоми - структури, състоящи се от дълъг ДНК молекули. Това стана възможно благодарение на подобряването на микроскопите и дори сега те могат да се разглеждат само в периода на разделяне. Най-често се кредитира с откриването на немски учен В. Флеминг, който не само да организира всичко, което е научил преди него, но също така са допринесли: той е бил един от първите, които разследват клетъчна структура, мейозата и неговите фази, както и въвежда термина "митоза". Самата концепция за "хромозомата" беше предложена малко по-късно от друг учен - германският хистолог Г. Валдейер.

Структурата на хромозомите във време, когато те са ясно видими, е съвсем проста - те са два хроматида, свързани в средата с центрометър. Това е специфична последователност от нуклеотиди и играе важна роля в процеса на клетъчно мултиплициране. В крайна сметка, хромозомата външно в профазата и метафазата, когато може да се види най-добре, напомня на буквата X.

През 1900 г. са открити Законите на Мендел, описващи принципите на трансфер на наследствени черти. След това стана ясно, че хромозомите - точно това се предава с генетичната информация. По-късно учените направиха поредица от експерименти, които доказват това. И тогава предметът на изследването беше влиянието, което разделя клетките върху тях.

смекчен израз

За разлика от митозата, този механизъм в крайна сметка води до образуването на две клетки с набор от хромозоми два пъти по-малко от оригинала. По този начин процесът на мейоза служи като преход от диплоидната фаза към хаплоидната фаза и на първо място говорим за разцепването на ядрото, а вече за втората - за цялата клетка. Възстановяването на пълния набор от хромозоми се случва в резултат на по-нататъшно сливане на гамети. Във връзка с намаляването на броя на хромозомите, този метод се дефинира и като редукционното разделение на клетката.

Мейозата и нейните фази са изследвани от такива известни учени като W. Fleming, E. Strasburgrehrer, VI Belyaev и други. Проучването на този процес в клетките на растенията и животните продължава и до днес - е толкова сложно. Първоначално този процес се считаше за вариант на митоза, но почти веднага след откриването му той беше определен като отделен механизъм. Характеризирането на мейозата и нейното теоретично значение първоначално са описани в достатъчна степен от август Вайсман през 1887 г. Оттогава проучването на процеса на намаляване на деленето е значително напреднало, но направените заключения все още не са отхвърлени.

Мейозата не трябва да се бърка с гаметогенезата, въпреки че и двата процеса са тясно свързани. И двата механизма участват в образуването на сексуални клетки, но съществуват редица сериозни различия между тях. Мейозата се извършва в два етапа на разделяне, всяка от които се състои от 4 основни фази, между които има кратка почивка. Продължителността на целия процес зависи от количеството ДНК в ядрото и структурата на хромозомната организация. Като цяло, той е много по-продължителен в сравнение с митозата.

Между другото, една от основните причини за значителното разнообразие на видовете е мейозата. Комплект от хромозоми в резултат на разделяне намаляване е разделен на две части, така че има нови комбинации от гени, особено потенциално увеличаване на адаптивността и адаптивността на организми, като резултат от получаването на определен набор от качества и качества.

Фази на мейоза

Както вече беше споменато, редукционното клетъчно делене условно се разделя на два етапа. Всеки от тези етапи е разделен на друг 4. И първата фаза на мейозата - профазата I, от своя страна, е разделена на 5 отделни етапа. Тъй като проучването на този процес продължава, други могат да бъдат идентифицирани по-късно. Сега се различават следните фази на мейозата:

Таблица 2

Така че, очевидно е, че фазите на разделяне на мейозата са много по-сложни от процеса на митоза. Но, както вече беше споменато, това не отслабва биологичната роля на непрякото разделение, тъй като те изпълняват различни функции.

Между другото, мейозата и нейните фази се наблюдават и в някои протозои. Обикновено обаче включва само едно разделение. Предполага се, че тази едноетажна форма по-късно се превърна в модерна двустепенна форма.

Разлики и прилики на митоза и мейоза

На пръв поглед изглежда, че разликите между тези два процеса са очевидни, защото те са напълно различни механизми. Въпреки това, с по-задълбочен анализ, се оказва, че разликите между митозата и мейозата не са толкова глобални, в крайна сметка те водят до образуването на нови клетки.

На първо място, струва си да се говори за това, какво общо имат тези механизми. Всъщност има само две съвпадения: в същата последователност от фази, както и във факта, че Преди двата вида делене се извършва ДНК репликация. Въпреки че, по отношение на мейозата, преди началото на профаза I този процес не завършва напълно, завършвайки в един от първите под-етапи. Последователност от фази, макар и подобни, но всъщност събитията, които се случват в тях, не съвпадат напълно. Така че приликите на митозата и мейозата не са толкова многобройни.

Разликите са много по-големи. На първо място, митозата се случва в соматични клетки, докато мейозата е тясно свързана с образуването на зародишни клетки и спорогенеза. В самите фази процесите не съвпадат напълно. Например, преминаването през митоза възниква по време на интерфазата, което не винаги е така. Във втория случай в този процес възниква анафаза на мейоза. ген рекомбинация в непряка разделение, обикновено не се осъществява, което означава, че тя не играе никаква роля в еволюционното развитие на организма и поддържането на разнообразието в рамките на вида. Броят на което води до митотични клетки - две, и те са генетично идентични с чувството на майката, и имат диплоиден набор от хромозоми. По време на редукцията, всичко е различно. Резултат от мейозата - 4 хаплоидни клетки, различна от майчината. Освен това двата механизма се различават значително по времетраенето и това се дължи не само на разликата в броя на етапите на разделяне, но и на продължителността на всеки етап. Например първата профиза на мейозата продължава много по-дълго, защото по това време се получава конюгация и пресичане на хромозомите. Ето защо тя се разделя на няколко етапа.

По принцип, сходствата между митозата и мейозата са доста незначителни в сравнение с различията помежду им. Заблуждаването на тези процеси е почти невъзможно. Ето защо сега е дори малко изненадващо, че редукцията на редукцията преди това е била считана за вид митоза.

Последици от мейозата

Както вече беше споменато, след процеса на редукция, вместо майка клетка с диплоиден набор от хромозоми се формират четири хаплоидни. И ако говорим за разликите между митозата и мейозата - това е най-значимото. Възстановяването на необходимото количество, когато става въпрос за сексуалните клетки, възниква след оплождането. Така с всяко ново поколение броят на хромозомите не се удвоява.

В допълнение, по време на мейозата се появява рекомбинация на гени. В процеса на възпроизвеждане това води до запазване на вътрешно специфичното разнообразие. Така че фактът, че дори братя и сестри са много различни един от друг, е резултат от мейозата.

Между другото, стерилността на някои хибриди в животинското царство също е проблем на редукцията. Фактът, че хромозомите на родителите, принадлежащи към различни видове, които не могат да влязат в спрежение и по този начин, формирането на висок клас жизнеспособни половите клетки не е възможно. По този начин, мейозата е в основата на еволюционното развитие на животни, растения и други организми.