A szervezetek reprodukciója és egyéni fejlődése
bevezetés
Sokszorosítás. vagy a reprodukálhatósága az összes élő szervezet egyik alapvető tulajdonsága - a baktériumból az emlősökhöz és a virágzó növényekhez. Ennek köszönhetően biztosítja az egyes fajok létezését, fenntartja a szülői egyének és utódaik közötti folytonosságot. A szervezetek reprodukciójának formái változatosak és az alábbiakban tárgyaljuk.
A reprodukció minden formájának központi eleme a sejtosztódás, amely a növényeknél és az állatoknál hasonlóan megy végbe. Mivel összetett folyamatok. kapcsolatban áll a szexuális reprodukcióval. a sejtosztódás alapján született, először is a folyamatot tekintjük. ami egy kettős sejt létrehozásához vezet.
1.Mitotikus sejtosztódás
Interfázis és a sejtosztódás különböző módszerei. Kétféleképpen oszthatjuk meg: I) a leggyakoribb, teljes osztottság - mitózis (közvetett megosztottság) és 2) amitózis (közvetlen megosztottság). A mitotikus felosztás során a citoplazma átszervezése, a nukleáris burkolat megsemmisítése, a kromoszómák kimutatása. A sejtek életében a mitózis időszaka és az osztások közötti intervallum, melyet interphase-nak neveznek, izoláltak. Az interfázis (nem osztódó sejt) időszaka lényegében más lehet. Bizonyos esetekben, az interfázis során a cella működik és egyidejűleg felkészül a következő részre. Más esetekben a sejtek átfázisba kerülnek, működnek, de már nem készülnek felosztásra. A komplex multicelluláris organizmusban számos olyan sejtcsoport található, amelyek elvesztették az osztódási képességet. Ezek közé tartoznak például az idegsejtek. A sejtek előállítása a mitózis esetében az interfázisban történik. Annak érdekében, hogy elképzelje a folyamat főbb jellemzőit. emlékezzen a sejtmag szerkezetére.
A mag fő szerkezeti egysége a kromoszómák. amely DNS-ből és fehérjéből áll. A magok élő osztódó sejtekben, általában megkülönböztethetetlen egyetlen kromoszómák, de a nagy része kromatin, amely festett készítményekben mutatják formájában vékony szálak vagy szemcsék változó méretű és megfelel kromoszómák. Néhány sejtben az egyes kromoszómák jól láthatóak az interphase magban, például a fejlődő megtermékenyített tojás és egyes protozoák magjai gyorsan osztódó sejtjeiben. Az élet különböző időszakaiban a kromoszómák sejtjei ciklikus változásokon mennek keresztül, amelyek az egyik részről a másikra vezethetők le.
A kromoszómák a mitózis során hosszúkás, sűrű testek, amelyek hossza mentén két DNS - tartalmú szálkromatidot lehet megkülönböztetni, amelyek a kromoszómák megduplázódásának eredménye. Minden kromoszómán elsődleges szűkületet vagy centromert osztunk ki. A kromoszóma szűkült része középen vagy közelebb helyezkedik el, de minden egyes kromoszómához helyük szigorúan állandó. A mitózis során a kromoszómák és a kromatidok szorosan összehajtogatott spirális szálak (spirál, vagy kondenzált állapot). Az interfázis-magban a kromoszómák erősen megnyújtottak, vagyis despirálódtak, ami megnehezíti azok megkülönböztetését. Ezért a kromoszómák változtatni ciklus spirális mivel lerövidíti, megvastagszik, és nagyon nyilvánvaló, és uncoiling mivel jelentősen megnyúlt, összefonódott, majd meg kell különböztetni őket külön-külön, lehetetlenné válik. A spirálozás és a despiralizáció összefügg a DNS aktivitásával, mivel csak despirálisan működik. Az információk kiadása, az RNS DNS formázása spirális állapotban, azaz a mitózis során megszűnik.
Az a tény, hogy kromoszómákat is tartalmaznak a nem sejtek sejtmagjában, szintén bizonyítja a DNS mennyiségének konzisztenciája, a kromoszómák száma és a megoszlástól a szétválasztástól az egyéniség megoszlásáig.
A sejtek előállítása a mitózis számára. Az interfázis során számos folyamat fordul elő. amelyek mitózist biztosítanak. Nevezzük a legfontosabbakat: 1) a centriolok megduplázódnak, 2) a kromoszómák megduplázódnak; a DNS és a kromoszómális fehérjék mennyisége és 3) a fehérjék szintetizálódnak. amelyből egy akromatinorsó van kialakítva, 4) az energiát ATP formában halmozzák fel, amely elhasznált a hasadás alatt, 5) a sejtnövekedés véget ér.
A DNS szintézise és a kromoszómák megduplázása rendkívül fontos a sejtek mitózisának előkészítésében.
A kromoszómák megduplázódása elsősorban a DNS szintézisével és a kromoszómák fehérjék egyidejű szintézisével jár együtt. A megduplázási folyamat 6-10 óráig tart, és elfoglalja a középfázis középső részét. A kromoszómák megduplázódása úgy történik, hogy minden régi egyszálú DNS létrehozza a második. Ez a folyamat szigorúan rendezett, és több pontból kiindulva terjed az egész kromoszómán.
Mitózis. A mitózis fázisai
A mitózis univerzális módja a növények és állatok sejtjeinek elosztására, amelynek fő lényege a megduplázódott kromoszómák pontos eloszlása a két leánysejt között. A sejtek felkészítése a megosztásra, ahogy látjuk. az interfázis jelentős része, és a mitózis csak akkor kezdődik, amikor a sejtmagban és a citoplazmában lévő készítmény teljesen véget ér. Az egész folyamat négy fázisra oszlik. Az elsőben - a profázisok - a centriolok szétválnak, és ellentétes irányban eltérnek egymástól. A citoplazmából körbevesznek akromatikus menetek, amelyek a centriolákkal együtt az akromatin orsót képezik. Amikor a végén divergencia centrioiokkai, az egész cella poláris, a két centríoi találhatók ellentétes pólusok, valamint a középső sík lehet nevezni az Egyenlítő. Az akromatinorsó menetei a centriolákban konvergálnak, és széles körben oszlanak el az egyenlítőn, hasonlóan egy orsó alakra. Egyidejűleg a kialakulását a sejtmagban a citoplazmában, az orsó elkezd duzzadni, és ez egyértelműen kiemelkedik a kusza szálak megvastagodott - kromoszómák. A profázis folyamán a kromoszómák spiralizálódnak, ugyanakkor rövidülnek és megvastagodnak. A profázis a nukleáris boríték oldódásával fejeződik be, és a kromoszómák a citoplazmában találhatók. Ekkor látható, hogy az összes kromoszóma már kettős.
Ezután jön a második szakasz - a metafázis. Az eredetileg véletlenszerűen elhelyezkedő kromoszómák az egyenlítőhöz költöznek. Mindegyikük általában ugyanabban a síkban helyezkedik el, egyenlő távolságra a centrioloktól. Ekkor az orsó meneteinek egy része a kromoszómákhoz csatlakozik, a másik rész pedig folyamatosan egy centrifugából a másikba nyúlik - ezek a tartószálak. Húzás, vagy kromoszomális, szálak kapcsolódnak a centromer (primer szűkület a kromoszómák), de meg kell jegyezni, hogy mind a kromoszóma és a centromer már kettős. A pólusok húzódó szálai kapcsolódnak azokhoz a kromoszómákhoz, amelyek közelebb vannak hozzájuk. Rövid szünet van. Ez a mitózis központi része, majd a harmadik szakasz kezdődik - anafázis.
Az anafázis során az orsó húzószálai összehúzódnak, és a kromoszómákat különböző pólusokra húzzák. Ebben az esetben a kromoszómák passzívan viselkednek, úgy hajlik, mint egy hajtű, előre mozognak centromerekkel, amelyekhez az orsó menetét rajzolják. Az anafázis kezdetekor csökken a citoplazma viszkozitása, ami megkönnyíti a kromoszómák gyors mozgását.
Ennek következtében az orsószálak a kromoszómák pontos megkülönböztetését biztosítják (még az interfázisban megduplázva) a sejt különböző pólusaihoz.
A mitózis az utolsó lépcsővel végződik - a telophase. Kromoszómák, közelednek a pólusok, szorosan összefonódik egymással. Ugyanakkor elkezdődik a szétnyitás (despiralizáció), és lehetetlen megkülönböztetni az egyes kromoszómákat. Fokozatosan alakult a citoplazmából a nukleáris burok a mag megduzzad, van egy kernel, és visszatér a szerkezetét interfázisban sejtmagba.
Az anafázis végén vagy a telophase kezdetekor kezdődik a citoplazma felosztása. Az állati sejtekben külsőleg egy összehúzódás jelenik meg egy gyűrű alakjában, amely elmélyülve két kisebb méretre osztja a sejtet. A növényeknél a citoplazmatikus membrán a sejt közepén jelenik meg, és a perifériáig terjed, a sejtet félig osztva. Még a plazmamembrán kialakulása után is megjelenik a cellulózhéj a növényi sejtekben. Következésképpen a mag és a citoplazma aktívan részt vesz a sejtosztódásban. A mag tartalmazza az egyedülálló szerkezete a sejt - a kromoszómán, és achromatin orsó feltörekvő a citoplazmában, és elvégzi azok helyes egyenlő elosztását a két utódsejtek.
A mitózis és az interphase időtartama
A mitózis viszonylag rövid időszak a sejt életében, az interphase sokkal hosszabb ideig tart, amint az az asztalról látható.
Időtartam óra alatt
Vékonybél epitélium
Az egér duodenumának epitéliuma
Lovas gyökérsejtek
Gyorsan szaporodó sejtekben a mitózis csak néhány percig tarthat. Következésképpen a mitózis időtartama néhány percről 2-3 órára változik, és az interphase 8-10 órától több napig is tart.
A mitoció egyes fázisainak mértéke is eltérő:
2. A kromoszómák számának és egyediségének állandósága
Kromoszómák DNS-ből állnak, és fehérje, azaz. E. A kémiai összetétel, ezek hasonlóak, de különböznek a mérete és alakja, helye helyzetben primer szűkület, a jelenléte a másodlagos szűkületek. Számos növény és állat kromoszómájának vizsgálata kimutatta, hogy egy bizonyos egyéniséggel rendelkezik. Emellett azt találták, hogy minden kromoszóma (az úgynevezett genitálist kivéve) homológ párokat képez. A páros készlet jellemző a szomatikus sejtekre (nem szexuális), és diploidnak nevezik. Hat kompromisszumú káosz kromoszóma, amely a Compositae családjához tartozik. Ez a hat kromoszóma három különböző párt alkot. Azonban a kromoszómák nem mindig különböztethetők meg, 3 pár szúnyogkromoszómát nehéz megkülönböztetni külső jelek miatt. A kromoszómák száma és egyediségük minden sejtben megmaradnak, és jellegzetességek minden faj esetében. A táblázat egyes növények és állatok fajonkénti kromoszómáinak adatait tartalmazza:
A kromoszómák diploid száma
A kromoszómák diploid száma
A DNS mennyisége. 10 - 12 év.
szomatikus sejtekben (diploid)
a nemi sejtekben (haploid)
a szomatikus sejtek diploid magjában
a csírasejtek haploid magjában
A kromoszómák számának csökkenése a szexsejtek érése során megduplázódik. Külsőleg az érlelési folyamat két egymást követő részből áll: az első és a második. Így egy spermatocitából négy sejt képződik, és mindegyiküket tovább transzformálják egy spermiumban. A petesejtből csak egy tojás és három irányító váz alakul ki, vagyis négy sejt. A kromoszómák számának csökkenése a meiózis folyamatában következik be, és azt határozza meg, hogy mindegyik homológ kromoszóma párja marad az érett szexcellában. A meiózis előkészítése, különösen a tojás képződésében, jóval azelőtt kezdődik, hogy az első érési szakasz megtörténik. A meiózis a DNS szintézisével és a kromoszómák számának megfelelő megduplázásával kezdődik, amely ugyanúgy megy végbe, mint a mitózisban. Továbbá a meiózis profázis kromoszómái rövidülnek, jól megkülönböztethetővé válnak, mindegyikük megduplázódik, de nem különbözik egymástól, nincs összefüggésük, és egyetlen egészként viselkedik (2).
Miután a megduplázása kromoszómák a ragozás, ami az, hogy a páros a homológ kromoszómák már megduplázódott, és szorosan egymáshoz közelítjük ideiglenesen csatlakoztatva. A konjugáció a kromoszómák teljes hosszában történik - egyik végétől a másikig. Ugyanakkor csavarodtak, és úgy tűnik, hogy a kromoszómák száma felére csökkent (3). Fontos hangsúlyozni, hogy az ideiglenes társulás párban (konjugáció) kromoszómák mindig történik csak közötti homológ (párosított) kromoszómák. A konjugáció után a kromoszómák különálló, de néha ők csatlakoztak olyan szorosan, hogy ha eltérés van folytonossági és hosszirányban a kölcsönös földet. Ez a folyamat nagy jelentőséggel bír a jellemzők örökségének bizonyos mintáinak megértésében, amelyeket részletesen tárgyal a IX. Fejezetben.
Lezárása után konjugálás kromoszóma metafázisban elágazik, és előbb Division érés kifelé hasonló a metafázis mitózis, kromoszóma szegregáció lép fel, de másként, mint a mitózis során (4). Alatt anafázist meiózis az ellentétes pólusok eloszlassa a homológ kromoszómák már megduplázódott. Így minden egyes pár homológ kromoszómák csak egy (5) belép a leánysejt. Ha figyelembe vesszük, hogy minden pár homológ kromoszómák (reakcióvázlat egyenlő méretű) áll egy apai és anyai más, amelyek reakcióvázlaton különböző színekben, világossá válik, hogy a felosztás után a sperma-balesetveszélyes vagy apai vagy anyai kromoszóma.
Az első után érkezik az érés második osztálya. A hasadást nem a DNS-szintézis előzi meg (6). Minden kromoszómák kettős, azok metafázisban, mint a mitózis és anafázisban eloszlassa az ellentétes pólusok, és a két lánya sejtek (spermatidákban) ugyanaz kromoszómák. Ezért, kezdete előtt a meiózis fordul elő csak egy kromoszóma duplájára, majd két elosztjuk érését, amelynek során a kromoszómák számát a felére csökken. Azonban a meiózis és mitózis közötti fő különbség nem csak ez. A megduplázódott kromoszómák konjugáltak és külön területeken cserélődnek. Abban mitózis a kromoszómák megduplázódott, és egyenletesen oszlott meg a lánya sejteket. A redukciós részleg alatt az egyes homológ pároktól származó kromoszómák különböző lányos sejteket juttatnak be.