Împărțire simplă sau directă. Alternarea generațiilor cu reproducere asexuată și sexuală. Descoperirea diviziunii celulare
Majoritatea organismelor care se reproduc în mod normal asexuat sunt capabile de reproducere sexuală. În același timp, un număr de generații cu reproducere asexuată sunt înlocuite cu o generație de indivizi care se reproduc cu ajutorul gameților sau care realizează procesul sexual. Aceasta este urmată din nou de reproducere asexuată. Schimbare (alternanţă) generații sexuale și asexuate care se întâmplă la tipuri diferite la intervale diferite, regulat sau la intervale neregulate.
Ce este mitoza? Descrieți fazele mitozei
Procesul de fisiune nucleară într-o celulă vie, prin care purtători informații ereditare sau cromozomii sunt exact replicați și cele două copii sunt distribuite în nuclee fiice identice. Mitoza este aproape întotdeauna însoțită de diviziunea celulară, iar aceasta din urmă este uneori considerată parte a procesului mitotic. Modelul mitozei este în esență același în toate celulele. Cu toate acestea, în timp ce celulele animale par să se dividă prin ciupire în două celule separate, celulele vegetale dezvoltă o placă celulară care devine un perete celular de celuloză între cele două celule fiice.
Alternarea primară a generațiilor consta in modificarea reproducerii sexuale prin sporulare. Se observă la reprezentanții claselor de sporozoare, flagelate și unele plante și reflectă păstrarea în filogeneză a organismelor corespunzătoare atât a formelor de reproducere mai vechi (asexuate) cât și mai progresive (sexuale). Alternarea secundară a generațiilor constă în trecerea în unele etape ciclu de viață la reproducerea asexuată sau partenogenetică a animalelor care au stăpânit reproducerea sexuală. Este frecventă la celenterate, artropode.
Importanta mitozei este de a mentine set de cromozomi; fiecare celulă formată primește cromozomi care sunt identici ca compoziție și egali ca număr cu cromozomii celulei originale. Mitoza este descrisă pur și simplu ca având patru etape — profază, metafază, anafază și telofază; pașii se succed fără întrerupere. Întregul proces de diviziune în patru etape durează în medie aproximativ o oră, iar perioada dintre diviziunile celulare, numită interfază sau interkineză, variază foarte mult, dar este mult mai lungă.
În timpul interfazei, cromozomii se împrăștie în nucleu și apar ca o rețea de filamente lungi și subțiri sau filamente numite cromatine. La un moment dat înainte de începerea profazei, cromozomii se replic pentru a forma perechi de cromozomi identici sau cromatide surori; dezoxiriboză acid nucleic cromozomii sunt sintetizați doar în timpul interfazei, nu și în timpul mitozei.
Includerea generației sexuale în ciclul de dezvoltare a organismelor care se reproduc predominant asexuat din când în când activează variabilitatea combinativă și astfel ajută la depășirea uniformității genetice a descendenților, extinzând perspectivele evolutive și ecologice ale grupului.
Principalele tipuri de diviziune a celulelor eucariote.
Există trei moduri de împărțire a celulelor eucariote:
În timpul profazei, cele două cromatide rămân atașate una de cealaltă într-o regiune numită centromer, dar fiecare se micșorează într-un corp compact strâns încolăcit; nucleul și în majoritatea cazurilor învelișul nuclear se descompune și dispar. Tot în timpul profazei, axul începe să se formeze. În celulele animale, centriolii se separă și se depărtează, iar în jurul lor apar mănunchiuri radiante de fibre, numite asteri. Unele seturi de fibre merg de la un centriol la altul; Acestea sunt fibre ale fusului.
ÎN celule vegetale fusul se formează fără centrioli. În timpul metafazei, cromozomii se adună pe un plan la jumătatea distanței dintre cele două capete, spre care axul se îngustează. Acesta se numește plan ecuatorial și marchează punctul în care întreaga celulă se va despărți când fisiunea nucleară este finalizată; capetele fusului reprezintă polii către care vor migra cromatidele. Cromatidele sunt atașate de fibrele fusului la centromeri.
Amitoza(sau direct diviziune celulara ), apare în celulele eucariote somatice mai puțin frecvent decât mitoza. A fost descris pentru prima dată de biologul german R. Remak în 1841, termenul a fost propus de histologul W. Flemming mai târziu - în 1882. În cele mai multe cazuri, amitoza se observă în celulele cu activitate mitotică redusă: acestea sunt celule îmbătrânite sau alterate patologic, adesea sortite morții (celule ale membranelor embrionare ale mamiferelor, celule tumorale etc.). În timpul amitozei, starea de interfază a nucleului este păstrată morfologic, nucleolul și membrana nucleară sunt clar vizibile. Replicarea ADN-ului este absentă. Spiralizarea cromatinei nu are loc, cromozomii nu sunt detectați. Celula își păstrează activitatea funcțională inerentă, care dispare aproape complet în timpul mitozei. În timpul amitozei, numai nucleul se divide și fără formarea unui fus de fisiune, prin urmare, materialul ereditar este distribuit aleatoriu. Absența citokinezei duce la formarea de celule binucleare, care ulterior sunt incapabile să intre într-un ciclu mitotic normal. Cu amitoze repetate se pot forma celule multinucleate.
Principalele tipuri de diviziune a celulelor eucariote
În timpul anafazei, cele două cromatide ale fiecărui cromozom se separă și se deplasează către poli opuși, ca și cum ar fi trase de-a lungul fibrelor fusului de centromeri. În timpul telofazei, apar noi membrane nucleare în jurul celor două grupe de cromozomi fiice, apar nucleoli noi și, în cele din urmă, pe măsură ce formarea a doi nuclei fiice este finalizată, fibrele fusului dispar. Cromozomii se desfășoară pentru a accepta distribuția lor dispersă în nucleul interfacial. Citokineza, care poate începe înainte sau după mitoză, este finalizată prin separarea finală a nucleilor fiice în două celule fiice noi, separate.
Mitoză(din greaca. mitos- fir) - nu diviziunea directă celule, cariokineza, cea mai comună metodă de reproducere a celulelor eucariote. semnificație biologică Mitoza constă într-o distribuție strict identică a cromozomilor replicați între nucleii fiice, ceea ce asigură formarea de celule fiice identice genetic și păstrează continuitatea într-un număr de generații de celule.
Există o variație semnificativă în amploarea și momentul acestor etape între specii, iar celulele pot fi clasificate în funcție de caracteristicile lor mitotice. În ciuda ușurinței relative de a observa etapele fizice ale mitozei la microscop, natura chimică și cinetică exactă a mitozei nu este încă pe deplin înțeleasă. De exemplu, s-a stabilit că axul este compus în principal din tuburi subțiri, alungite, numite microtubuli, dar funcția lor rămâne de înțeles.
Diviziunea mitotică este o metodă de diviziune nucleară a celulelor somatice, spre deosebire de gameți sau celule sexuale. În timpul reproducerii sexuale, de ex. Prin combinarea a doi gameți, are loc procesul complex de meioză, care produce celule care conțin fiecare doar jumătate din numărul normal de cromozomi. Diviziunea celulară directă, în care nucleul se împarte pur și simplu în două, se numește amitoză și este foarte rară.
Meioză(din greacă meioză - reducere) sau diviziune de reducere celule - diviziunea nucleului unei celule eucariote cu o scădere a numărului de cromozomi la jumătate.
Ciclul de viață al celulei.
Ciclul de viață al unei celule este perioada de timp din momentul în care o celulă apare ca urmare a diviziunii până la moartea acesteia sau până la diviziunea ulterioară.
Ciclul de viață al celulei
Mitoză. În Enciclopedia Columbia, Paul Lagasse și Universitatea Columbia. a 7-a ed. Enciclopedia genomului uman. Mitoza este procesul prin care cromozomii nou replicați sunt transmise la două celule fiice după diviziunea celulară. Seed Enciclopedia: Știință, tehnologie și utilizare.
Diferența cheie între mitoză și amitoză
Celulele eucariote sunt unul dintre cele două tipuri de celule care pot fi clasificate ca un singur organism. Principalul factor distinctiv dintre o celulă eucariotă și o celulă procariotă este prezența unei învelișuri nucleare. Celulele procariote sunt de obicei mai mici decât celulele eucariote.
În acest moment, celula crește, se specializează și își îndeplinește funcțiile ca parte a țesutului și organelor unui organism multicelular. În unele țesuturi în care celulele se divid continuu, ciclul de viață coincide cu ciclul mitotic.
Setul de procese secvențiale și interconectate în timpul pregătirii unei celule pentru diviziune, precum și în timpul mitozei în sine, se numește ciclu mitotic.
Celulele eucariote conțin multe alte organele legate de membrană, cum ar fi mitocondriile, reticulul endoplasmatic sau corpul Golgi, care se găsesc în citoplasmă. Exemple de celule eucariote includ animale, ciuperci, plante și anti. Organismele care conțin celule eucariote pot fi fie organisme multicelulare, cum ar fi mamiferele și plantele, fie microorganisme unicelulare, cum ar fi drojdia.
Proprietățile fundamentale ale celulelor. Toate organismele sunt formate din celule. Toate celulele celor mai simple și mai complexe organisme au câteva proprietăți fundamentale de bază care pot fi observate la nivel biochimic. Toate celulele sunt închise într-o membrană plasmatică care separă conținutul celulei de mediul înconjurător. Mediul intern al celulei, închis de membrana plasmatică, se numește citoplasmă, care constă din soluție apoasă numit citosol.
Există două perioade ale ciclului de viață: interfaza și mitoza. Interfaza, la rândul său, este împărțită în 3 etape: presintetică, sitetică, postsintetică. G1 urmează imediat după împărțire. În acest moment, în celulă are loc sinteza și acumularea de ARN și proteine necesare formării structurilor celulare. Aceasta este cea mai lungă perioadă în care celula îndeplinește toate funcțiile de care are nevoie. În perioada S, are loc autodublarea ADN-ului și, prin urmare, până la sfârșitul perioadei, cantitatea acestuia se dublează. În perioada G2, există o acumulare de energie sub formă de molecule de ATP, care este necesară pentru diviziunea ulterioară.
Ribozomii și proteazomii sunt exemple ale unora dintre organele care sunt suspendate în citosol. Informația genetică este stocată în nucleu. Toate procariotele au un nucleoid care nu este separat de citoplasmă printr-o înveliș nuclear. Prin urmare, caracteristica definitorie a unei celule eucariote este prezența unei învelișuri nucleare.
Un alt lucru grozav de remarcat este că trăsături distinctive, care definesc „viața”, sunt afișate chiar și pe nivel celular. Toate celulele prezintă un grad ridicat de complexitate chimică și organizare. Celulele sunt capabile să extragă, să transforme și să utilizeze energia din mediu inconjurator. Organelele care alcătuiesc celula au propriile lor funcții specifice, iar interacțiunile dintre organele sunt puternic reglate. Celulele pot simți și pot răspunde la schimbările din mediu. Celulele se pot replica și asambla cu precizie.
Diviziunea celulară include 2 etape: diviziunea nucleară - mitoză, diviziunea citoplasmei - citokineza. Semnificația biologică a mitozei constă în distribuția exactă identică a informațiilor genetice între celulele fiice. Exista cinci faze in procesul de mitoza: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza, telofaza.
Principalele caracteristici ale amitozei
În plus, ele se pot schimba treptat în timp prin evoluție treptată. Celulele procariote sunt cunoscute a fi mult mai puțin complexe decât celulele eucariote, deoarece celulele eucariote sunt, în general, considerate a fi prezente într-un moment ulterior în evoluție. Probabil, celulele eucariote au evoluat din celulele celulelor procariote. Aceste diferențe de complexitate pot fi observate la nivel celular. Cromozomii sunt conținuți în nucleu cu o înveliș nuclear.
Organelele legate de membrană sunt absente în celulele procariote. Se știe că celulele eucariote sunt organisme multicelulare cu organele cu membrană închisă. O varietate de organele legate de membrană pot fi găsite în celulele eucariote, fiecare cu o funcție specifică.
La inceput profaza filamentele subțiri devin vizibile în nucleu - aceștia sunt cromozomi de profază. Pe măsură ce ADN-ul se spiralează, cromozomii se scurtează și se îngroașă. În același timp, nucleolul este distrus. O parte din ea este cheltuită pentru spiralizarea cromozomilor. Până la sfârșitul profezei, se vede clar că fiecare X este format din 2 cromatide, adică. cantitatea de ADN se dublează (2n4c). În acest moment, are loc formarea fusului de fisiune. Profaza se termină cu prăbușirea învelișului nuclear.
Procariotele se divid pur și simplu prin divizare, iar eucariotele mai complexe trec prin mitoză, care include fusul mitotic care deține cromozomii în timpul diviziunii celulare. Mitoza este o versiune mai organizată a diviziunii celulare, unde toate informatii genetice iar organelele legate de membrană sunt exact identice în celulele fiice ca și în celula mamă.
Majoritatea procariotelor pur și simplu absorb nutrienții din mediu, dar unele fotosintetizează. Eucariotele, pe de altă parte, au sisteme digestive complexe care permit ingestia de nutrienți și excreția deșeurilor de azot. Unele eucariote sunt supuse fotosintezei cu ajutorul cloroplastelor.
ÎN prometafaza X sunt situate liber în citoplasmă în regiunea fostului nucleu și încep să se deplaseze spre ecuatorul celulei, deoarece. în centru, citoplasma se lichefiază și aceasta contribuie la mișcarea liberă a lui X. În plus, fusul de diviziune continuă să se formeze în citoplasmă.
ÎN metafaza X se caracterizează printr-un vârf de spiralizare, decalajul dintre cromatide este maxim, ele sunt conectate numai în regiunea centromerilor. Cromozomii sunt localizați în regiunea ecuatorială și se află în același plan. Fibrele fusului sunt atașate de centromeri.
Metode de diviziune a celulelor eucariote: mitoză, meioză, amitoză
Procariotele nu au organele legate de membrană, deci nu au mitocondrii. În schimb, au enzime oxidative legate de membrana lor plasmatică pentru metabolismul energetic. Diferite tipuri de procariote prezintă o mare variație în ceea ce privește caracterul lor metabolic.
Ce este diviziunea binară simplă?
În schimb, eucariotele au aceste enzime oxidative ambalate în mitocondriile lor și prezintă un model mai unificat de metabolism oxidativ care include ciclul crabului și lanțul de transport de electroni. Sistemele electronice de transport pentru celulele eucariote sunt situate în membrana mitocondrială interioară, în timp ce în celulele procariote sunt situate în membrana citoplasmatică.
Anafazaîncepe cu divergența simultană a cromatidelor (cromozomii surori) către polii celulei.
Telofază- stadiul reconstrucției nucleelor fiice. În acest moment, au loc procese opuse celor din profază. Cromozomii sunt despiralizați, nucleolul și învelișul nuclear sunt restaurate. Paralel cu aceasta este citokineza. În celulele animale, acest proces începe cu formarea unei constricții în zona ecuatorială, care, devenind din ce în ce mai adâncă, separă în cele din urmă celulele surori unele de altele. În celulele vegetale, diviziunea citoplasmei începe în regiunea interioară a celulei mamă. Aici, veziculele ER mici se unesc pentru a forma membrana celulară.
Procariotele nu au acest tip. Eucariotele au o serie complexă de citoschelet, care constă din microtubuli, filamente intermediare și filamente de actină. Acest citoschelet dezvoltat de proteine întărește structura exterioară a celulei pentru a ajuta la rigiditatea transportului celular și intracelular.
Nu există mișcare intracelulară în celulele procariote. Datorită prezenței citoscheletului, mișcarea intracelulară este posibilă în celulele eucariote. Celulele vegetale au o structură dreptunghiulară care este înconjurată de un perete celular de celuloză. Celula vegetală mai conține plastide, vacuola principală, glioxizomi și cloroplaste, pe lângă nucleu și altele. organele comune cu cușcă pentru animale. Vacuola principală a plantei poate ocupa până la 90% din volumul celulei și este folosită pentru stocarea apei.
Metode de diviziune a celulelor eucariote: mitoza, meioza, amitoza Ciclul mitotic. Mitoză
Mitoză- metoda principală de divizare a celulelor eucariote, în care are loc mai întâi dublarea și apoi o distribuție uniformă între celulele fiice ale materialului ereditar.
Mitoza este un proces continuu in care exista patru faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza. Înainte de mitoză, celula se pregătește pentru divizare sau interfază. Perioada de pregătire a celulelor pentru mitoză și mitoza în sine alcătuiesc împreună ciclu mitotic. Următorul este o scurtă descriere a fazele ciclului.
Celulele animale sunt închise într-o membrană plasmatică dintr-un dublu strat fosfolipidic și proteine. Spre deosebire de celula vegetală, celula animală are centrioli, lizozomi și flageli. Flagelele sunt esențiale pentru mișcarea celulelor. Exemple de celule animale includ celulele musculare, neuronii și celulele pielii.
Ciupercile sunt eucariote care sunt practic multicelulare cu structuri celulare care imită atât plantele, cât și animalele. Ciupercile conțin pereți celulari ca și plantele, dar spre deosebire de plante, ele sunt formate din chitină. Cu toate acestea, ciupercile nu își creează propria hrană și, ca și animalele, își stochează hrana sub formă de glicogen. Celulele fungice sunt unice prin faptul că sunt compuse din hife, filamente care conțin joncțiuni interne numite septuri.
Interfaza este format din trei perioade: presintetice, sau postmitotice, - G1, sintetice - S, postsintetice, sau premitotice, - G2.
^ Perioada presintetică(2n 2c, unde n este numărul de cromozomi, c este numărul de molecule de ADN) - creșterea celulelor, activarea proceselor de sinteză biologică, pregătirea pentru perioada următoare.
^ Perioada sintetică(2n 4c) - replicarea ADN-ului.
Perioada postsintetică(2n 4c) - pregătirea celulei pentru mitoză, sinteza și acumularea de proteine și energie pentru următoarea diviziune, creșterea numărului de organele, dublarea centriolilor.
Profaza(2n 4c) - demontarea membranelor nucleare, divergența centriolilor către diferiți poli ai celulei, formarea firelor fusului de fisiune, „dispariția” nucleolilor, condensarea cromozomilor cu două cromatide.
metafaza(2n 4c) - alinierea celor mai condensați cromozomi cu două cromatide în planul ecuatorial al celulei (placa de metafază), atașarea fibrelor fusului cu un capăt la centrioli, celălalt - la centromerii cromozomilor.
Anafaza(4n 4c) - diviziunea cromozomilor cu două cromatide în cromatide și divergența acestor cromatide surori către polii opuși ai celulei (în acest caz, cromatidele devin cromozomi monocromatizi independenți).
Telofază(2n 2c în fiecare celulă fiică) - decondensarea cromozomilor, formarea membranelor nucleare în jurul fiecărui grup de cromozomi, dezintegrarea firelor fusului de fisiune, apariția nucleolului, diviziunea citoplasmei (citotomie). Citotomia în celulele animale are loc din cauza brazdei de fisiune, în celulele vegetale - datorită plăcii celulare.
^ Semnificația biologică a mitozei. Celulele fiice formate ca urmare a acestei metode de diviziune sunt identice genetic cu mama. Mitoza asigură constanța setului de cromozomi într-un număr de generații de celule. Stau la baza proceselor precum creșterea, regenerarea, reproducerea asexuată etc.
Meioză
Meioză- aceasta este o modalitate specială de împărțire a celulelor eucariote, în urma căreia are loc trecerea celulelor dintr-o stare diploidă la una haploidă. Meioza constă din două diviziuni consecutive precedate de o singură replicare a ADN-ului.
^ Prima diviziune meiotică (meioza 1) numită reducere, deoarece în timpul acestei diviziuni numărul de cromozomi se înjumătăţeşte: dintr-o celulă diploidă (2n 4c) se formează două celule haploide (1n 2c).
Interfaza 1(la început - 2n 2c, la sfârșit - 2n 4c) - sinteza și acumularea de substanțe și energie necesare realizării ambelor diviziuni, creșterea dimensiunii celulelor și a numărului de organite, dublarea centriolilor, replicarea ADN-ului, care se termină în profaza 1.
