Мейоз і яго фазы. Характарыстыка фаз мейоза. Размнажэнне арганізмаў. Падабенства Мітоз і мейоза

Пра жывых арганізмах вядома, што яны дыхаюць, харчуюцца, размнажаюцца і гінуць, у гэтым складаецца іх біялагічная функцыя. Але за кошт чаго гэта ўсё адбываецца? За кошт цаглінак - клетак, якія таксама дыхаюць, харчуюцца, гінуць і множацца. Але як гэта адбываецца?

Аб будынку клетак

Дом складаецца з цаглін, блокаў ці бярвення. Так і арганізм можна падзяліць на элементарныя адзінкі - клеткі. Уся разнастайнасць жывых істот складаецца менавіта з іх, адрозненне ляжыць толькі ў іх колькасці і відах. З іх складаюцца мышцы, касцяная тканіна, скура, усе ўнутраныя органы - настолькі моцна яны адрозніваюцца ў сваім прызначэнні. Але па-за залежнасці ад таго, якія функцыі выконвае тая ці іншая клетка, усе яны ўладкованыя прыкладна аднолькава. Перш за ўсё, у любога "цаглінкі" ёсць абалонка і цытаплазма з размешчанымі ў ёй арганоідаў. Некаторыя клеткі не маюць ядра, іх называюць будовы пракарыятычнай, аднак усе больш ці менш развітыя арганізмы складаюцца з эукарыятычнай, якія маюць ядро, у якім захоўваецца генетычная інфармацыя.

Арганоіды, размешчаныя ў цытаплазме, разнастайныя і цікавыя, яны выконваюць важныя функцыі. У клетках жывёльнага паходжання вылучаюць Эндаплазматычная сетка, Рыбасомы, мітахондрыі, комплекс Гольджы, цэнтрыолей, лізасомы і рухальныя элементы. З дапамогай іх і адбываюцца ўсе працэсы, якія забяспечваюць функцыянаванне арганізма.

жыццядзейнасць клетак

Як ужо было сказана, усё жывое сілкуецца, дыхае, размнажаецца і памірае. Гэта зацвярджэнне справядліва як для суцэльных арганізмаў, гэта значыць людзей, жывёл, раслін і т. Д., Так і для клетак. Гэта дзіўна, але кожны "цаглінка" валодае сваім уласным жыццём. За кошт сваіх арганоідаў ён атрымлівае і перапрацоўвае пажыўныя рэчывы, кісларод, выводзіць ўсё лішняе вонкі. Сама цытаплазма і Эндаплазматычная сетку выконваюць транспартную функцыю, мітахондрыі адказваюць у тым ліку за дыханне, а таксама забеспячэнне энергіяй. Комплекс Гольджы займаецца назапашваннем і высновай прадуктаў жыццядзейнасці клеткі. Астатнія арганоіды таксама ўдзельнічаюць у складаных працэсах. І на пэўным этапе свайго жыццёвага цыклу клетка пачынае дзяліцца, гэта значыць адбываецца працэс размнажэння. Яго варта разгледзець больш падрабязна.

Працэс дзялення клетак

Размнажэнне - адна са стадый развіцця жывога арганізма. Тое ж адносіцца і да клетак. На пэўным этапе жыццёвага цыкла яны ўваходзяць у стан, калі становяцца гатовыя да размнажэння. Будовы пракарыятычнай клеткі проста дзеляцца напалам, надтачыць, а потым утвараючы перагародку. Гэты працэс просты і практычна цалкам вывучаны на прыкладзе палачкападобныя бактэрый.

З эукарыятычнай клеткі ўсё ідзе некалькі складаней. Яны размножваюцца трыма рознымі спосабамі, якія называюцца амитоз, мітоз і мейоз. Кожны з гэтых шляхоў мае свае асаблівасці, ён уласцівы пэўнаму ўвазе клетак. Амитоз лічыцца самым простым, яго таксама называюць прамым бінарным дзяленнем. Пры ім адбываецца падваенне малекулы ДНК. Аднак верацяно дзялення не ўтворыцца, так што гэты спосаб з'яўляецца найбольш энергетычна эканамічным. Амитоз назіраецца ў аднаклетачных арганізмаў, у той час як тканіны мнагаклетачных размножваюцца з дапамогай іншых механізмаў. Аднак ён часам назіраецца і там, дзе зніжана митотическая актыўнасць, напрыклад, у спелых тканінах.

Часам прамое дзяленне вылучаюць як разнавіднасць Мітоз, аднак некаторыя навукоўцы лічаць гэта асобным механізмам. Праходжанне гэтага працэсу нават у старых клетках адбываецца даволі рэдка. Далей будуць разгледжаны мейоз і яго фазы, працэс Мітоз, а таксама падабенства і адрозненні гэтых спосабаў. У параўнанні з простым дзяленнем яны больш складаныя і дасканалыя. Асабліва гэта тычыцца рэдукцыйнага дзялення, так што характарыстыка фаз мейоза будзе найбольш падрабязнай.

Важную ролю ў дзяленні клеткі маюць цэнтрыолей - спецыяльныя арганоіды, як правіла, якія размяшчаюцца побач з комплексам Гольджы. Кожная такая структура складаецца з 27 микротрубочек, згрупаваных па тры. Уся канструкцыя мае цыліндрычную форму. Цэнтрыолей непасрэдна ўдзельнічаюць у фарміраванні верацяна дзялення клеткі ў працэсе непрамога дзялення, пра які гаворка пойдзе далей.

мітоз

Працягласць існавання клетак адрозніваецца. Некаторыя жывуць пару дзён, а якія-то можна аднесці да доўгажыхароў, паколькі іх поўная змена адбываецца вельмі рэдка. І практычна ўсе гэтыя клеткі размножваюцца з дапамогай Мітоз. У большасці з іх паміж перыядамі дзялення праходзіць у сярэднім 10-24 гадзіны. Сам мітоз займае невялікі перыяд часу - у жывёл прыкладна 0,5-1 гадзіну, а ў раслін каля 2-3. Гэты механізм забяспечвае рост клеткавай папуляцыі і ўзнаўленне ідэнтычных па сваім генетычнаму напаўненню адзінак. Так выконваецца пераемнасць пакаленняў на элементарным узроўні. Пры гэтым колькасць храмасом застаецца нязменным. Менавіта гэты механізм з'яўляецца найбольш распаўсюджаным варыянтам рэпрадукцыі эукарыятычнай клетак.

Значэнне гэтага віду дзялення вяліка - гэты працэс дапамагае расці і рэгенераваць тканінам, за кошт чаго адбываецца развіццё ўсяго арганізма. Акрамя таго, менавіта мітоз ляжыць у аснове бясполага размнажэння. І яшчэ адна функцыя - перасоўванне клетак і замена ўжо аджылых. Таму лічыць, што з-за таго, што стадыі мейоза складаней, то і яго роля значна вышэй, няправільна. Абодва гэтыя працэсу выконваюць розныя функцыі і па-свойму важныя і незаменныя.

Мітоз складаецца з некалькіх фаз, якія адрозніваюцца па сваіх марфалагічных асаблівасцяў. Стан, у якім клетка знаходзіцца, быўшы гатовай да непрамы дзяленню, называюць Інтэрфаза, а непасрэдна працэс падзяляецца яшчэ на 5 стадый, якія неабходна разгледзець падрабязней.

фазы Мітоз

Знаходзячыся ў Інтэрфаза, клетка рыхтуецца да дзялення: адбываецца сінтэз ДНК і бялкоў. Гэтая стадыя падзяляецца на яшчэ некалькі, падчас якіх адбываецца рост ўсёй структуры і падваенне храмасом. У гэтым стане клетка знаходзіцца да 90% усяго жыццёвага цыклу.

Астатнія 10% займае непасрэдна дзяленне, падзяляюць на 5 стадый. Пры Мітоз клетак раслін таксама вылучаецца препрофаза, якая адсутнічае ва ўсіх іншых выпадках. Адбываецца адукацыя новых структур, ядро перамяшчаецца да цэнтра. Фармуецца препрофазная стужка, пазначаюць меркаванае месца будучага дзялення.

Ва ўсе ж астатніх клетках працэс Мітоз праходзіць наступным чынам:

табліца 1

Пасля завяршэння дзялення генетычнай інфармацыі адбываецца цитокинез або цитотомия. Пад гэтым тэрмінам маецца на ўвазе адукацыю тэл даччыных клетак з цела матчынай. Пры гэтым арганоіды, як правіла, дзеляцца папалам, хоць магчымыя выключэнні, утворыцца перагародка. Цитокинез не вылучаюць у асобную фазу, як правіла, разглядаючы яго ў рамках телофазы.

Такім чынам, у самых цікавых працэсах задзейнічаны храмасомы, якія нясуць генетычную інфармацыю. Што ж гэта такое і чаму яны так важныя?

Аб храмасомах

Яшчэ не маючы ні найменшага паняцця аб генетыцы, людзі ведалі, што многія якасці нашчадкаў залежаць ад бацькоў. З развіццём біялогіі стала відавочна, што інфармацыя аб тым ці іншым арганізме захоўваецца ў кожнай клетцы, і частка яе перадаецца наступным пакаленням.

У канцы 19 стагоддзя былі адкрыты храмасомы - структуры, якія складаюцца з доўгай малекулы ДНК. Гэта стала магчыма з удасканаленнем мікраскопаў, і нават цяпер разгледзець іх можна толькі ў перыяд дзялення. Часцей за ўсё адкрыццё прыпісваюць нямецкаму навукоўцу В. Флемінгу, які не толькі ўпарадкаваў усё тое, што было вывучана да яго, але і ўнёс свой уклад: ён адным з першых даследаваў клеткавую структуру, мейоз і яго фазы, а таксама ўвёў тэрмін "мітоз". Само паняцце "храмасома" было прапанавана крыху пазней іншым навукоўцам - нямецкім гісталогіі Г. Вальдейером.

Структура храмасом у момант, калі яны выразна бачныя, даволі простая - яны ўяўляюць сабой дзве хроматиды, злучаныя пасярэдзіне центромерой. Яна з'яўляецца спецыфічнай паслядоўнасцю нуклеатыдаў і гуляе важную ролю ў працэсе размнажэння клетак. У канчатковым выніку храмасома вонкава ў профазе і метафазе, калі яе можна лепш за ўсё разглядзець, нагадваецца літару Х.

У 1900 годзе былі адкрыты законы Мендэля, якія апісваюць прынцыпы перадачы спадчынных прыкмет. Тады стала канчаткова ясна, што храмасомы - гэта менавіта тое, з дапамогай чаго перадаецца генетычная інфармацыя. У далейшым навукоўцамі быў праведзены шэраг эксперыментаў, якія даказваюць гэта. І тады прадметам вывучэння стала і тое ўплыў, котрое на іх аказвае дзяленне клеткі.

мейоз

У адрозненне ад Мітоз гэты механізм у выніку прыводзіць да адукацыі дзвюх клетак з наборам храмасом у 2 разы менш зыходнага. Такім чынам працэс мейоза служыць пераходам ад дыплоідным фазы да гаплоідным, прычым у першую чаргу гаворка ідзе аб дзяленні ядра, а ўжо ў другую - усёй клеткі. Аднаўленне ж поўнага набору храмасом адбываецца ў выніку далейшага зліцця гамет. У сувязі з памяншэннем колькасці храмасом гэты метад яшчэ вызначаюць як Рэдукцыйная дзяленне клеткі.

Мейоз і яго фазы вывучалі такія вядомыя навукоўцы, як В. Флемінг, Э. Страсбургрер, В. І. Бяляеў і іншыя. Даследаванне гэтага працэсу ў клетках як раслін, так і жывёл, працягваецца да гэтага часу - настолькі ён складзены. Першапачаткова гэты працэс лічыўся варыянтам Мітоз, аднак практычна адразу пасля адкрыцця ён усё ж такі быў вылучаны як асобны механізм. Характарыстыка мейоза і яго тэарэтычнае значэнне былі ўпершыню ў дастатковай ступені апісаны Аўгустам Вайсманом яшчэ ў 1887 годзе. З тых часоў вывучэнне працэсу рэдукцыйнага дзялення моцна прасунулася, але зробленыя высновы пакуль не былі абвергнутыя.

Мейоз не варта блытаць з гаметогенезом, хоць абодва гэтыя працэсу цесна звязаныя. У адукацыі палавых клетак ўдзельнічаюць абодва механізму, аднак паміж імі ёсць шэраг сур'ёзных адрозненняў. Мейоз адбываецца ў дзве стадыі дзялення, кожная з якіх складаецца з 4 асноўных фаз, паміж імі ёсць кароткі перапынак. Працягласць усяго працэсу залежыць ад колькасці ДНК ў ядры і структуры храмасомнай арганізацыі. У цэлым ён значна больш працяглы ў параўнанні з Мітоз.

Дарэчы, адна з асноўных прычын значнага відавога разнастайнасці - менавіта мейоз. Набор храмасом у выніку рэдукцыйнага дзялення разбіваецца напалам, так што з'яўляюцца новыя камбінацыі генаў, у першую чаргу патэнцыйна павышаюць прыстасоўвальнасць і адаптыўнасць арганізмаў, у выніку атрымліваюць тыя ці іншыя наборы прыкмет і якасцяў.

фазы мейоза

Як ужо было згадана, рэдукцыйны клеткавы падзел ўмоўна дзеляць на дзве стадыі. Кожная з гэтых стадый падзелена яшчэ на 4. І першая фаза мейоза - профаза I ў сваю чаргу падзяляецца яшчэ на 5 асобных этапаў. Паколькі вывучэнне гэтага працэсу працягваецца, у далейшым могуць быць вылучаныя і іншыя. Зараз жа адрозніваюць наступныя фазы мейоза:

табліца 2

Такім чынам, відавочна, што фазы дзялення мейоза значна складаней, чым працэс Мітоз. Але, як ужо было згадана, гэта не прымяншае біялагічнай ролі непрамога дзялення, паколькі яны выконваюць розныя функцыі.

Дарэчы, мейоз і яго фазы назіраюцца і ў некаторых найпростых. Аднак, як правіла, ён уключае ў сябе толькі адно дзяленне. Мяркуецца, што такая одноступенчатую форма пазней развілася ў сучасную, двухступеністую.

Адрознення і падабенства Мітоз і мейоза

На першы погляд здаецца, што адрозненні двух гэтых працэсаў відавочныя, бо гэта зусім розныя механізмы. Аднак пры больш глыбокім аналізе аказваецца, што адрозненні Мітоз і мейоза не так ужо глабальныя, у рэшце рэшт яны прыводзяць да адукацыі новых клетак.

Перш за ўсё варта пагаварыць пра тое, што ёсць агульнага ў гэтых механізмаў. Па сутнасці супадзення ўсяго два: у аднолькавай паслядоўнасці фаз, а таксама ў тым, што перад абодвума відамі дзялення адбываецца рэплікацыя ДНК. Хоць, што да мейоза, да пачатку профазы I гэты працэс не завяршаецца цалкам, сканчаючыся на адной з першых подстадий. А паслядоўнасць фаз хоць і аналагічная, але, па сутнасці, якія адбываюцца ў іх падзеі супадаюць не цалкам. Так што падабенства Мітоз і мейоза не так ужо і шматлікія.

Адрозненняў ж значна больш. Перш за ўсё, мітоз адбываецца ў саматычных клетках, у той час як мейоз цесна звязаны з адукацыяй палавых клетак і спорогенезом. У саміх фазах працэсы не цалкам супадаюць. Напрыклад, кро- сінговера ў Мітоз адбываецца падчас Інтэрфаза, і тое не заўсёды. У другім жа выпадку на гэты працэс даводзіцца анафаза мейоза. Рэкамбінацыі генаў у непрамым дзяленні звычайна не ажыццяўляецца, а значыць, ён не гуляе ніякай ролі ў эвалюцыйным развіцці арганізма і падтрыманні унутрывідавых разнастайнасці. Колькасць атрыманых у выніку Мітоз клетак - дзве, і яны ў генетычным сэнсе ідэнтычныя мацярынскай і валодаюць дыплоідным наборам храмасом. Падчас рэдукцыйнага дзялення усё інакш. Вынік мейоза - 4 гаплоідным клеткі, якія адрозніваюцца ад матчынай. Акрамя таго, абодва механізму значна адрозніваюцца па працягласці, і гэта звязана не толькі з адрозненнем ў колькасці прыступак дзялення, але і працягласцю кожнага з этапаў. Напрыклад, першая профаза мейоза доўжыцца нашмат даўжэй, бо ў гэты час адбываецца кан'югацыі храмасом і кро- сінговера. Менавіта таму яе дадаткова дзеляць на некалькі стадый.

У агульным і цэлым падабенства Мітоз і мейоза досыць нязначныя па параўнанні з іх адрозненнямі адзін ад аднаго. Пераблытаць гэтыя працэсы практычна немагчыма. Таму цяпер нават некалькі здзіўляе тое, што Рэдукцыйная дзяленне раней лічылася разнавіднасцю Мітоз.

наступствы мейоза

Як ужо было згадана, пасля заканчэння працэсу рэдукцыйнага дзялення, замест мацярынскай клеткі з дыплоідным наборам храмасом утвараюцца чатыры гаплоідным. І калі казаць пра адрозненні Мітоз і мейоза - гэта самае значнае. Аднаўленне неабходнай колькасці, калі гаворка ідзе пра палавых клетках, адбываецца пасля апладнення. Такім чынам, з кожным новым пакаленнем не адбываецца падваення колькасці храмасом.

Акрамя таго, падчас мейоза адбываецца рэкамбінацыі генаў. У працэсе размнажэння гэта прыводзіць да падтрымання унутрывідавых разнастайнасці. Так што той факт, што нават родныя браты і сёстры часам моцна адрозніваюцца адзін ад аднаго - менавіта вынік мейоза.

Дарэчы, стэрыльнасць некаторых гібрыдаў ў жывёльным свеце - таксама праблема рэдукцыйнага дзялення. Справа ў тым, што храмасомы бацькоў, якія належаць да розных відах, не могуць уступіць у кан'югацыі, а значыць, працэс адукацыі паўнавартасных жыццяздольных палавых клетак немагчымы. Такім чынам, менавіта мейоз ляжыць у аснове эвалюцыйнага развіцця жывёл, раслін і іншых арганізмаў.