Jak se buňka rozmnožuje. Růst a reprodukce buněk

Pravděpodobně není ve školním programu o biologických koncepcích nikdo častěji studován než buňka. Seznámí se s ní v 5. ročníku přírodní historie, poté v šesté zkoumají odrůdy a způsob, jak se buňka rozmnožuje, způsoby rozdělení. V 7. a 8. třídě se studuje z hlediska rostlinné, živočišné a lidské příslušnosti. Třída 9 předpokládá zvážení vnitřních procesů, které se v ní vyskytují, tj. Molekulární struktury. V 10 a 11 tohle buněčná teorie,

Program je postaven tímto způsobem, protože jsou to právě tyto drobné stavby, „stavební kameny života,“ jsou nejdůležitější prvky jakéhokoliv organismu. Všechny životní funkce, procesy, růst a rozvoj, stání - vše, co je spojeno se životem, jsou realizovány těmito i v nich. Proto v tomto článku budeme zvažovat hlavní momenty reprodukce, vývoj buněk a historii jejich objevení.

Otevření buňky

Tyto strukturní částice jsou extrémně malé. Proto bylo pro jejich otevření potřeba hodně času a technologie. Tak je poprvé celulární struktura života rostlinné tkáně viděl Robert Hooke. Toto bylo v roce 1665. Aby je uvažoval, vynalezl první mikroskop na světě. Toto zařízení se trochu podobalo modernímu zvětšovacích zařízení. Spíše vypadalo to, že několik smyček, uspořádaných dohromady, znamenalo zvýšení.

Pomocí tohoto přístroje vědec zkoumal plátek korkového stromu. To, co viděl, iniciovalo vývoj řady souvisejících věd a biologie obecně. Mnoho těsně přiléhajících buněk přibližně stejného tvaru a velikosti. Hooke je nazývá cella, což znamená "klec".

Následně bylo provedeno několik objevů, které vedly k růstu, hromadění a rozvíjení znalostí v několika vědách zabývajících se jejich studiem.

1. 1675 - vědec Malpighi studoval rozmanitost buněk ve formě a dospěl k závěru, že je to nejčastěji kulaté nebo oválné lahvičky naplněné vitálním džusem.
2. 1682 - N. Grew potvrdil závěry Malpighiho a také studoval strukturu buněčné membrány.
3. 1674 - Antonio van Leeuwenhoek otevírá buňky bakterií, stejně jako krevní struktury a spermie.
4. 1802-1809 - Sh-Brissot a Mirbeau JB Lamarck naznačují existenci podobnosti mezi tkání a živočišných a rostlinných buněk.
5. 1825 - Purkinje otevírá jádro v sexuální buňce ptáků.
6. 1831-1833 - Robert Brown odhaluje přítomnost jádra v rostlinných buňkách a zavádí představu o významu vnitřní kompozice spíše než o buněčné membráně, jak se dříve myslelo.
7. 1839 - Theodore Schwann uzavírá, že všechny živé organismy se skládají z buněk, stejně jako jejich podobnost mezi sebou (budoucí buněčná teorie).
8. 1874-1875 let. - Chistyakov a Strasburger objevují způsoby množení buněk - mitózy, meiózy.

Všechny další objevy v oblasti struktury buněk, jejich funkce, rozmanitost a role v životě organismů byly docela rychle dosaženy díky intenzivnímu vývoji speciálních zvětšovacích a osvětlovacích zařízení.

Reprodukce buněk

Každá buňka po celou dobu života plní celý buněčný cyklus - to je doba svého života od doby narození až po smrt (nebo rozdělení). Navíc nezáleží na tom, zda je to zvířecí nebo rostlinná. Životní cyklus je pro všechny z nich stejný a nejčastěji se na konci jeho buňky násobí dělením.

Samozřejmě, že tento proces není pro všechny organismy totožný. U eukaryot a prokaryot je zásadně odlišná a existují určité rozdíly v množení rostlinných a živočišných buněk.

Jak se buňka množí? Existuje několik hlavních způsobů, jak to udělat.

1. Mitosis.
2. Meióza.
3. Amitóza.

Každý z nich představuje celou řadu procesů, fází. A všechny tyto procesy jsou typické pro mnohobuněčné organismy, jak rostlinného, ​​tak živočišného původu. Při reprodukci s jednou buňkou dochází pouze rozdělením na dvě. To znamená, že způsoby množení buněk nejsou stejné. Tam je dokonce takový jev jako buněčná sebevražda. Jedná se o sebezničení buněk místo procesů štěpení.

Jak se bunka množí, například bakterie, modrozelené řasy, nějaké prvok? Bez sexu, nejjednodušším způsobem: obsah jejich buněk se zdvojnásobí buněčné stěny vzniká příčné nebo podélné zúžení a jedna buňka je rozdělena na dva zcela nové, identické s mateřským organismem.

Tento proces se nazývá přímé dělení buněk. Vynášejí jednobuněčné a bakterie, ale nemá nic společného s mitotickými nebo meiotickými procesy. Vyskytují se pouze v organismu mnohobuněčných živých organismů.

Mitosis

Vícebuněčné tvory obsahují miliardy buněk. A každý z nich usiluje o dokončení svého životního cyklu, totiž zanechání potomků, ne umírání. Buňky se množí podle dělení, ale tento proces není pro všechny z nich stejný.

Somatická struktura (zahrnující všechny buňky těla, s výjimkou pohlavních orgánů), mitóza nebo amitóza je zvolena pro jejich reprodukci. Jedná se o velmi zajímavý, prostorný a složitý proces, v jehož důsledku se z jedné mateřské diploidní buňky (tj. S dvojitou sadou chromozomů) tvoří dvě identická dcera se stejnou diploidní strukturou.

Celý proces zahrnuje dva hlavní body:

1. Karyokinesis - rozdělení jádra a celého jeho obsahu.
2. Cytokinéza - rozdělení protoplazmy (cytoplazma a všechny buněčné organely).

Tyto procesy probíhají současně, což vedlo k vytvoření reprodukcí matky v plném rozsahu se sníženou velikostí.

Mitoza se skládá ze čtyř fází (profáze, metafáze, anafáze, telofáze) a stavu, který předchází dělení - mezifázi. Zvažme každý detail.

Interfáze

Růst a reprodukce buněk se provádí po celou dobu života těla. Avšak ne všechny buňky mají stejnou životnost. Někteří z nich umírají během dvou až tří dnů (jednotné prvky krve), někteří zůstávají funkční po celý svůj život (nervózní).

Ale v životě každé buňky se většinu času tento stav zachovává, což se nazývá mezifáze. Toto je doba přípravy pro rozdělení zralé tvořené buňky, která trvá až 90% času celého procesu.

Biologický význam této fáze při akumulaci živin, RNA a bílkovin, syntéza DNA molekul. Koneckonců, po rozdělení do každé dceřinné buňky by mělo spadnout přesně takové množství organoidů, látek a genetického materiálu, jak bylo v mateřském těle. K tomu musí docházet ke zdvojnásobení všech dostupných struktur, včetně řetězců DNA.

Obecně se mezifáze vyskytují ve třech fázích:

• presynthetic;
• syntetické;
• post-syntetické.

Výsledek: akumulace živin, energie a DNA molekul pro další štěpné procesy. Tato fáze je tedy jen začátkem toho, jak se buňka v budoucnu násobí.

Prophase

V této fázi nastávají následující hlavní procesy:

• jaderný obal se rozpouští;
• jádra zmizí (rozpustit);
• chromozómy jsou viditelné v mikroskopu v důsledku kroucené (spirální) struktury;
• centrioly se rozkládají na póly buňky, protahují a vytvářejí štěpné vřeteno.

V této fázi se reprodukce živočišných buněk neliší od reprodukce všech ostatních buněk.

Metaphase

Tato fáze je spíše krátká, pouze asi 10 minut. Její základem je, že chromatidy se rozdělují podél rovníku buňky. Vláknové vřeteno na jednom konci přiléhá k centriolu na sloupu buňky a druhé k centromeru každého chromatidu. Mezi sebou, genetické struktury jsou téměř nesouvisející a proto snadno připraveny k odpojení.

Anaphase

Nejkratší fáze celého mitotického cyklu. Doba trvání je asi 3 minuty. Během tohoto období se každý chromatid dostane na svůj pól buňky a doplní chybějící polovinu, čímž se změní na normální strukturu chromozomů.

Tento enzym však vyžaduje speciální enzym nazvaný telomeráza. Byla to jeho akumulace, která se děje v mezifázi.

Telofáze

Každý buněčný pól má svůj vlastní genetický plný materiál, který je obalen v jaderné obálce a tvoří jádro. Nucleoli se objeví. Celý proces trvá asi 30 minut. To je poměrně dlouhá doba. Je to proto, že tvorba jaderných zbraní a jaderného obalu vyžaduje velké energetické výdaje, stejně jako dostupnost stavebních materiálů - živin (bílkoviny, sacharidy, enzymy, tuky, aminokyseliny).

Cytokinéza

Tento proces dokončí celý mitotický cyklus. Protoplasma se rozdělí spolu s organoidy na polovinu a každé dítě dostane přesně stejnou částku jako její sestra. Poté se napříč buňkou vytvoří utažení bílkovin (aktinová příroda), která strukturu přitlačí a rozdělí ji na dvě stejné, ale menší buňky než buňka matky.

V této fázi existují určité rozdíly v živočišné buňce od toho, jak se množí hutch plant. Faktem je, že v rostlinných strukturách je méně bílkovin a vůbec neexistuje žádný aktin. Proto se ve středu nevytváří žádné zúžení, ale přepážka, na které je uložena celulóza. To dává tuhost rostlinných buněk, tvoří rámec ve formě buněčné stěny.

Růst a množení buněk dále sleduje cestu obvyklého životního cyklu: specializace, tvorba tkání, pak orgány, aktivní práce a rozdělení, nebo smrt.

Sexuální buňky a jejich reprodukce

Pokud jde o to, jak se buňka rozmnožuje, odpověď může být uvedena při určování toho, který z nich. Koneckonců procesy mitózy, které jsme zkoumali, jsou charakteristické pouze pro somatické struktury. Zatímco reprodukční buňky reprodukují poněkud jinak, nebo přesněji, meiózu.

Tento proces je základem takových vitálních funkcí u zvířat, jako je gametogeneze, tj. Sexuální reprodukce. Vývoj sexuálních buněk se vyskytuje v mnoha stádiích. Proto je meióza mnohem složitější a širší rozdělení než mitóza.

U rostlinných buněk je meióza základem sporogeneze, tj. Tvorby pohlavních buněk. Základním biologickým úkolem meiózy u všech organismů je to, že v důsledku toho se tvoří čtyři haploidní (s polovinou nebo jednou sadou chromozomů) pohlavních buněk. Proč? Aby došlo k hnojení (splynutí samčích a ženských pohlavních buněk), dochází k diploidnímu zotavení v nové zygote (budoucí embryo). To dává genetické rozmanitosti organismům, vede ke kombinaci genů, vzhledu a konsolidaci nových vlastností.

Struktura procesu meiózy

Existují dvě hlavní rozdíly v meióze: redukce a rovnání. Každá z nich zahrnuje všechny fáze jako mitóza: profáze, metafáze, anafáze a telofáze. Podívejme se blíže na každou z nich.

Úsek redukce

Esence: z jedné diploidní buňky se tvoří dvě haploidní, s poloviční sadou chromozomů. Fáze:

• profáze I;
• metafáze I;
• anafázu I;
• telofáze I.

V každé fázi se opakují všechny stejné transformace jako v odpovídajících stádiích mitózy. Existuje však jeden rozdíl: interfáze nezdvojuje DNA, dělí se pouze na polovinu a to je ono. Proto do každé dceřinné buňky spadá jen polovina genetické informace. Toto je počáteční reprodukce živočišných buněk, stejně jako rostlin, která se vztahuje k genitálním buňkám.

Rovnice dělení

Druhé dělení meiózy, v důsledku čehož se tvoří dva další buňky z každé předchozí. Nyní již existují čtyři identické haploidní analogy, které se stávají zárodečnými buňkami zvířat nebo rostlin. Etapy rovnovážného rozdělení: profáze II, metafáze II, anafyza II, telofáze II.

Otázka toho, jak se buňka rozmnožuje, má tedy poměrně složitou a velkou odpověď. Koneckonců, tyto procesy, stejně jako všechny ostatní, které se vyskytují v živých bytostech, jsou velmi jemné a sestávají z mnoha etap.