Meiose en de fasen ervan. Karakterisatie van fasen van meiose. Reproductie van organismen. Overeenkomsten van mitose en meiose

Over levende organismen is bekend dat ze ademen,voeden, vermenigvuldigen en vergaan, dit is hun biologische functie. Maar ten koste van wat gebeurt er allemaal? Vanwege de stenen - cellen die ook ademen, voeden, sterven en zich vermenigvuldigen. Maar hoe gebeurt dit?

Over de structuur van cellen

Het huis bestaat uit bakstenen, blokken of boomstammen. Dus het lichaam kan worden onderverdeeld in elementaire eenheden - cellen. Alle variëteit van levende wezens bestaat precies uit hen, het verschil ligt alleen in hun aantal en soorten. Ze bestaan ​​uit spieren, botweefsel, huid, alle inwendige organen - zoveel verschillen ze in hun doel. Maar ongeacht welke functies door deze of gene cel worden uitgevoerd, ze zijn allemaal ongeveer op dezelfde manier gerangschikt. Allereerst heeft elke "steen" een membraan en cytoplasma waarin zich organoïden bevinden. Sommige cellen hebben geen kern, ze worden prokaryotisch genoemd, maar alle meer of minder ontwikkelde organismen zijn samengesteld uit eukaryotische cellen met een kern waarin genetische informatie is opgeslagen.

Organoïden gelegen in het cytoplasma,divers en interessant, ze vervullen belangrijke functies. In cellen van dierlijke oorsprong worden het endoplasmatisch reticulum, ribosomen, mitochondria, het Golgi-complex, centriolen, lysosomen en motorische elementen geïsoleerd. Met behulp hiervan vinden alle processen plaats die zorgen voor het functioneren van het organisme.

Celactiviteit

Zoals eerder gezegd, voeden alle levende wezens zich, ademen,vermenigvuldigt en sterft. Deze uitspraak geldt zowel voor hele organismen, dat wil zeggen mensen, dieren, planten, enz., En voor cellen. Het is geweldig, maar elke "baksteen" heeft zijn eigen leven. Ten koste van zijn organoïden ontvangt en verwerkt hij voedingsstoffen, zuurstof en neemt al het overtollige eruit. Het cytoplasma zelf en het endoplasmatisch reticulum voeren een transportfunctie uit, de mitochondriën reageren, ook voor ademhaling, en ook met energie. Het Golgi-complex behandelt de accumulatie en uitscheiding van de producten van de vitale activiteit van de cel. Andere organoïden nemen ook deel aan complexe processen. En in een bepaalde fase van zijn levenscyclus begint de cel te delen, dat wil zeggen, het reproductieproces vindt plaats. Het moet in meer detail worden beschouwd.

Het proces van celdeling

Reproductie is een van de fasen in de ontwikkeling van de levendenlichaam. Hetzelfde geldt voor cellen. In een bepaalde fase van de levenscyclus gaan ze een staat binnen wanneer ze klaar zijn om te reproduceren. Prokaryote cellen delen zich eenvoudig in twee delen, verlengen en vormen dan een septum. Dit proces is eenvoudig en bijna volledig bestudeerd met behulp van het voorbeeld van staafvormige bacteriën.

Met eukaryotische cellen zijn er verschillendemoeilijker. Ze vermenigvuldigen zich op drie verschillende manieren, genaamd amitose, mitose en meiose. Elk van deze wegen heeft zijn eigen bijzonderheden, het is inherent aan een bepaald soort cellen. amitosis

wordt als de eenvoudigste beschouwd, het wordt ook wel genoemddirecte binaire indeling. Hiermee verdubbelt het DNA-molecuul. Er is echter geen splijtingsas, dus deze methode is het meest energetisch zuinig. Amytosis wordt waargenomen in eencellige organismen, terwijl multicellulaire weefsels zich vermenigvuldigen via andere mechanismen. Soms wordt het echter ook waargenomen wanneer de mitotische activiteit wordt verminderd, bijvoorbeeld in volwassen weefsels.

Soms wordt directe deling onderscheiden als een variëteitmitose, maar sommige wetenschappers beschouwen dit als een afzonderlijk mechanisme. Het proces van dit proces, zelfs in oude cellen, is vrij zeldzaam. Verder zullen meiose en zijn fasen, het proces van mitose, evenals de overeenkomsten en verschillen in deze methoden worden overwogen. In vergelijking met eenvoudige indeling zijn ze complexer en perfect. Dit geldt met name voor de reductiedeling, zodat de kenmerken van de fasen van de meiose het meest gedetailleerd zijn.

Een belangrijke rol bij celdeling wordt gespeeld door centriolen -Speciale organellen, meestal dicht bij het Golgi complex. Elke structuur bestaat uit microtubules 27 gegroepeerd in drietallen. De gehele constructie een cilindrische vorm. De centrioles zijn direct betrokken bij de vorming van spoelcellen in het proces van indirecte verdeling, die verder zal worden besproken.

mitosis

Duur van het celbestaanis anders. Sommigen leven een paar dagen, en sommige kunnen worden toegeschreven aan long-levers, omdat hun volledige vervanging zeer zeldzaam is. En vrijwel al deze cellen vermenigvuldigen zich met behulp van mitose. De meeste hebben een gemiddelde van 10-24 uur tussen de splijtingsperioden. Mitose zelf duurt een korte periode van tijd - bij dieren ongeveer 0,5-1

uur, en in planten ongeveer 2-3. Dit mechanisme zorgt voor de groei van de celpopulatie en de reproductie van identiek in termen van zijn genetische inhoudseenheden. Dit is de continuïteit van generaties op het elementaire niveau. Het aantal chromosomen blijft ongewijzigd. Het is dit mechanisme dat de meest voorkomende variant is van de reproductie van eukaryotische cellen.

De betekenis van dit type verdeling is groot - dit proceshelpt bij het groeien en regenereren van weefsels, waardoor het hele organisme zich ontwikkelt. Bovendien is het mitose die ten grondslag ligt aan de aseksuele voortplanting. En nog een functie - cellen verplaatsen en de al verouderde cellen vervangen. Daarom is het verkeerd om aan te nemen dat vanwege het feit dat de meiose-stadia gecompliceerder zijn, de rol ervan ook veel groter is. Beide processen vervullen verschillende functies en zijn op hun eigen manier belangrijk en onmisbaar.

Mitose bestaat uit verschillende fasen, die verschillende morfologische kenmerken ervan. De toestand waarin de cel zich bevindt, gereed voor indirecte opdeling, wordt interphase genoemd en het proces zelf is verder onderverdeeld in 5 fasen, die in meer detail moeten worden beschouwd.

Fasen van mitose

In de interfase, bereidt de cel zich voor op verdeling: er is een synthese van DNA en eiwitten. Deze fase is verdeeld in meerdere, waarbij er een toename is in de gehele structuur en een verdubbeling van de chromosomen. In deze staat leeft de cel tot 90% van de gehele levenscyclus.

De resterende 10% is direct verdeeld,verdeeld in 5 fasen. Bij mitose van plantencellen wordt pre-profase ook uitgescheiden, wat in alle andere gevallen afwezig is. Er is de vorming van nieuwe structuren, de kern beweegt naar het centrum. Er wordt een voorfase-tape gemaakt die de toekomstige plaats van toekomstige splitsing markeert.

In alle andere cellen verloopt het mitoseproces als volgt:

Tabel 1

De naam van het podium	kenmerken
profase	De kern wordt groter, het chromosoom erinspiraalvormig, zichtbaar door een microscoop. In het cytoplasma wordt een spil van deling gevormd. Vaak vervalt de nucleolus, maar dit gebeurt niet altijd. Het gehalte aan genetisch materiaal in de cel blijft ongewijzigd.
prometaphase	Het kernmembraan vervalt. Chromosomen beginnen een actieve, maar grillige beweging. Uiteindelijk komen ze allemaal in het vlak van de metafaseplaat. Deze fase duurt maximaal 20 minuten.
metafase	Chromosomen staan ​​langs de equatoriale lijnhet vlak van de splijtingsas ongeveer op gelijke afstand van beide polen. Het aantal microtubuli dat de gehele structuur in een stabiele toestand houdt, bereikt een maximum. Zuster chromatiden stoten elkaar af en hielden de verbinding alleen in de centromeer.
anafase	De kortste fase. Chromatiden worden van elkaar gescheiden en afgestoten in de richting van de dichtstbijzijnde polen. Dit proces wordt soms apart vermeld en wordt anafase A genoemd. Vervolgens zijn de splijtingspolen zelf divergerend. In de cellen van sommige van de eenvoudigste, neemt de splijtingsas dus tot 15 keer toe in lengte. En deze substap wordt anafase B genoemd. De duur en volgorde van processen in dit stadium is variabel.
De telofase	Na het einde van de afwijking naar het tegenovergesteldeDe chromatidepolen stoppen. Decondensatie chromosomen optreedt, dat wil zeggen dat ze in omvang toenemen. De reconstructie van nucleaire enveloppen van toekomstige dochtercellen begint. Microtubules van de splijtingsspil verdwijnen. De kernen worden gevormd, de synthese van RNA wordt hervat.

Na de voltooiing van de verdeling van genetische informatietreedt cytokinese of cytotomie op. Met deze term wordt bedoeld de vorming van de lichamen van dochtercellen uit het moederlichaam. In dit geval zijn organoïden in de regel in tweeën verdeeld, hoewel uitzonderingen mogelijk zijn, wordt een septum gevormd. Cytokinese wordt niet geïsoleerd in een afzonderlijke fase, in de regel gezien binnen de telofase.

In de meest interessante processen waren dus chromosomen betrokken, die genetische informatie bevatten. Wat is het en waarom zijn ze zo belangrijk?

Over chromosomen

Nog steeds niet het minste idee van genetica, mensenwist dat veel kwaliteiten van het nageslacht afhankelijk zijn van de ouders. Met de ontwikkeling van de biologie werd het duidelijk dat informatie over een organisme in elke cel is opgeslagen, en een deel ervan wordt doorgegeven aan toekomstige generaties.

In de late 19e eeuw werden chromosomen ontdekt - structuren bestaande uit een lange

DNA-moleculen. Dit werd mogelijk met de verbetering van microscopen, en zelfs nu kunnen ze alleen worden overwogen in de periode van verdeling. Meestal gecrediteerd met de ontdekking van de Duitse wetenschapper V. Fleming, die niet alleen alles wat er is geleerd voor hem te organiseren, maar ook bijgedragen: hij één van de eersten die cellulaire structuur, de meiose en de fasen, evenals de term "mitose" te onderzoeken was. De notie van "chromosoom" werd voorgesteld later andere wetenschappers - een Duitse histologist G. Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz.

De structuur van de chromosomen op een moment dat ze duidelijk zijnzichtbaar, vrij eenvoudig - het zijn twee chromatiden, in het midden verbonden door een centromeer. Het is een specifieke sequentie van nucleotiden en speelt een belangrijke rol in het proces van celvermenigvuldiging. Uiteindelijk doet het chromosoom uiterlijk in de profase en metafase, wanneer het het best kan worden gezien, denken aan de letter X.

In 1900 werden de wetten van Mendel ontdekt,beschrijft de principes van de overdracht van erfelijke eigenschappen. Toen werd het eindelijk duidelijk dat de chromosomen - dit is precies waar de genetische informatie mee wordt overgedragen. Later voerden wetenschappers een reeks experimenten uit die dit bewijzen. En dan was het onderwerp van studie de invloed die de verdeling van cellen op hen heeft.

meiosis

In tegenstelling tot mitose is dit mechanisme uiteindelijkleidt tot de vorming van twee cellen met een set chromosomen die twee keer minder zijn dan het origineel. Het proces van meiose dient dus als een overgang van de diploïde fase naar de haploïde fase, en in de eerste plaats

we hebben het over de splijting van de kern, en in de tweede - allescellen. Restauratie van de volledige reeks chromosomen vindt plaats als een gevolg van verdere fusie van gameten. In verband met de afname van het aantal chromosomen, wordt deze methode ook gedefinieerd als de reductiedeling van de cel.

Meiose en zijn fasen zijn bestudeerd door dergelijke bekende wetenschappers,als V. Fleming, E. Strasbourgrehr, VI Belyaev en anderen. De studie van dit proces in de cellen van zowel planten als dieren gaat nog steeds door - het is zo complex. Aanvankelijk werd dit proces beschouwd als een variant van mitose, maar bijna onmiddellijk na de ontdekking werd het als een afzonderlijk mechanisme toegewezen. De karakterisering van meiose en de theoretische betekenis ervan werden voor het eerst in voldoende mate beschreven door August Vaisman in 1887. Sindsdien is de studie van het proces van reductiesplitsing sterk vooruitgegaan, maar de getrokken conclusies zijn nog niet weerlegd.

Meiose moet niet worden verward met gametogenese, hoewel beidedeze processen zijn nauw met elkaar verbonden. Beide mechanismen zijn betrokken bij de vorming van kiemcellen, maar er zijn een aantal ernstige verschillen tussen beide. Meiose vindt plaats in twee stadia van deling, die elk uit 4 hoofdfasen bestaan, met een korte pauze ertussen. De duur van het hele proces hangt af van de hoeveelheid DNA in de celkern en de structuur van de chromosomale organisatie. Over het algemeen is het veel langer in vergelijking met mitose.

Trouwens, een van de belangrijkste redenen voor het significantesoortendiversiteit is precies meiose. De set chromosomen wordt in tweeën gesplitst als gevolg van reductiedeling, zodat nieuwe combinaties van genen verschijnen, die mogelijk vooral het aanpassingsvermogen en aanpassingsvermogen van organismen vergroten, waardoor ze bepaalde sets van eigenschappen en kwaliteiten krijgen.

Fasen van meiose

Zoals eerder vermeld, de reductieceldivisie is conventioneel verdeeld in twee fasen. Elk van deze fasen is verder onderverdeeld in 4. En de eerste fase van de meiose - profase I, is op zijn beurt onderverdeeld in 5 afzonderlijke fasen. Naarmate de studie van dit proces vordert, kunnen er in de toekomst andere worden onderscheiden. Nu worden de volgende fasen van meiose onderscheiden:

Tabel 2

De naam van het podium	kenmerken
Eerste divisie (reductie)
Profase I
leptoteen	Op een andere manier wordt deze fase de fase van fijne draden genoemd. Chromosomen zien eruit als een verwarde bal onder de microscoop. Soms wordt een proleptothen geïsoleerd, wanneer individuele draden nog moeilijk te zien zijn.
zygoteen	De fase van het samenvoegen van threads.Homoloog, dat wil zeggen, vergelijkbaar met elkaar in morfologie en genetisch, paren chromosomen versmelten. In het proces van fusie, dat wil zeggen vervoeging, worden tweewaardige of tetrads gevormd. Dit is de naam voor redelijk stabiele complexen van chromosomenparen.
pachytene	Stadium met dikke draad.In dit stadium worden de chromosomen spiraalvormig gemaakt en is de DNA-replicatie voltooid, worden chiasma's gevormd - de contactpunten van individuele delen van chromosomen - chromatiden. Het proces van oversteken vindt plaats. Chromosomen kruisen elkaar en wisselen enkele stukjes genetische informatie uit.
diplotena	Ook wel het dubbelstrengs stadium genoemd. Homologe chromosomen in bivalenten stoten elkaar af en blijven alleen in chiasmata verbonden.
diakinese	In dit stadium divergeren de bivalenten aan de rand van de kern.
Metafase I	De schaal van de kern wordt vernietigd, er wordt een splijtingsspil gevormd. Bivalenten verplaatsen zich naar het midden van de cel en vormen een lijn langs het equatoriale vlak.
Anafase I	Bivalenten vallen uiteen, waarna elk chromosoom van een paar naar de dichtstbijzijnde celpool beweegt. Er vindt geen scheiding in chromatiden plaats.
Telofase I	Het proces van chromosoomdivergentie eindigt.Er worden afzonderlijke kernen van dochtercellen gevormd, elk met een haploïde set. Chromosomen worden ontmoedigd, er wordt een nucleair omhulsel gevormd. Soms wordt cytokinese waargenomen, dat wil zeggen deling van het cellichaam zelf.
Tweede divisie (equationeel)
Profase II	Er treedt condensatie van chromosomen op, het celcentrum deelt zich. De nucleaire envelop is vernietigd. Een splijtingsspil wordt gevormd, loodrecht op de eerste.
Metafase II	In elk van de dochtercellen staan ​​chromosomen op een lijn langs de evenaar. Elk van hen bestaat uit twee chromatiden.
Anafase II	Elk chromosoom is onderverdeeld in chromatiden. Deze delen divergeren naar tegenovergestelde polen.
Telophase II	De verkregen chromosomen met één chromatide zijn ontmoedigd. Er wordt een nucleaire envelop gevormd.

Het is dus duidelijk dat de fasen van meiotische deling veel complexer zijn dan het proces van mitose. Maar, zoals eerder vermeld, doet dit geen afbreuk aan de biologische rol van indirecte splijting, omdat ze verschillende functies vervullen.

Overigens worden meiose en zijn fasen waargenomen inenkele van de eenvoudigste. In de regel omvat het echter slechts één divisie. Aangenomen wordt dat deze eentrapsvorm zich later heeft ontwikkeld tot de moderne tweetrapsvorm.

Verschillen en overeenkomsten tussen mitose en meiose

Op het eerste gezicht lijken de verschillen tussen deze tweeprocessen liggen voor de hand, omdat dit totaal verschillende mechanismen zijn. Bij diepere analyse blijkt echter dat de verschillen tussen mitose en meiose niet zo globaal zijn, uiteindelijk leiden ze tot de vorming van nieuwe cellen.

Allereerst is het de moeite waard om te bespreken wat deze mechanismen gemeen hebben. In feite zijn er maar twee toevalligheden: in dezelfde opeenvolging van fasen, en ook in het feit dat

replicatie vindt plaats vóór beide typen delingDNA. Hoewel, wat meiose betreft, dit proces niet volledig is voltooid vóór het begin van profase I, eindigend op een van de eerste substadia. En hoewel de opeenvolging van fasen vergelijkbaar is, vallen de gebeurtenissen die erin plaatsvinden niet helemaal samen. Dus de overeenkomsten tussen mitose en meiose zijn niet zo talrijk.

De verschillen zijn veel groter.Allereerst komt mitose voor in somatische cellen, terwijl meiose nauw samenhangt met de vorming van kiemcellen en sporogenese. In de fasen zelf vallen de processen niet helemaal samen. Oversteken in mitose vindt bijvoorbeeld plaats tijdens interfase, en zelfs dan niet altijd. In het tweede geval verklaart dit proces de anafase van meiose. De recombinatie van genen bij indirecte deling wordt meestal niet uitgevoerd, wat betekent dat het geen enkele rol speelt in de evolutionaire ontwikkeling van het organisme en het behoud van intraspecifieke diversiteit. Het aantal cellen dat wordt verkregen als gevolg van mitose is twee, en ze zijn genetisch identiek aan de moeder en hebben een diploïde set chromosomen. Alles is anders tijdens reductiedeling. Het resultaat van meiose is 4 haploïde cellen die verschillen van de moederlijke. Bovendien verschillen beide mechanismen aanzienlijk in duur, en dit komt niet alleen door het verschil in het aantal splijtingsstappen, maar ook door de duur van elk van de fasen. De eerste profase van meiose duurt bijvoorbeeld veel langer, omdat op dit moment conjugatie van chromosomen en kruising plaatsvindt. Daarom is het bovendien onderverdeeld in verschillende fasen.

Over het algemeen overeenkomsten tussen mitose en meiosenogal onbeduidend in vergelijking met hun onderlinge verschillen. Het is bijna onmogelijk om deze processen te verwarren. Daarom is het nu zelfs enigszins verrassend dat reductiedeling voorheen als een soort mitose werd beschouwd.

Gevolgen van meiose

Zoals reeds vermeld, na het einde van het procesreductiedeling, in plaats van de moedercel met een diploïde set chromosomen, worden er vier haploïde chromosomen gevormd. En als we het hebben over de verschillen tussen mitose en meiose, is dit het belangrijkste. Het herstel van de benodigde hoeveelheid, als het om kiemcellen gaat, vindt plaats na bevruchting. Zo is er bij elke nieuwe generatie geen verdubbeling van het aantal chromosomen.

Bovendien, tijdens meiose,recombinatie van genen. Tijdens het reproductieproces leidt dit tot het behoud van intraspecifieke diversiteit. Dus het feit dat zelfs broers en zussen soms heel erg van elkaar verschillen, is precies het resultaat van meiose.

Trouwens, de onvruchtbaarheid van sommige hybriden inde dierenwereld is ook een probleem van reductiedeling. Feit is dat de chromosomen van ouders die tot verschillende soorten behoren, niet in conjugatie kunnen komen, wat betekent dat de vorming van volwaardige levensvatbare kiemcellen onmogelijk is. Het is dus meiose die ten grondslag ligt aan de evolutionaire ontwikkeling van dieren, planten en andere organismen.

</ p>