Procesul sexual se bazează pe procesul sexual, care este asociat cu formarea unui număr mare de celule specializate - gameți (gameți) și fuziunea lor ulterioară. Merge, jocurile din zigoți. Aceasta duce la o scădere a numărului de celule inițiale. Din zigote, se dezvoltă noi organisme care combină informațiile ereditare ale formelor părintești. Reproducerea sexuală este caracteristică majorității organismelor vii.
Pentru reproducerea în gol, următoarele caracteristici sunt caracteristice:
De regulă, ouăle și spermatozoizii sunt produse de diferite organisme. Astfel de organisme sunt numite dioice. Dacă același organism este capabil să producă atât gameți de sex feminin, cât și de sex masculin, atunci se numește hermafrodit (viermi, fluvi). Dar și în acest caz, zigotul se formează, cel mai adesea, ca rezultat al fuziunii de gameți de diferite organisme (fertilizare încrucișată).
În centrul transmiterii informațiilor ereditare, reproducerii, dezvoltării, regenerării este împărțirea celulelor. Celula însăși există doar în intervalul dintre diviziuni.
Viața (ciclul celular)
Perioada de existență a celulei din momentul formării ei prin împărțirea celulei materne (inclusiv diviziunea însăși) la diviziunea sau moartea proprie se numește ciclul de viață (celulă) (Figura 305).
În ciclul de viață, celulele sunt împărțite în mai multe faze:
Fig. 305. Ciclul de viață al unei celule a unui organism multiculos: 1 - ciclu mitotic; 2 - trecerea la o stare diferențiată; 3 - moarte.
Faza de diferențiere (specializare). Vine după sfârșitul fazei de creștere. În acest moment, celula dobândește anumite trăsături structurale și funcționale.
funcțiile vitale ale celulei și se termină cu împărțirea sau moartea.
Lungimea ciclului de viață și numărul fazelor sale constitutive în celule sunt diferite. Astfel, celulele țesutului neuronal după sfârșitul perioadei embrionare încetează să mai împărtășească și funcționeze de-a lungul întregii vieți a corpului și apoi să piară. Celulele embrionului în stadiul de zdrobire, după ce au terminat o diviziune, trec imediat la următoarea, ocolind toate celelalte faze.
Există două moduri de divizare a celulelor:
Mitoza [28] este o diviziune indirectă a celulelor somatice, care este un proces continuu, ca urmare a faptului că apare prima duplicare și apoi o distribuție uniformă a materialului ereditar între celulele fiice.
Semnificația biologică a mitozei:
Diviziunea mitotică a celulei este sub control genetic. Mitoza este evenimentul central al ciclului mitotic al celulei.
Ciclul mitotic - un complex de evenimente interdependente și determinate cronologic, care apar în procesul de pregătire a celulei pentru împărțire și pe parcursul diviziunii în sine.
Durata ciclului mitotic în diferite organisme variază foarte mult. Cea mai scurtă a caracteristicii ciclului mitotic scindeze ouălor unor animale (de exemplu, diviziunile carasi primul clivaj loc în termen de 20 de minute). Ciclurile mitotice cele mai comune durează 18-20 ore. Există cicluri care durează mai multe zile. Chiar și în cadrul aceluiași organism, există diferențe în durata ciclului mitotic: celulele epiteliului duodenal al șoarecelui sunt împărțite la fiecare 11 ore, jejunul - 19 ore, în corneea ochiului - după 3 zile.
Factorii care induc celulele la mitoză nu sunt exact cunoscuți. Se crede că rolul principal este jucat de raportul dintre volumele nucleului și citoplasmă (raportul atomic-citoplasmatic). Potrivit unor rapoarte, celulele moarte produc substanțe care pot stimula diviziunea celulară. Două evenimente principale ale ciclului mitotic se disting în el:
Celulele noi apar în două procese consecutive:
Direct la diviziunea celulară durează de obicei 1-3 ore, adică partea principală a vieții se află în interfața.
Interfaza este intervalul dintre două diviziuni celulare. Durata interfazei, de regulă, este de până la 90% din întregul ciclu celular. Se compune din trei perioade:
Segmentul inițial al interfazei este perioada preesintetică (2n2c), perioada de creștere care începe imediat după mitoză. Cea mai lungă perioadă a interfazei, a cărei durată în celule este de la 10 ore la mai multe zile. Imediat după divizare, se restabilește trăsăturile organizării celulei interfazice:
Astfel, în perioada presynthetic, se desfășoară procesele de pregătire pentru următoarea perioadă a interfazei, cea sintetică.
Durata perioadei de sinteză este diferită: de la câteva minute în bacterii până la 6-12 ore în celulele de mamifere.
În timpul perioadei de sinteză apare cel mai important eveniment interfazat - dublarea moleculelor de ADN. Fiecare cromozom devine două ritmice, iar numărul de cromozomi nu se schimbă (2n4c).
În paralel cu replicarea ADN-ului în citoplasmă, proteinele histone sunt sintetizate intens, care apoi migrează spre nucleu, unde se combină cu ADN-ul.
În ciuda faptului că perioada este denumită post-sintetică, aceasta nu înseamnă absența proceselor de sinteză în această fază a interfazei. Postsynthetic se numește numai pentru că începe după terminarea sintezei ADN (replicare).
Dacă perioada pre-synttică a dus la creșterea și pregătirea pentru sinteza ADN, post-sinteza asigură prepararea celulei pentru divizare și este, de asemenea, caracterizată de procese de sinteză intensive. În această perioadă:
Diviziunea nucleului și a citoplasmei sunt două procese independente care trec continuu și consecvent. Cu toate acestea, pentru facilitarea studierii evenimentelor care apar în timpul fisiunii evenimentelor, mitoza este divizată în mod artificial în patru etape (Figura 306):
Durata etapelor de mitoză este diferită și depinde de tipul țesutului, de starea fiziologică a organismului și de factorii externi. Cele mai durabile sunt primul și ultimul.
Prima fază a fisiunii nucleare. La începutul prophase (prophase timpuriu), nucleul crește semnificativ. Ca urmare a spiralizării, cromozomii devin mai densi și se scurtează. În prophase târziu se vede clar că fiecare cromozom constă din două cromatide legate de un centromer. Cromozomii încep să se deplaseze în ecuatorul celular.
În prophase târziu a materialului citoplasmatic, se formează o fîșie de fisiune. Se formează fie cu participarea centriolilor (în celulele animalelor și a unor plante mai mici), fie fără ele (în celulele plantelor superioare și unele protozoare). Din centrioli, care s-au răspândit în poli ai celulei, filamentul de două tipuri începe să se formeze:
Până la sfârșitul profazei, plicul nucleului dispare și cromozomii se află liber în citoplasmă. Nucleul dispare, de obicei, puțin mai devreme.
Începutul metafazei este considerat momentul în care plicul nuclear a dispărut complet. La începutul metafazei, cromozomii se aliniază în planul ecuatorial, formând așa-numita placă metafază. Și centromerele de cromozomi se află strict în planul ecuatorului. Firele axului sunt atașate la centromerele cromozomilor, unele dintre filamente trec de la pol la polul celulei fără atașarea la cromozomi.
Începe cu diviziunea centromerelor tuturor cromozomilor, ca rezultat al transformării cromatidelor în două cromozomi independenți complet independenți.
Apoi, cromozomii fiicei încep să se desprindă de poli de celulă. În timpul mișcării la poli, ele au de obicei forma V. Discrepanța dintre cromozomi și stâlpi se datorează scurgerii filetelor arborelui. În același timp, firele de susținere ale arborelui sunt alungite, ca urmare a faptului că polii sunt deplasați mai departe una de cealaltă.
În telofază, cromozomii se concentrează pe polii celulei și despiralizează. Axul fisiunii este distrus. În jurul cromozomilor se formează o coajă a nucleelor celulelor fiice. Aceasta completează împărțirea nucleului (karyokineza), apoi apare citoplasma celulei (sau citokineza).
La împărțirea celulelor animale, pe suprafața lor se află o brazdă în planul ecuatorului, care, aprofundând treptat, împarte celula mamă în două celule fiice. La plante, fisiunea are loc prin formarea unei așa numite plăci celulare care separă citoplasma. Apare în regiunea ecuatorială a axului și apoi crește în toate direcțiile, ajungând la peretele celular (adică crește din interior spre exterior). Placa celulară este formată din materialul furnizat de reticulul endoplasmatic. Fiecare dintre celulele fiice formează apoi o membrană celulară pe partea sa și, în final, pereții celulozei formează pe ambele părți ale plăcii.
Meioza este etapa principală a gametogenezei, adică formarea de celule germinale. Formarea de gameți include atât mitoză, cât și meioză. Mitoza asigură acumularea în glandele sexuale a unui număr mare de celule imature, care ulterior dau naștere unor celule sexuale mature. Ca rezultat al meiozei, se produce maturarea lor.
În timpul meiozei, nu există una (ca în mitoză), ci două diviziuni celulare consecutive. Prima diviziune meiotică este precedată de interfața I - faza de preparare a celulei pentru divizare, în acest moment apar aceleași procese ca în interfața mitozei.
Prima diviziune meiotică se numește reducere. deoarece în timpul acestei diviziuni numărul de cromozomi scade, adică setul diploid de cromozomi devine haploid, dar cromozomii rămân două ritmici. Imediat după prima diviziune a meiozei, are loc cea de-a doua mitoză obișnuită. Această diviziune se numește cea evațională, deoarece în timpul acestei divizări cromozomii devin singular cromatici.
Semnificația biologică a meiozei:
Diviziunea I și II a meiozei sunt compuse din aceleași faze ca mitoza, dar esența schimbărilor în aparatul ereditar este diferită (Figura 307).
Prima diviziune a meiozei
Esența acestei faze este creșterea spermatogoniei și a oogoniei, în plus, replicarea ADN are loc în această fază, fiecare cromozom devine două ritmică (2n 4c). Celulele formate se numesc ovocite de prim ordin și spermatocite de ordinul întâi.
Esența fazei este meiozei. În prima diviziune meiotică intră gametocitele de ordinul întâi. Ca urmare a primei diviziune meiotică format gametocytes ordinul 2 (n set de cromozomi 2c), care intră în a doua divizie meiotice și celulele formate cu un set haploid de cromozomi (n c). Oogeneza în acest stadiu este aproape completă, iar spermatogeneza implică o altă fază, în timpul căreia spermatozoizii dobândesc structura lor specifică.
În procesul de gametogeneză, celulele diploide formează gameți haploid. Acest lucru se datorează meiozei. Astfel, meiozei este etapa principală în formarea celulelor sexuale.
În timpul perioadei de reproducere, celulele spermatogene diploide se divizează mitotic, ducând la formarea multor celule mai mici numite spermatogonia. O parte din spermatogonia formată poate suferi divizări mitotice repetate, ducând la formarea acelorași celule spermatogonice. O altă parte - oprește împărțirea și mărirea dimensiunii, care intră în următoarea perioadă de spermatogeneză - perioada de creștere. Creșterea dimensiunilor spermatogoniei se numește spermatocite de ordinul întâi. Perioada de maturizare începe atunci când spermatocita primei ordini suferă prima diviziune meiotică, rezultând formarea a două spermatocite de ordinul doi. Apoi, aceste celule formate recent se împart (cea de-a doua diviziune meiotică) și, ca rezultat, se formează spermatide haploide. Astfel, patru spermatide haploide apar dintr-un spermatocitar de ordinul întâi. Perioada de formare a spermatozoizilor se caracterizează prin faptul că, în primul rând, spermatidele globale suferă o serie de transformări complexe, ca urmare a formării spermatozoizilor. Procesul de transformare a spermatidelor în spermatozoizi se numește spermiogeneză. Aceasta implică toate elementele nucleului și citoplasmei. Nucleul spermatidelor este condensat datorită hiperspiralizării cromozomilor, care devin inerți genetic. Aparatul Golgi se deplasează la unul dintre poli ai nucleului și formează un acrosom. Centriolii ocupă un loc la polul opus al nucleului. Una dintre ele participă la formarea flagelului. Mitochondria este concentrată la baza flagelului, sub forma unui capac spiralat. Aproape toată citoplasma spermatidelor este respinsă.
Toate perioadele de dezvoltare a ouălor apar la animalele din ovare. Spre deosebire de formarea de spermatozoizi, care apare numai după ce au ajuns la pubertate (în special la vertebrate), procesul de formare a ouălor începe chiar și în embrion. Perioada de reproducere se realizează pe deplin în stadiul embrionar al dezvoltării și se termină la momentul nașterii (la mamifere și la oameni). Se caracterizează prin formarea oogoniei ca urmare a diviziunilor meiotice simple ale celulelor sexuale primare (celule oogene). care din nou suferă o diviziune mitotică. Celulele fiice care rezultă din divizarea oogoniei sunt numite ovocite de ordinul întâi. Aspectul lor indică trecerea oogenezei în faza următoare - perioada de creștere.
Ovocitele cresc în mărime și devin ovocite I. profaza Creșterea dimensiunilor datorită faptului că acumularea în citoplasmă unui număr de substanțe nutritive (proteine, grăsimi, carbohidrați) și pigmenți - format vitelin. Apoi, ovocitele din prima ordine intră în perioada de maturare. Ca urmare a primei diviziuni meiotice, apar două celule fiice. Unul dintre ele, relativ superficial, este numit primul corp polar. nu este funcțional, iar altul, mai mare (ovocite de ordinul al doilea), suferă alte transformări.
A doua diviziune a meiozei se desfășoară în stadiul metafazei II și va continua numai după ce ovocitele din ordinul 2 interacționează cu spermatozoizii și are loc fertilizarea. Astfel, în mod strict vorbind, ovarul nu este un ovul, ci un ovocitar de ordinul doi. Numai după fertilizare este divizat, rezultând un ou (sau ou) și un al doilea corp polar. Cu toate acestea, în mod tradițional, pentru confort, ovocitele se numesc ovocitele de ordinul doi, gata pentru interacțiunea cu sperma. Astfel, ca rezultat al oogenezei, se formează un ou normal și trei corpuri polare.
Gametele sunt celule sexuale, a căror fuziune formează un zigot care dă naștere unui nou organism. Ele sunt celule foarte specializate implicate în procesele asociate cu reproducerea sexuală. Gametele au un număr de caracteristici care le disting de celulele somatice:
Un rol activ în fertilizare aparține spermatozoizilor. De regulă, are dimensiuni mici și este mobil (la animale). Celulele de ou nu numai că aduc setul de cromozomi la zygote, dar oferă și stadii incipiente de dezvoltare a embrionului. Prin urmare, este de dimensiuni mari și, de regulă, conține o cantitate mare de substanțe nutritive.
Organizarea animalelor de ovină
Oulul uman a fost descoperit în 1821 de KM Bar. Maturarea finală a ouului are loc după fertilizare, deci nu există practic nici un ou matur.
Mărimea ouălor variază foarte mult - de la câteva zeci de micrometri până la câțiva centimetri (un ovul uman este de aproximativ 100 de microni, un ou de struț având o lungime de aproximativ 155 mm este, de asemenea, ovul). Forma sa este de obicei rotunjită sau ușor aplatizată. Nu există diferențe fundamentale în structura oocitelor și a celulelor somatice: ele au un nucleu, o citoplasmă cu organoizi și o membrană (Figura 309). În același timp, oul are o serie de caracteristici care îi diferențiază de celulele somatice. Acestea includ:
La majoritatea animalelor, ovocitele au membrane suplimentare situate în partea superioară a membranei citoplasmatice. În funcție de origine, se disting:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: