Cromozomii și moleculele ADN sunt prezente într-o celulă vie în cantități diferite. Numărul lor depinde de faza ciclului celular - perioada dintre diviziunile celulare.
Pentru celulele vegetale, durata ciclului celular este între 10 și 30 de ore.
Perioadele ciclului celular și principiul diviziunii celulare
Există mai multe perioade ale acestui ciclu:
- Presintetic - timpul de creștere celulară, precum și o creștere a masei proteinelor, ARN și organice.
- Sintetic - Procesul de duplicare a ADN-ului.
- Postsintetic - timpul diviziunii celulare, însoțit de sinteza intensivă a proteinelor și ATP.
Diviziunea celulară este o parte integrantă a procesului de reproducere, adică reproducerea formelor de viață.
Acest proces, necesar pentru a susține viața pe planetă, îi oferă următoarele beneficii:
- Se transmit informații ereditare.
- Se asigură păstrarea continuității generațiilor.
- Specii conservate.
- Există o creștere a numărului de organisme vii, noi teritorii sunt ocupate.
Reproducerea este asexuată și sexuală. Reproducerea asexuală este cea mai veche formă inerentă organismelor vii de diferite niveluri de dezvoltare. Cea mai primitivă și cea mai comună formă este mitoza.
Vorbim despre diviziunea celulară indirectă cu formarea a doi nuclei fiice, care au un set de cromozomi identici unul cu celălalt și celula părinte.
Schema de mitoză
În primul rând, există o spiralizare a cromozomilor și distrugerea învelișului nuclear cu formarea unui fus de fisiune.
Conținutul de ADN din cromozomi se dublează.
Apoi cromozomii se deplasează spre mijlocul celulei. În această perioadă, fiecare dintre ele este clar împărțită în două cromatide, care sunt conectate printr-un centrometru. Un fus de fisiune este atașat centromerului la unul dintre capetele sale.
Separarea centromerilor are loc datorită contracției microtubulilor. Fiecare cromatidă devine un cromozom independent, numărul total de cromozomi se dublează.
Cromozomii nou formați diverg spre poli, ceea ce este însoțit de dispariția fusului de fisiune. Se formează noi nuclee.
Următoarea etapă este derularea cromozomilor în spirală, formarea a doi noi nucleoli și membrane nucleare. Fiecare nou nucleu are un număr standard de cromozomi și aceeași cantitate de ADN ca în celula mamei.
În paralel cu formarea de noi nuclee, are loc procesul de separare a citoplasmei - citokineza.
Un sept cu două membrane se formează de-a lungul ecuatorului celulei mamă, iar celula se împarte complet.
Importanța divizării meiotice
- În timpul mitozei, numărul de celule crește, rezultând creșterea și dezvoltarea țesuturilor multicelulare.
- Astfel, țesuturile uzate și deteriorate sunt înlocuite.
- Asigură conservarea setului de cromozomi în fiecare celulă somatică.
- Apare reproducerea asexuală, în care organismele fiice sunt complet identice cu părintele.
Semnificația științifică a mitozei constă în capacitatea de a studia în detaliu cariotipul organismului la începutul diviziunii, când cromozomii sunt deosebit de vizibili.
Forme de reproducere asexuată
- În cazul reproducerii asexuale în sine, o celulă se împarte.
- Reproducerea vegetativă, comună între plante, constă în faptul că există o diviziune sincronă a unui grup de celule, care duce la formarea unui nou organism.
- Partenogeneza (divizarea celulei reproductive fără fertilizare) se observă într-un număr de organisme multicelulare (albine, afide, șopârle de piatră).
Un tip separat este conjugarea organismelor, caracteristică bacteriilor, ciupercilor, ciliaților etc. Ca urmare, există un schimb de informații genetice între diferiți cromozomi, caracteristici reproducerii sexuale. Cu toate acestea, nu există o diviziune deplină a celulelor germinale - meioză.
Caracteristicile reproducerii sexuale
Doi indivizi părinți participă la reproducerea sexuală. Are loc procesul de fuziune a spermei și ovulului, urmat de formarea unui zigot. Particularitatea procesului este că numărul de cromozomi (și, în consecință, cantitatea de ADN) din spermă, ca și în ou, este de două ori mai mic decât în zigotul format prin fuziunea lor. Astfel, zigotul transportă seturile de cromozomi de la ambii părinți. Acest lucru declanșează mecanismul variației ereditare, care crește posibilitățile de adaptare a speciei și contribuie la evoluția acesteia.
Spermă și ovul - gamete, formate de obicei în țesuturile organelor genitale speciale - gonadele. Formarea gametilor este precedată de meioză - un tip special de diviziune celulară.
La plante, tipul de meioză poate fi zigot, gamet și spori. Tipul zigot duce la formarea zoosporilor algali, celelalte tipuri se caracterizează, respectiv, prin formarea sporilor și gametilor.
Schema de meioză
În primul rând, există o diviziune numită meioză 1.
Direct în fața sa, cantitatea de ADN din cromozomi se dublează. În timpul primei diviziuni, există o discrepanță a cromozomilor cu o scădere a numărului lor la jumătate. A doua diviziune apare după tipul de mitoză. Se formează noi nuclee, conținând același set de cromozomi ca în celule după prima diviziune, dar la jumătate decât în celula originală. Gametii formați sunt gata să se contopească și să formeze un zigot. Acest lucru asigură menținerea diversității genotipului în populația de organisme.