Setiap sel memulakan kehidupannya apabila ia berpisah daripada sel induk, dan menamatkan kewujudannya, membolehkan sel anak perempuannya muncul. Alam menyediakan lebih daripada satu cara untuk membahagikan nukleusnya, bergantung pada strukturnya.
Kaedah pembahagian sel
Pembahagian nuklear bergantung pada jenis sel:
- Pembelahan binari (terdapat dalam prokariot).
- Amitosis (pembahagian langsung).
- Mitosis (terdapat dalam eukariota).
- Meiosis (direka bentuk untuk pembahagian sel kuman).
Jenis pembahagian nuklear ditentukan oleh alam semula jadi dan sepadan dengan struktur sel dan fungsi yang dilakukannya dalam makroorganisma atau dengan sendirinya.
Pembelahan binari
Jenis ini paling biasa dalam sel prokariotik. Ia terdiri daripada menggandakan molekul DNA bulat. Pembelahan binari nukleus dipanggil demikian kerana dua sel anak bersaiz serupa muncul daripada sel induk.
Selepas bahan genetik (molekul DNA atau RNA) disediakan dengan cara yang sesuai, iaitu, dua kali ganda, dari dinding sel bermulaseptum melintang terbentuk, yang secara beransur-ansur menyempit dan membahagikan sitoplasma sel kepada dua bahagian yang lebih kurang sama.
Proses pembelahan kedua dipanggil tunas, atau pembelahan binari tidak sekata. Dalam kes ini, tonjolan muncul di tapak dinding sel, yang secara beransur-ansur tumbuh. Selepas saiz "buah pinggang" dan sel ibu adalah sama, mereka akan berpisah. Dan satu bahagian dinding sel disintesis semula.
Amitosis
Pembahagian nuklear ini serupa dengan yang diterangkan di atas, dengan perbezaannya ialah tiada pertindihan bahan genetik. Kaedah ini pertama kali diterangkan oleh ahli biologi Remak. Fenomena ini berlaku dalam sel yang diubah secara patologi (kemerosotan tumor), dan juga merupakan norma fisiologi untuk tisu hati, rawan dan kornea.
Proses pembahagian nuklear dipanggil amitosis, kerana sel mengekalkan fungsinya, dan tidak kehilangannya, seperti semasa mitosis. Ini menerangkan sifat patologi yang wujud dalam sel dengan kaedah pembahagian ini. Di samping itu, pembahagian nuklear terus berlaku tanpa gelendong pembelahan, jadi kromatin dalam sel anak diagihkan secara tidak sekata. Selepas itu, sel tersebut tidak boleh menggunakan kitaran mitosis. Kadangkala, amitosis mengakibatkan pembentukan sel multinukleus.
Mitosis
Ini ialah pembelahan nuklear tidak langsung. Ia paling biasa ditemui dalam sel eukariotik. Perbezaan utama antara proses ini ialah sel anak dan sel ibu mengandungi bilangan kromosom yang sama. Oleh itubilangan sel yang diperlukan dikekalkan dalam badan, dan proses penjanaan semula dan pertumbuhan juga mungkin. Flemming ialah orang pertama yang menerangkan mitosis dalam sel haiwan.
Proses pembahagian nuklear dalam kes ini dibahagikan kepada interfasa dan mitosis terus. Interphase ialah keadaan rehat sel antara bahagian. Ia boleh dibahagikan kepada beberapa fasa:
1. Tempoh prasintesis - sel membesar, protein dan karbohidrat terkumpul di dalamnya, ATP (adenosin trifosfat) disintesis secara aktif.
2. Tempoh Sintetik - Bahan genetik digandakan.
3. Tempoh selepas sintetik - unsur selular berganda, protein muncul yang membentuk gelendong pembahagian.
Fasa mitosis
Pembahagian nukleus sel eukariotik ialah proses yang memerlukan pembentukan organel tambahan - sentrosom. Ia terletak di sebelah nukleus, dan fungsi utamanya ialah pembentukan organel baru - gelendong pembahagian. Struktur ini membantu mengagihkan kromosom secara sama rata antara sel anak.
Terdapat empat fasa mitosis:
1. Profase: Kromatin dalam nukleus terkondensasi menjadi kromatid, yang berkumpul berhampiran sentromer untuk membentuk kromosom secara berpasangan. Nukleolus hancur dan sentriol bergerak ke kutub sel. Spindle pembelahan terbentuk.
2. Metafasa: Kromosom berbaris dalam satu garisan melalui pusat sel, membentuk plat metafasa.
3. Anafasa: Kromatid bergerak dari pusat sel ke kutub, dan kemudian sentromer terbelah dua. begitupergerakan adalah mungkin disebabkan oleh gelendong pembahagian, benang yang mengecut dan meregangkan kromosom ke arah yang berbeza.
4. Telofasa: Nukleus anak perempuan terbentuk. Kromatid bertukar menjadi kromatin semula, nukleus terbentuk, dan di dalamnya - nukleolus. Semuanya berakhir dengan pembahagian sitoplasma dan pembentukan dinding sel.
Endomitosis
Peningkatan bahan genetik yang tidak melibatkan pembahagian nuklear dipanggil endomitosis. Ia terdapat dalam sel tumbuhan dan haiwan. Dalam kes ini, tiada kemusnahan sitoplasma dan cangkang nukleus, tetapi kromatin bertukar menjadi kromosom, dan kemudian despiralize semula.
Proses ini menghasilkan nukleus poliploid dengan peningkatan kandungan DNA. Perkara yang sama berlaku dalam sel pembentuk koloni sumsum tulang merah. Di samping itu, terdapat kes apabila molekul DNA berganda, manakala bilangan kromosom kekal sama. Ia dipanggil polytene dan boleh didapati dalam sel serangga.
Maksud mitosis
Pembahagian nuklear mitosis ialah satu cara untuk mengekalkan set kromosom yang berterusan. Sel anak perempuan mempunyai set gen yang sama seperti ibu, dan semua ciri yang wujud di dalamnya. Mitosis diperlukan untuk:
- pertumbuhan dan perkembangan organisma multiselular (daripada percantuman sel kuman);
- memindahkan sel dari lapisan bawah ke lapisan atas, serta menggantikan sel darah (eritrosit, leukosit, platelet);
- pemulihan tisu yang rosak (dalam sesetengah haiwan, keupayaan untuk menjana semula adalahkeadaan yang diperlukan untuk hidup, seperti bintang laut atau biawak);
- pembiakan aseksual tumbuhan dan beberapa haiwan (invertebrata).
Meiosis
Mekanisme pembahagian nuklear sel kuman agak berbeza daripada somatik. Akibatnya, sel diperolehi yang mempunyai separuh daripada maklumat genetik daripada pendahulunya. Ini adalah perlu untuk mengekalkan bilangan kromosom yang tetap dalam setiap sel badan.
Meiosis berlaku dalam dua peringkat:
- peringkat pengurangan;
- peringkat persamaan.
Perjalanan yang betul bagi proses ini hanya boleh dilakukan dalam sel yang mempunyai set kromosom yang sekata (diploid, tetraploid, heksaproid, dll.). Sudah tentu, masih mungkin untuk menjalani meiosis dalam sel dengan set kromosom yang ganjil, tetapi kemudian keturunannya mungkin tidak berdaya maju.
Mekanisme inilah yang memastikan kemandulan dalam perkahwinan antara spesies. Memandangkan sel jantina mengandungi set kromosom yang berbeza, ini menyukarkan mereka untuk bergabung dan menghasilkan anak yang berdaya maju atau subur.
Bahagian pertama meiosis
Nama fasa mengulangi fasa dalam mitosis: profasa, metafasa, anafasa, telofasa. Tetapi terdapat beberapa perbezaan yang ketara.
1. Profase: set kromosom berganda melakukan satu siri transformasi, melalui lima peringkat (leptotene, zigotena, pachytene, diplotene, diakinesis). Semua ini berlaku berkat konjugasi dan persilangan.
Konjugasi ialah penggabungan kromosom homolog. Dalam leptoten antara mereka terbentukbenang nipis, kemudian dalam zigoten, kromosom disambungkan secara berpasangan dan hasilnya, struktur empat kromatid diperoleh.
Crossingover ialah proses pertukaran silang bahagian kromatid antara saudara atau kromosom homolog. Ini berlaku pada peringkat pachytene. Persilangan (chiasmata) kromosom terbentuk. Seseorang boleh mempunyai dari tiga puluh lima hingga enam puluh enam pertukaran sedemikian. Hasil daripada proses ini ialah heterogeniti genetik bahan yang terhasil, atau kebolehubahan sel kuman.
Apabila peringkat diplotena datang, kompleks empat kromatid terurai dan kromosom adik bertolak-tolak antara satu sama lain. Diakinesis melengkapkan peralihan daripada profasa kepada metafasa.
2. Metafasa: Kromosom berbaris berhampiran khatulistiwa sel.
3. Anafasa: Kromosom, masih terdiri daripada dua kromatid, bergerak berasingan ke arah kutub sel.
4. Telofase: Gelendong rosak, menghasilkan dua sel haploid dengan dua kali ganda jumlah DNA.
Pembahagian meiosis kedua
Proses ini juga dipanggil "mitosis meiosis". Pada masa antara dua fasa, pertindihan DNA tidak berlaku dan sel memasuki profasa kedua dengan set kromosom yang sama yang ditinggalkan selepas telofasa 1.
1. Profasa: kromosom mengembun, pusat sel berpisah (sisanya mencapah ke arah kutub sel), sampul nuklear dimusnahkan dan gelendong pembahagian terbentuk, terletak berserenjang dengan gelendong dari bahagian pertama.
2. Metafasa: kromosom terletak di khatulistiwa, terbentukplat metafasa.
3. Anafasa: Kromosom terbahagi kepada kromatid, yang bergerak berasingan.
4. Telofase: nukleus terbentuk dalam sel anak, kromatid terdespiral menjadi kromatin.
Pada penghujung fasa kedua, daripada satu sel induk, kita mempunyai empat sel anak dengan setengah set kromosom. Jika meiosis berlaku bersamaan dengan gametogenesis (iaitu, pembentukan sel-sel kuman), maka pembahagiannya tiba-tiba, tidak sekata, dan satu sel terbentuk dengan set kromosom haploid dan tiga badan pengurangan yang tidak membawa maklumat genetik yang diperlukan. Mereka perlu supaya hanya separuh daripada bahan genetik sel induk dipelihara dalam telur dan sperma. Selain itu, bentuk pembahagian nuklear ini memastikan kemunculan gabungan gen baharu, serta pewarisan alel tulen.
Dalam protozoa, terdapat varian meiosis, apabila hanya satu pembahagian berlaku pada fasa pertama, dan pada fasa kedua terdapat persilangan. Para saintis mencadangkan bahawa bentuk ini adalah pendahulu evolusi kepada meiosis normal dalam organisma multiselular. Mungkin terdapat cara pembelahan nuklear lain yang belum diketahui oleh saintis.
