Jump to content

Деление (биология)

(Перенаправлено из «Шизогония »)
Бинарное деление инфузории Colpidium (одноклеточный эукариот )

Деление в биологии — это разделение единого объекта на две или более частей и регенерация этих частей в отдельные объекты, напоминающие оригинал. Объектом, испытывающим деление, обычно является клетка , но этот термин может также относиться к тому, как организмы , тела, популяции или виды разделяются на отдельные части. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Деление может быть , бинарным при котором один организм производит две части, или множественным делением , при котором один объект производит несколько частей.

Бинарное деление

[ редактировать ]
Принципиальная схема клеточного роста (удлинения) и бинарного деления бацилл. Синие и красные линии указывают на старую и вновь образовавшуюся клеточную стенку бактерий соответственно. (1) рост в центре бактериального тела. например, Bacillus subtilis , E. coli и другие. (2) апикальный рост. например, Corynebacterium diphtheriae . Это бактериальная пролиферация .

в доменах архей бактерий и Организмы размножаются бинарным делением. Эта форма бесполого размножения и деления клеток также используется некоторыми органеллами эукариотических организмов (например, митохондриями ). Бинарное деление приводит к воспроизводству живой прокариотической клетки (или органеллы) путем деления клетки на две части, каждая из которых потенциально может вырасти до размера оригинала. [ 4 ]

Деление прокариотов

[ редактировать ]

Отдельная молекула ДНК сначала реплицируется, а затем прикрепляет каждую копию к другой части клеточной мембраны. Когда клетка начинает распадаться, реплицированные и исходные хромосомы разделяются. Следствием этого бесполого метода размножения является то, что все клетки генетически идентичны, а это означает, что они имеют одинаковый генетический материал (за исключением случайных мутаций ). В отличие от процессов митоза и мейоза, используемых эукариотическими клетками, бинарное деление происходит без образования веретенообразного аппарата . на клетке [ нужна ссылка ] Как и при митозе (и в отличие от мейоза), родительская идентичность не теряется.

Фрагментация

[ редактировать ]
Бинарное деление у прокариот

FtsZ гомологичен β-тубулину , строительному блоку цитоскелета микротрубочек, используемому во время митоза у эукариот. [ 5 ] Считается, что FtsZ является первым белком, локализующимся в месте будущего деления у бактерий, и он собирается в Z-кольцо, закрепляемое FtsZ-связывающими белками, и определяет плоскость деления между двумя дочерними клетками. [ 6 ] [ 5 ] MinC и MinD вместе действуют как ингибиторы деления, блокируя образование кольца FtsZ. MinE останавливает активность средней ячейки MinCD, позволяя FtsZ взять на себя управление бинарным делением. [ 7 ]

Более конкретно, происходят следующие шаги:

  1. Бактерия до бинарного деления — это когда ДНК плотно свернута.
  2. ДНК бактерии развернулась и продублировалась.
  3. ДНК притягивается к отдельным полюсам бактерии, увеличивая размер и готовясь к расщеплению.
  4. Рост новой клеточной стенки начинает отделять бактерию (вызванный полимеризацией FtsZ и образованием «Z-кольца»). [ 8 ]
  5. Новая клеточная стенка ( перегородка ) полностью развивается, что приводит к полному расщеплению бактерии.
  6. Новые дочерние клетки имеют плотно свернутые палочки ДНК, рибосомы и плазмиды ; теперь это совершенно новые организмы.

Исследования бактерий, не производящих клеточную стенку, называемых бактериями L-формы , показывают, что FtsZ требуется клеточная стенка для работы . Мало что известно о том, как делятся бактерии, у которых естественным образом нет клеточной стенки, но считается, что это напоминает деления L-формы. процесс экструзии и разделения L-формы, подобный процессу [ 9 ] [ 10 ]

Скорость FtsZ-зависимого деления

[ редактировать ]

Бинарное деление обычно происходит быстро, хотя его скорость варьируется в зависимости от вида. обычно Клетки E. coli делятся примерно каждые 20 минут при температуре 37 °C. [ 11 ] Поскольку новые клетки, в свою очередь, сами подвергаются бинарному делению, время, необходимое для бинарного деления, является также временем, которое требуется бактериальной культуре для удвоения количества содержащихся в ней клеток. Поэтому этот период времени можно назвать временем удвоения . У некоторых видов, кроме E. coli , время удвоения может быть быстрее или медленнее: у некоторых штаммов Mycobacterium Tuberculosis время удвоения может составлять почти 100 часов. [ 12 ] Рост бактерий ограничен такими факторами, как доступность питательных веществ и доступное пространство, поэтому бинарное деление происходит с гораздо меньшей скоростью в бактериальных культурах, когда они вступают в стационарную фазу роста.

Термопротеоты (ранее Crenarchaeota ) не обладают ни клеточной стенкой, ни механизмом FtsZ. Они используют примитивную версию эукариотической системы ESCRT -III (также известной как Cdv ), чтобы манипулировать мембраной и заставить ее разделиться, в частности, путем проникновения в середину двух будущих дочерних клеток. [ 13 ] [ 10 ] Эвриархеоты используют FtsZ, как это делают бактерии. [ 5 ] [ 14 ]

Деление органелл

[ редактировать ]

Некоторые органеллы в эукариотических клетках размножаются с помощью бинарного деления. Деление митохондрий часто происходит внутри клетки, даже если клетка не подвергается активному митозу, и необходимо для регуляции клеточного метаболизма . [ 15 ] Все хлоропласты и некоторые митохондрии (не у животных), обе органеллы, полученные в результате эндосимбиоза бактерий, также используют FtsZ подобно бактериям. [ 5 ] [ 16 ]

Типы бинарного деления

[ редактировать ]

Бинарное деление в организмах может происходить четырьмя способами: неравномерным , продольным , поперечным или наклонным . Например:

  1. Нерегулярный: при этом делении цитокинез может происходить в любой плоскости, но он всегда перпендикулярен плоскости кариокинеза (деление ядра). например, Амеба .
  2. Продольный: Здесь цитокинез происходит вдоль продольной оси. например, у жгутиковых, таких как эвглена .
  3. Поперечный: Здесь цитокинез происходит вдоль поперечной оси. например, у инфузорных простейших, таких как Paramecium .
  4. Косой: при этом типе бинарного деления цитокинез происходит наклонно. Пример Церация .

Бинарное деление означает «деление на две части». Это самый простой и распространенный метод бесполого размножения.

Множественное деление

[ редактировать ]

Деление протистов

[ редактировать ]

Множественное деление на клеточном уровне происходит у многих протистов , например у споровиков и водорослей . Ядро . родительской клетки несколько раз делится путем амитоза , образуя несколько ядер Затем цитоплазма разделяется, образуя множество дочерних клеток. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Некоторые паразитические одноклеточные организмы подвергаются множественному процессу деления, производя множество дочерних клеток из одной родительской клетки. У изолятов человеческого паразита Blastocystis hominis такой процесс начинался в течение 4–6 дней. [ 20 ] клеток рыбного паразита Trypanosoma borreli, участвующих как в бинарном, так и в множественном делении. Также наблюдалось участие [ 21 ]

Деление апикомплексантов

[ редактировать ]

У apicomplexans , типа паразитических простейших, множественное деление, или шизогония , проявляется либо как мерогония , спорогония или гаметогония . В результате мерогонии образуются мерозоиты , представляющие собой несколько дочерних клеток, возникающих внутри одной и той же клеточной мембраны; [ 22 ] [ 23 ] В результате спорогонии образуются спорозоиты , а в результате гаметогонии образуются микрогаметы .

Деление зеленых водорослей

[ редактировать ]

Зеленые водоросли могут делиться более чем на две дочерние клетки. Точное количество дочерних клеток зависит от вида водорослей и зависит от температуры и света. [ 24 ]

Множественное деление бактерий

[ редактировать ]

Большинство видов бактерий преимущественно подвергаются бинарному размножению. Некоторые виды и группы бактерий также могут подвергаться множественному делению, иногда начинающемуся или заканчивающемуся образованием спор . [ 25 ] вид Metabacterium polyspora , симбионт морских свинок Было обнаружено, что , производит несколько эндоспор в каждом делении. [ 26 ] некоторые виды цианобактерий размножаются путем множественного деления. Было также обнаружено, что [ 27 ]

Плазмотомия

[ редактировать ]

Некоторые простейшие размножаются еще одним механизмом деления, называемым плазмотомией . При этом типе деления многоядерный взрослый родитель подвергается цитокинезу с образованием двух многоядерных (или ценоцитарных ) дочерних клеток. Образовавшиеся таким образом дочерние клетки подвергаются дальнейшему митозу.

опалина и пеломикса Таким способом размножаются .

Клональная фрагментация

[ редактировать ]

Фрагментация многоклеточных или колониальных организмов — это форма бесполого размножения или клонирования, при которой организм разделяется на фрагменты. Каждый из этих фрагментов развивается в зрелых, полностью выросших особей, которые являются клонами исходного организма. У иглокожих этот метод размножения обычно известен как расщепление . [ 28 ]

Деление населения

[ редактировать ]

Любое разделение одной популяции особей на отдельные части можно считать делением. Популяция может подвергнуться процессу деления по разным причинам, включая миграцию или географическую изоляцию. Поскольку деление приводит к генетической изменчивости во вновь изолированных, небольших популяциях, деление популяций является предшественником видообразования . [ 29 ] [ 30 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Карлсон Б.М. (2007). Принципы регенеративной биологии . Эльзевир Академик Пресс. п. 379. ИСБН  978-0-12-369439-3 .
  2. ^ Булай Р., Галарса Х.А., Шерон Б., Хефец А., Ленуар А., ван Оуденхове Л., Серда Х (ноябрь 2010 г.). «Внутривидовая конкуренция влияет на размер популяции и распределение ресурсов у муравьев, расселяющихся путем деления колонии» . Экология . 91 (11): 3312–21. дои : 10.1890/09-1520.1 . hdl : 10261/63368 . ПМИД   21141192 .
  3. ^ Хаббелл С. (2003). «Способы видообразования и продолжительность жизни видов в условиях нейтральности: ответ на комментарий Роберта Э. Риклефса». Ойкос . 100 (1): 193–199. дои : 10.1034/j.1600-0706.2003.12450.x .
  4. ^ «Динарное деление – определение, этапы и примеры» . Биологический словарь . Проверено 2 августа 2024 г.
  5. ^ Перейти обратно: а б с д Марголин В. (ноябрь 2005 г.). «ФцЗ и деление прокариотических клеток и органелл» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 6 (11): 862–71. дои : 10.1038/nrm1745 . ПМЦ   4757588 . ПМИД   16227976 .
  6. ^ «9.1 Как растут микробы» . Микробиология . ОпенСтакс. ISBN  978-1-947172-23-4 .
  7. ^ Левин П.А., Шим Дж.Дж., Гроссман А.Д. (ноябрь 1998 г.). «Влияние minCD на положение кольца FtsZ и полярную перегородку у Bacillus subtilis» . Журнал бактериологии . 180 (22): 6048–51. дои : 10.1128/JB.180.22.6048-6051.1998 . ПМЦ   107683 . ПМИД   9811667 .
  8. ^ «Бинарное деление: этапы, типы, примеры (против митоза)» . Микробные заметки . Проверено 2 августа 2024 г.
  9. ^ Ливер М., Домингес-Куэвас П., Коксхед Дж.М., Дэниел Р.А., Эррингтон Дж. (февраль 2009 г.). «Жизнь без стены или машины разделения у Bacillus subtilis». Природа . 457 (7231): 849–53. Бибкод : 2009Natur.457..849L . дои : 10.1038/nature07742 . ПМИД   19212404 . S2CID   4413852 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Бернандер Р., Эттема Т.Дж. (декабрь 2010 г.). «Деление клеток без FtsZ у архей и бактерий». Современное мнение в микробиологии . 13 (6): 747–52. дои : 10.1016/j.mib.2010.10.005 . ПМИД   21050804 .
  11. ^ Сезонов Г., Жозело-Пти Д., Д’Ари Р. (декабрь 2007 г.). «Физиология кишечной палочки в бульоне Лурия-Бертани» . Журнал бактериологии . 189 (23): 8746–9. дои : 10.1128/JB.01368-07 . ПМК   2168924 . ПМИД   17905994 .
  12. ^ Норт Р.Дж., Иззо А.А. (июнь 1993 г.). «Микобактериальная вирулентность. Вирулентные штаммы микобактерий туберкулеза имеют более быстрое время удвоения in vivo и лучше приспособлены к сопротивлению ростингибирующим функциям макрофагов при наличии и отсутствии специфического иммунитета» . Журнал экспериментальной медицины . 177 (6): 1723–33. дои : 10.1084/jem.177.6.1723 . ПМК   2191059 . ПМИД   8496688 .
  13. ^ Самсон Р.Ю., Белл С.Д. (ноябрь 2009 г.). «Древние ESCRT и эволюция бинарного деления». Тенденции в микробиологии . 17 (11): 507–13. дои : 10.1016/j.tim.2009.08.003 . ПМИД   19783442 .
  14. ^ Макарова К.С., Ютин Н., Белл С.Д., Кунин Е.В. (октябрь 2010 г.). «Эволюция разнообразных систем деления клеток и образования пузырьков у архей» . Обзоры природы. Микробиология . 8 (10): 731–41. дои : 10.1038/nrmicro2406 . ПМК   3293450 . ПМИД   20818414 .
  15. ^ ван дер Блик А.М., Шен К., Каваджири С. (июнь 2013 г.). «Механизмы деления и слияния митохондрий» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 5 (6): а011072. doi : 10.1101/cshperspect.a011072 . ПМК   3660830 . ПМИД   23732471 .
  16. ^ Легер М.М., Петру М., Жарский В., Эме Л., Влчек Ч., Хардинг Т. и др. (август 2015 г.). «В митохондриях эукариот широко распространена предковая бактериальная система деления» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (33): 10239–46. Бибкод : 2015PNAS..11210239L . дои : 10.1073/pnas.1421392112 . ПМЦ   4547283 . ПМИД   25831547 .
  17. ^ «Размножение – Бинарное деление: Множественное деление» . Британская энциклопедия.
  18. ^ Образовательное издательство Британника (2011). Грибы, водоросли и протисты . Издательская группа Розен. ISBN  978-1-61530-463-9 . Проверено 21 декабря 2016 г.
  19. ^ Пураник П., Бхате А. (2007). Формы и функции животных: Беспозвоночные . Саруп и сыновья. ISBN  978-81-7625-791-6 . Проверено 21 декабря 2016 г.
  20. ^ Суреш К., Хоу Дж., Нг Г.К., Хо Л.К., Рамачандран Н.П., Лох А.К. и др. (1994). «Множественный способ бесполого размножения Blastocystis hominis, подобный множественному делению». Паразитологические исследования . 80 (6): 523–7. дои : 10.1007/BF00932701 . ПМИД   7809004 . S2CID   20368420 .
  21. ^ Пецкова Х, Лом Дж (1990). «Рост, морфология и деление жгутиконосцев рода Trypanoplasma (Protozoa, Kinetoplastida) in vitro». Паразитологические исследования . 76 (7): 553–8. дои : 10.1007/BF00932559 . ПМИД   2217113 . S2CID   23222953 .
  22. ^ Маргулис Л. , МакХанн Х.И., Олендзенски Л. (1993). Иллюстрированный словарь протоктистов: словарь водорослей, апикомплексов, инфузорий, фораминифер, микроспор, водяных плесеней, слизевиков и других протоктистов . Джонс и Бартлетт Обучение. ISBN  978-0-86720-081-2 . Проверено 21 декабря 2016 г.
  23. ^ Танада Ю., Кая Х.К. (1993). Патология насекомых . Профессиональное издательство Персидского залива. ISBN  978-0-12-683255-6 . Проверено 21 декабря 2016 г.
  24. ^ Бишова К., Захледер В (июнь 2014 г.). «Регуляция клеточного цикла зеленых водорослей, делящихся путем многократного деления» . Журнал экспериментальной ботаники . 65 (10): 2585–602. дои : 10.1093/jxb/ert466 . ПМИД   24441762 .
  25. ^ Ангерт Э.Р. (март 2005 г.). «Альтернативы бинарному делению бактерий». Обзоры природы. Микробиология . 3 (3): 214–24. дои : 10.1038/nrmicro1096 . ПМИД   15738949 . S2CID   8295873 .
  26. ^ Ангерт Э.Р., Лосик Р.М. (август 1998 г.). «Размножение споруляцией у симбионта морской свинки Metabacterium polyspora» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (17): 10218–23. Бибкод : 1998PNAS...9510218A . дои : 10.1073/pnas.95.17.10218 . ПМК   21488 . ПМИД   9707627 .
  27. ^ Риппка Р., Деруэльес Дж., Уотербери Дж.Б., Хердман М., Станье Р.Ю. (1 марта 1979 г.). «Родовые назначения, история штаммов и свойства чистых культур цианобактерий» . Микробиология . 111 (1): 1–61. дои : 10.1099/00221287-111-1-1 .
  28. ^ Скельд Х.Н., Обст М., Скольд М., Окессон Б (2009). «Стволовые клетки в бесполом размножении морских беспозвоночных» . Ринкевич Б., Матранга В. (ред.). Стволовые клетки в морских организмах . Спрингер. стр. 125. ИСБН  978-90-481-2766-5 . Проверено 21 декабря 2016 г.
  29. ^ Уитлок MC (май 1994 г.). «Деление и генетическая изменчивость популяций: меняющаяся демография популяций раздвоенных жуков-грибов». Американский натуралист . 143 (5): 820–829. дои : 10.1086/285634 . JSTOR   2462878 . S2CID   84880989 .
  30. ^ Томпсон Э.А. (октябрь 1979 г.). «Модели деления популяционной изменчивости» . Генетика . 93 (2): 479–95. дои : 10.1093/генетика/93.2.479 . ПМК   1214094 . ПМИД   535728 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 233a9a19b0c7c7786ce239362c60b494__1722589920
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/23/94/233a9a19b0c7c7786ce239362c60b494.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Fission (biology) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)