Lebenszyklus, Prozesse & Eigenschaften

Wachstum | Biologie

Wachstum , die Zunahme der Zellgröße und -zahl, die während der Lebensgeschichte eines Organismus stattfinden.

Britannica Quiz
Biologie Bonanza
Was bedeutet das Wort "Migration"? Wie viele Beinpaare hat eine Garnele? Erfahren Sie in diesem Quiz mehr über das Studium von Lebewesen, vom giftigen Fisch bis zur Artenvielfalt.

Der Wachstumsprozess

Wachstum ist selten zufällig. Sie erfolgt vielmehr nach einem Plan, der schließlich die Größe und Form des Individuums bestimmt. Das Wachstum kann auf bestimmte Regionen des Organismus beschränkt sein, wie z. B. die Zellschichten, die sich in der Nähe der Spitze des Pflanzensprosses teilen und an Größe zunehmen. Oder die am Wachstum beteiligten Zellen können wie im menschlichen Embryo im gesamten Körper des Organismus weit verbreitet sein. Im letzteren Fall unterscheiden sich die Raten der Zellteilung und der Zunahme der Zellgröße in verschiedenen Teilen. Dass das Wachstumsmuster bei Pflanzen und Tieren vorbestimmt und regelmäßig ist, zeigt sich bei Erwachsenen. Bei einigen Organismen, insbesondere den Schleimpilzen, tritt jedoch kein regelmäßiges Wachstumsmuster auf, und es entsteht eine formlose zytoplasmatische Masse.

Die Wachstumsrate verschiedener Bestandteile eines Organismus kann wichtige Konsequenzen für seine Fähigkeit haben, sich an die Umwelt anzupassen, und kann daher eine Rolle in der Evolution spielen . Zum Beispiel würde eine Erhöhung der Wachstumsrate fleischiger Teile der Fischflosse dem Fisch die Möglichkeit bieten, sich leichter an das Leben der Landlokomotive anzupassen, als dies ein Fisch ohne diese modifizierte Flosse könnte. Ohne ein unverhältnismäßiges Wachstum der Flosse - letztendlich aufgrund zufälliger Veränderungen des genetischen Materials (Mutationen) - wäre die Entwicklung der Gliedmaßen durch natürliche Selektion möglicherweise unmöglich gewesen.

Arten von Wachstum

In Zellen

Die Zunahme der Größe und die Veränderung der Form eines sich entwickelnden Organismus hängen von der Zunahme der Anzahl und Größe der Zellen ab, aus denen das Individuum besteht. Die Erhöhung der Zellzahl erfolgt durch einen präzisen zellulären Fortpflanzungsmechanismus, der als bezeichnet wirdMitose . Während der Mitose werden die Chromosomen, die das genetische Material tragen, im Kern reproduziert, und dann werden die doppelten Chromosomen präzise auf die beiden Tochterzellen verteilt, wobei einer von jedem Chromosomentyp zu jeder Tochterzelle geht. Jedes Ende der sich teilenden Zelle erhält einen vollständigen Satz von Chromosomen, bevor sich die Enden trennen. In tierischen Zellen ist dies ein Abquetschen (Zytokinese) der Zellmembran; In Pflanzenzellen bildet sich zwischen den neuen Zellen eine neue Zellulosewand.

Erhalten Sie mit Ihrem Abonnement exklusiven Zugriff auf Inhalte aus unserer 1768 First Edition. Abonnieren Sie noch heute

Während des Zeitraums des Zelllebens vor der tatsächlichen Verteilung der Chromosomen wächst die Mutterzelle häufig auf das Doppelte ihrer ursprünglichen Größe. Somit wird ein Zyklus aufgebaut, der aus Zellwachstum und Zellteilung besteht. Zellwachstum - eine Zunahme vonAuf die zytoplasmatische Masse, die Chromosomenzahl und die Zelloberfläche folgt die Zellteilung, bei der die zytoplasmatische Masse und die Chromosomen auf die Tochterzellen verteilt werden. Eine Zunahme der zytoplasmatischen Masse tritt jedoch nicht immer während der Zellteilungszyklen auf. Während der frühen Entwicklung eines Embryos erfährt beispielsweise die ursprüngliche Eizelle, normalerweise eine sehr große Zelle, eine wiederholte Reihe von Zellteilungen ohne dazwischenliegende Wachstumsperioden; Infolgedessen teilt sich die ursprüngliche Eizelle in Tausende kleiner Zellen. Erst nachdem der Embryo Nahrung aus seiner Umgebung erhalten kann, tritt das übliche Wachstums- und Mitosemuster auf.

Im Pflanzen

Die Tatsache, dass die meisten Pflanzenzellen unterliegen einer starken Vergrößerung, die nicht mit der Zellteilung einhergeht. Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen dem Wachstum von Pflanzen und Tieren. Tochterzellen, die durch Zellteilung hinter der Spitze der Pflanzenwurzel oder des Sprosses entstehen, können stark an Volumen zunehmen. Dies wird durch Aufnahme von erreichtWasser durch die Zellen; Das Wasser wird in einem zentralen Hohlraum gespeichert, der als Vakuole bezeichnet wird. Die Aufnahme von Wasser erzeugt einen Druck, der in Kombination mit anderen Faktoren auf die Zellulosewände der Pflanzenzellen drückt und dadurch die Länge, den Umfang und die Steifheit erhöht (Turgor ) der Zellen und Pflanzen. In Pflanzen tritt ein Großteil der Größenzunahme nach der Zellteilung auf und resultiert hauptsächlich aus einer Zunahme des Wassergehalts der Zellen ohne große Zunahme des Trockengewichts.

Die sehr junge Entwicklung Pflanzenembryo hat viele Zellen, die über seine Masse verteilt sind und den Zyklus des Wachstums und der Zellteilung durchlaufen. Sobald sich die Positionen der Wurzelspitze, der Sprossspitze und der embryonalen Blätter etabliert haben, wird das Potenzial für die Zellteilung jedoch auf Zellen in bestimmten Regionen beschränkt, die als bezeichnet werdenMeristeme. One meristematic centre lies just below the surface of the growing root; all increases in the number of cells of the primary root occur at this point. Some of the daughter cells remain at the elongating tip and continue to divide. Other daughter cells, which are left behind in the root, undergo the increase in length that enables the new root to push deeper into the soil. The same general plan is evident in the growing shoot of higher plants, in which a restricted meristematic region at the tip is responsible for the formation of the cells of the leaves and stem; cell elongation occurs behind this meristematic centre. The young seedling secondarily develops cells associated with the vascular strands of phloem and xylem—tissues that carry water to the leaves from the soil and sugar from the leaves to the rest of the plant. These cells can divide again, providing new cell material for development of a woody covering and for more elaborate vascular strands. Hence, the growth of higher plants—i.e., those aspects involving both the pattern of stems, leaves, and roots and the increase in bulk—results primarily from cell division at the meristem followed by a secondary increase in size because of water uptake. These activities occur throughout the period of plant growth.

In animals

The growth of animals is more restricted in time than is that of plants, but cell division is more generally distributed throughout the body of the organism. Although the rate of cell division differs in different regions, the capacity for cell division is widely distributed in the developing embryo. Increase in size is rapid during the embryonic period, continues at a reduced rate in juveniles, and thereafter is absent. Cell division and size increase continue, however, even after increase in total body size no longer occurs. Because these events are balanced by cell death, post-juvenile increase in cell number is primarily a replacement phenomenon. Height increase in mammals is limited by cessation of cell division and bone deposition in the long bones. The long juvenile period of growth in humans is unusual, most higher animals attaining mature size soon after the end of embryonic development. Some organ systems undergo little cell division and growth after birth; for instance, all of the germ cells (precursors of egg cells) of the female are formed by the time of birth. Similarly, all of the nerve cells of the brain are formed by the end of the embryonic period. Further increase in the size of the nervous system occurs by outgrowth of nerve fibres and deposition of a fatty insulation material along them. Although the greatest increase in size of nerve cells occurs, as in plant cells, after the cessation of cell division, the nerve fibre outgrowth in animals represents a true increase in the amount of cytoplasm and cell surface and not just an uptake of water.

Some organs retain the potential for growth and cell division throughout the life span of the animal. The liver, for example, continues to form new cells to replace senescent and dying ones. Although cell division and growth occur throughout the liver, other organs have a special population of cells, called stem cells, that retain the capacity for cell division. The cells that produce the circulating red cells of mammalian blood are found only in the marrow of the long bones. They form a permanent population of dividing cells, replacing the red cells that continuously die and disappear from the circulation.

Die Wachstums- und Zellteilungsraten können in verschiedenen Körperteilen stark variieren. Diese unterschiedliche Vergrößerung ist ein Hauptfaktor für die Definition der Form eines Organismus.