Мейоза, нейните фази, биологично значение. Клетъчно делене

Два вида клетъчно делене са известни отдавна: митотично и редукционно делене. Първият се нарича още митоза, а вторият е мейоза. Първият метод, митозата, разделя всички клетки, вторият - само половите клетки.

Първо, за митозата. Предшества се от удвояване на молекули, носещи наследствена информация.

ДНК молекулите, които съдържат генетичния код, се намират в клетъчното ядро, в специални дълги нишки - хромозоми. Всеки животински и растителен вид има строго определен брой хромозоми. Обикновено има няколко десетки от тях. При хората, например, 46 ( До 1956 г. се смяташе, че има 48 от тях в човешките клетки, но през 1956 г. генетиците Цио и Леван точно установиха, че хората имат 46, а не 48 хромозоми.). А един от червеите има само два. Някои раци имат 200 хромозоми. Но рекордът беше счупен от микроскопични радиоларии: един от тях има 1600 хромозоми!

Когато молекулите на ДНК се удвояват, това се случва и с хромозомите. Всеки изгражда двойник по свой образ. Това означава, че за известно време в нашите клетки има два пъти повече хромозоми от обикновено.

Между две деления, в така наречената интерфаза, хромозомите не се виждат под обикновен микроскоп. Сякаш изобщо ги няма. На електронните изображения можете да видите, че те все още са там, не са изчезнали никъде, но са толкова тънки, че не се забелязват без много силно увеличение. Те казват, че в тази фаза от своята дейност хромозомите изглеждат като „четки за лампи“. Наистина, те са малко като четките, които някога са били използвани за почистване на стъклото на керосиновите лампи.

За десет до двадесет часа относителна почивка между две деления хромозомите трябва да имат време да синтезират своите двойници с пълно копие на всички гени, които съдържат, всички ДНК молекули.

Веднага след като близнаците са готови, дългите хромозомни нишки (оригиналите и техните копия) започват да се сгъват в стегнати спирали. И те се усукват в спирали от втори ред. Смисълът на този обрат е съвсем ясен. Досега хромозомите лежаха в заплетена топка и вероятно нямаше да е лесно да ги разтегнете до различни полюси на клетката. Сега всяка хромозома е спирала, усукана в спирала - много компактен „багаж“, който е лесен за транспортиране.

Цялата ДНК на една човешка клетка, опъната в една верига, е дълга приблизително около метър и тази верига, сгъната в двойна спирала, се вписва в 46 хромозоми, всяка от които е дълга само няколко микрона.

Така че, преди да се разделят, хромозомите се опаковат в компактни „опаковки“. В този момент, който в клетъчното делене се нарича профаза, ядрената обвивка се разтваря и вече познатите ни центриоли или. Центрозомите се отклоняват към противоположните полюси на клетката. Нишките на така наречения митотичен апарат или вретено свързват всяка хромозома с един от полюсите.

След това хромозомите се подреждат по двойки (оригиналът една до друга с нейното копие) по екватора на клетката, като танцьори на бал. Този етап на делене се нарича метафаза.

Тогава всяка от сдвоените хромозоми се втурва към своя полюс. Партньорите се разделят завинаги, защото скоро преградата ще раздели старата клетка по екватора на две нови. Впечатлението е сякаш центриолите дърпат хромозомите към себе си с конци, като кукли.

И наистина, хромозомите имат вида, който има всяко гъвкаво тяло, когато се издърпа през течност с конец.

Мястото, от което се дърпа е винаги едно и също за всяка хромозома. Нарича се кинетохор или центромер. Където е кинетохорът на хромозомата често определя неговата форма. Ако кинетохорът е в средата, тогава хромозомата, когато е издърпана от нишка по време на митоза, се огъва наполовина и става подобна на латинската цифра "пет" (V). Ако кинетохорът е в самия край на хромозомата, тогава той се огъва по начина на латинската буква "iot" (J).

Някога се смяташе, че нишките на митотичния апарат са нещо като релси, по които хромозомите се търкалят към полюсите. Тогава те решиха, че те са по-скоро като тънки гумени ленти, миниатюрни мускули, които при свиване издърпват хромозомния си товар към полюсите. Но след това, свивайки се, нишките стават по-дебели и „отслабват“, удължавайки се. Това обаче не се случва. Скъсявайки се и удължавайки се, те не стават нито по-дебели, нито по-тънки.

Очевидно механиката на клетъчното вретено е различна. Може би някои учени смятат, че нишките са скъсени, защото някои от молекулите, които ги изграждат, са извън играта: тоест от нишките. А добавянето на молекули в една линейна посока води до удължаване на нишките.

По един или друг начин хромозомите се изтеглят от центъра на клетката към нейните полюси със скорост около един микрон в минута. От този момент нататък митозата навлиза в етап, наречен анафаза.

Анафазата е последвана от телофаза. Хромозомните спирали се развиват. Отново "четките на лампата" влизат в действие. Сплетенията от нишковидни хромозоми са обрасли с ядрени мембрани: клетката вече има две двойни ядра. Пръстенът скоро ще го раздели наполовина. Всяка половина ще получи собствено ядро.

Клетъчното делене завършва с удвояване на центриолите. Бяха четирима - по двама на всеки стълб. Клетката се раздели и във всяка половина имаше само две центриоли.

На екрана на електронния микроскоп центриолите изглеждат като кухи цилиндри, направени от тръби. Центриолите винаги лежат под прав ъгъл един спрямо друг. Следователно винаги виждаме единия от тях в напречен разрез, а другия в надлъжен разрез.

В телофазата от всяка от центриолите изниква малка центриола - плътно цилиндрично тяло. Той расте бързо и сега в клетката има четири центриоли.

Чрез митоза една клетка произвежда две клетки, напълно идентични по наследственост, скрита в техните хромозоми (ако нито една от тях не е претърпяла мутация).

Митозата обикновено продължава един или два часа. В нервните тъкани митозите се срещат много рядко. Но в костния мозък, където всяка секунда се раждат 10 милиона червени кръвни клетки, всяка секунда възникват 10 милиона митози!

Сега, преди да говорим за втория вид клетъчно делене - мейозата, трябва да въведем няколко нови термина.

Наборът от хромозоми, съдържащи се в ядрото на нормална соматична (с други думи, не полова, а обикновена) клетка на тялото, се нарича от генетиците двоен диплоиден. При хората диплоидният набор от хромозоми е 46. Всички тези 46 хромозоми, по външен вид и размер, лесно се разделят на двойки, които са идентични по конфигурация (само партньорите на една двойка - половите хромозоми "x" и "y" - не са подобни един на друг, но повече за това по-късно).

Набор от хромозоми, в който присъства само един партньор от всяка двойка, се нарича хаплоиден или обикновен. Всички полови клетки или гамети съдържат хаплоиден набор от хромозоми. (Това означава, че има само двадесет и три хромозоми в човешките сперматозоиди и яйцеклетки.) В противен случай, по време на оплождането на яйцеклетката, когато майчините и бащините гамети се слеят, резултатът ще бъде зигота с два пъти повече от нормалния брой хромозоми.

Мейозата, която предшества образуването на сперматозоиди и яйцеклетки, е предназначена да предостави на гаметите половината хаплоиден брой хромозоми. И когато гаметите се слеят, зиготата вече ще има нормален диплоиден брой хромозоми. Половината от майка, половината от баща.

Сега ясно ли е защо всички хромозоми в една зигота са сдвоени?

В крайна сметка всяка майчина хромозома съответства на бащина хромозома, която е абсолютно същата по форма, размер и естество на наследствената информация. Сдвоените хромозоми се наричат ​​хомоложни.

Мейозата започва с факта, че хромозомите от един и същи тип в конфигурация се комбинират в двойки и се конюгират. Тогава всяка от хромозомите на всяка двойка създава свой собствен двойник от вещества, разтворени в протоплазмата. Както при митозата.

Сега вече няма две, а четири хромозоми от един и същи тип. В четири, или тетради, плътно притиснати една към друга, те се подреждат по екватора на клетката. Нишките на вретеното отново разделят четворките на двойки, дърпайки ги към различни полюси.

Клетката се дели наполовина и след това отново се дели, но вече в друга равнина, перпендикулярна на първата. Този път хромозомите не се дублират. Двойките, подредени по екватора, се разпръскват една по една в различни краища на клетката.

На всеки полюс сега има наполовина по-малко от тях, отколкото по време на митозата или в първата фаза на мейозата. Следователно, когато една клетка се разкъса наполовина, двете нови гамети, родени от нея, получават хаплоиден брой хромозоми. Тъй като в първата фаза на мейозата от една клетка се раждат две диплоидни клетки, в края на втората фаза имаме четири гамети. И всеки, повтарям, има хаплоиден брой хромозоми. Ако това са човешки гамети, тогава те ще имат двадесет и три хромозоми. И когато по време на оплождането те се слеят в една зигота, в нея ще има четиридесет и шест хромозоми.

Зиготата поражда човешки ембрион, всички клетки в който ще имат 46 хромозоми.

Механиката на клетъчното делене в мейозата - разминаването на сдвоени хромозоми в различни гамети, всяка от които произхожда или от бащата, или от майката - обяснява много от законите на наследствеността и променливостта, открити от Грегор Мендел и други генетици.

Полски учени наскоро направиха отличен филм за митозата, използвайки фотография с изтичане на времето. Всички фази на митозата на екрана се ускоряват няколкостотин пъти. В действителност движенията на хромозомите по време на деленето се извършват много по-бавно. Гледах този филм и ме порази повече от най-добрите от най-добрите игрални филми.

Има необичайни актьори - хромозоми. Те се събират, разминават се, подреждат се и се разпръскват в различни посоки, като танцьори на бал, изпълняващи сложни стъпки в древен танц. Американският биолог Мьолер, основателят на радиационната генетика, нарече танца на хромозомите техните странни движения по време на клетъчното делене.

Всяка секунда в нашето тяло се случват милиони митози! И стотици милиони неодушевени, но много дисциплинирани малки балерини изпълняват най-стария танц на земята. Танцът на живота. В такива танци клетките на тялото попълват своите редици. И растем и съществуваме.

Всички явления на наследствеността и живота се основават на координираната дивергенция на хромозомите към различни полюси на клетката. В крайна сметка всяка хромозома е сложна комбинация от гигантски нуклеинови киселини и протеини. А нуклеиновите киселини носят голямо разнообразие от наследствени единици - гени, тоест същността на всичко, което съществува на Земята.

http://nplit.ru "NPLit.ru: Библиотека на млад изследовател"

Митоза- основният метод за разделяне на еукариотни клетки, при който първо се случва удвояването, а след това наследственият материал се разпределя равномерно между дъщерните клетки.

Митозата е непрекъснат процес с четири фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Преди митозата клетката се подготвя за делене или интерфаза. Периодът на подготовка на клетката за митоза и самата митоза заедно представляват митотичен цикъл. По-долу е дадено кратко описание на фазите на цикъла.

Интерфазасе състои от три периода: пресинтетичен или постмитотичен - G 1, синтетичен - S, постсинтетичен или премитотичен - G 2.

Пресинтетичен период (2п 2c, Къде п- брой хромозоми, с- брой ДНК молекули) - клетъчен растеж, активиране на процесите на биологичен синтез, подготовка за следващия период.

Синтетичен период (2п 4c) - репликация на ДНК.

Постсинтетичен период (2п 4c) - подготовка на клетката за митоза, синтез и натрупване на протеини и енергия за предстоящото делене, увеличаване на броя на органелите, удвояване на центриолите.

Профаза (2п 4c) - разглобяване на ядрени мембрани, дивергенция на центриолите към различни полюси на клетката, образуване на вретенообразни нишки, „изчезване“ на нуклеоли, кондензация на бироматидни хромозоми.

Метафаза (2п 4c) - подравняване на максимално кондензирани бихроматидни хромозоми в екваториалната равнина на клетката (метафазна плоча), прикрепване на нишки на вретено в единия край към центриолите, а другият към центромерите на хромозомите.

Анафаза (4п 4c) - разделяне на двухроматидни хромозоми в хроматиди и дивергенция на тези сестрински хроматиди към противоположните полюси на клетката (в този случай хроматидите стават независими еднохроматидни хромозоми).

Телофаза (2п 2cвъв всяка дъщерна клетка) - декондензация на хромозоми, образуване на ядрени мембрани около всяка група хромозоми, разпадане на нишки на вретено, поява на ядро, разделяне на цитоплазмата (цитотомия). Цитотомията в животинските клетки възниква поради браздата на разцепване, в растителните клетки - поради клетъчната плоча.

1 - профаза; 2 - метафаза; 3 - анафаза; 4 - телофаза.

Биологично значение на митозата.Дъщерните клетки, образувани в резултат на този метод на делене, са генетично идентични с майчините. Митозата осигурява постоянството на хромозомния набор през редица клетъчни поколения. Той е в основата на процеси като растеж, регенерация, безполово размножаване и др.

е специален метод за делене на еукариотни клетки, в резултат на което клетките преминават от диплоидно състояние в хаплоидно състояние. Мейозата се състои от две последователни деления, предшествани от единична репликация на ДНК.

Първо мейотично делене (мейоза 1)се нарича редукция, тъй като по време на това делене броят на хромозомите се намалява наполовина: от една диплоидна клетка (2 п 4c) два хаплоидни (1 п 2c).

Интерфаза 1(в началото - 2 п 2c, накрая - 2 п 4c) - синтез и натрупване на вещества и енергия, необходими за двете деления, увеличаване на размера на клетките и броя на органелите, удвояване на центриолите, репликация на ДНК, която завършва в профаза 1.

Профаза 1 (2п 4c) - разглобяване на ядрени мембрани, дивергенция на центриолите към различни полюси на клетката, образуване на вретенообразни нишки, „изчезване“ на нуклеоли, кондензация на бихроматидни хромозоми, конюгиране на хомоложни хромозоми и кръстосване. Конюгация- процесът на събиране и преплитане на хомоложни хромозоми. Нарича се двойка конюгиращи хомоложни хромозоми двувалентен. Кръстосането е процесът на обмен на хомоложни области между хомоложни хромозоми.

Профаза 1 е разделена на етапи: лептотен(завършване на репликацията на ДНК), зиготена(конюгация на хомоложни хромозоми, образуване на бивалентни), пахитен(кросингоувър, рекомбинация на гени), диплотен(откриване на хиазми, 1 блок на оогенезата при хора), диакинеза(терминализиране на хиазмата).

1 - лептотен; 2 - зиготена; 3 - пахитен; 4 - диплотен; 5 - диакинеза; 6 — метафаза 1; 7 - анафаза 1; 8 — телофаза 1;
9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 - анафаза 2; 12 - телофаза 2.

Метафаза 1 (2п 4c) - подреждане на бивалентите в екваториалната равнина на клетката, прикрепване на вретеновидни нишки в единия край към центриолите, а другият към центромерите на хромозомите.

Анафаза 1 (2п 4c) - произволна независима дивергенция на двухроматидни хромозоми към противоположните полюси на клетката (от всяка двойка хомоложни хромозоми една хромозома отива към единия полюс, другата към другия), рекомбинация на хромозоми.

Телофаза 1 (1п 2cвъв всяка клетка) - образуването на ядрени мембрани около групи дихроматидни хромозоми, разделяне на цитоплазмата. В много растения клетката преминава от анафаза 1 веднага към профаза 2.

Второ мейотично делене (мейоза 2)наречен уравнение.

Интерфаза 2, или интеркинеза (1n 2c), е кратка пауза между първото и второто мейотично делене, по време на която не се извършва репликация на ДНК. Характеристика на животински клетки.

Профаза 2 (1п 2c) - разглобяване на ядрени мембрани, дивергенция на центриолите към различни полюси на клетката, образуване на вретеновидни нишки.

Метафаза 2 (1п 2c) - подравняване на бихроматидните хромозоми в екваториалната равнина на клетката (метафазна плоча), прикрепване на вретеновидни нишки в единия край към центриолите, а другият към центромерите на хромозомите; 2 блок на оогенезата при хората.

Анафаза 2 (2п 2с) - разделяне на двухроматидни хромозоми на хроматиди и дивергенция на тези сестрински хроматиди към противоположните полюси на клетката (в този случай хроматидите стават независими еднохроматидни хромозоми), рекомбинация на хромозоми.

Телофаза 2 (1п 1cвъв всяка клетка) - декондензация на хромозоми, образуване на ядрени мембрани около всяка група хромозоми, разпадане на нишките на вретеното, поява на ядрото, разделяне на цитоплазмата (цитотомия) с последващо образуване на четири хаплоидни клетки.

Биологично значение на мейозата.Мейозата е централното събитие на гаметогенезата при животните и спорогенезата при растенията. Като основа на комбинираната изменчивост, мейозата осигурява генетично разнообразие на гаметите.

Амитоза

Амитоза- директно разделяне на интерфазното ядро ​​чрез свиване без образуване на хромозоми, извън митотичния цикъл. Описан за стареещи, патологично променени и обречени клетки. След амитоза клетката не е в състояние да се върне към нормалния митотичен цикъл.

Клетъчен цикъл

Клетъчен цикъл- животът на клетката от момента на нейното появяване до деленето или смъртта. Основен компонент на клетъчния цикъл е митотичният цикъл, който включва периода на подготовка за делене и самата митоза. Освен това в жизнения цикъл има периоди на почивка, през които клетката изпълнява присъщите си функции и избира бъдещата си съдба: смърт или връщане към митотичния цикъл.

Отидете на лекции No12„Фотосинтеза. хемосинтеза"

Отидете на лекции No14"Размножаване на организми"

Всички клетъчни структури на живите организми обикновено преминават през няколко основни етапа на развитие. По време на своето съществуване всяка клетка обикновено преминава през етапа на размножаване или делене. Тя може да бъде пряка, индиректна или редуктивна. Разделянето е нормален етап от живота на структурните единици на различни организми, който осигурява нормалното съществуване, растеж и възпроизводство на всички живи същества на планетата. Благодарение на клетъчното възпроизвеждане в човешкото тяло е възможно обновяването на тъканите, възстановяването на целостта на увредения епител или дерма, наследяването на генетични данни, зачеването, ембриогенезата и много други важни процеси.

Има два основни вида възпроизвеждане на структурни единици в тялото на многоклетъчните същества: митоза и мейоза. Всеки от тези методи на размножаване има характерни особености.

внимание!Клетъчното делене се отличава и с просто разделяне на две - амитоза. В човешкото тяло този процес протича в необичайно променени структури, като тумори.

Митозата е вегетативното делене на клетките с ядро, най-често срещаният процес на възпроизводство. Този метод се нарича още индиректно възпроизвеждане или клониране, тъй като двойката дъщерни структури, образувани по време на него, се оказва напълно идентична с майчината. С помощта на клонирането се възпроизвеждат соматични структурни единици на човешкото тяло.

внимание!Вегетативното делене е насочено към образуването на абсолютно идентични клетки от поколение на поколение. Всички клетки на човешкото тяло, с изключение на репродуктивните, се размножават по подобен начин.

Клонирането е в основата на онтогенезата, тоест развитието на организма от зачеването до момента на смъртта. Митотичното делене е необходимо за нормалното функциониране на различни органи и системи и формирането и запазването на определени човешки характеристики от раждането до смъртта на морфологично и биохимично ниво. Продължителността на този метод на клетъчно размножаване е средно около 1-2 часа.

Ходът на митозата е разделен на четири основни фази:

В резултат на клонирането от майчината клетка се образуват две дъщерни клетки, които имат абсолютно подобен набор от хромозоми и запазват всички качествени и количествени характеристики на оригиналната клетка. В човешкото тяло, поради митозата, възниква постоянно обновяване на тъканите.

внимание!Нормалният ход на митотичните процеси се осигурява от неврохуморалната регулация, т.е. съвместното действие на нервната и ендокринната система.

Характеристики на потока на редукционното разделение

Мейотичното делене е процес, при който се образуват репродуктивни структурни единици - гамети. При този метод на възпроизвеждане се образуват четири дъщерни клетки, всяка от които има 23 хромозоми. Тъй като гаметите, образувани в резултат на този метод, имат непълен хромозомен набор, той се нарича редукция. При хората по време на гаметогенезата е възможно образуването на два вида структурни единици:

• сперматозоиди от сперматогония;
• яйца във фоликулите.

Характеристики

Тъй като всяка получена гамета има единичен набор от хромозоми, при сливането с друга репродуктивна клетка се обменя генетичен материал и се образува ембрион, който получава пълен набор от хромозоми. Чрез мейозата се осигурява комбинативна изменчивост - това е процес, който води до образуването на огромен списък от различни генотипове, а плодът наследява различни черти на майката и бащата.

В процеса на образуване на хаплоидни структури трябва да се разграничат и четирите горепосочени фази, характерни за митозата. Основната разлика между редукционното разделяне е, че тези стъпки се повтарят два пъти.

внимание!Първата телофаза завършва с образуването на две клетки с пълен генетичен набор от 46 хромозоми. След това започва второто разделение, поради което се образуват четири репродуктивни клетки, всяка от които има 23 хромозоми.

По време на мейотичното делене първият етап отнема повече време. По време на този етап се случва сливането на хромозомите и процесът на обмен на генетични данни. Метафазата протича по същия начин, както по време на митозата, но с един набор от наследствени данни. По време на анафазата центромерите не се делят и хаплоидните хромозоми се придвижват към полюсите.

Периодът между две деления, тоест интерфазата, е много кратък; през това време не се произвежда дезоксирибонуклеинова киселина. Следователно получените клетки след втората телофаза съдържат хаплоиден, тоест единичен набор от хромозоми. Диплоидният набор се възстановява, когато две репродуктивни клетки се слеят по време на сингамия. Това е процес на съединяване на мъжки и женски гамети, образувани в резултат на мейозата. В резултат на редукционното делене се образува зигота, която има 46 хромозоми и пълен набор от наследствена информация, получена от двамата родители.

По време на сливането на гамети е възможно да се образуват различни варианти на всякакви характеристики. Чрез мейозата децата ще наследят например цвета на очите на един от родителите си. Поради рецесивното носителство на всякакви гени е възможно предаването на черти през едно или няколко поколения.

внимание!Доминиращите черти са преобладаващи, обикновено се появяват в първото поколение потомци. Рецесивен - скрит или постепенно изчезващ при индивиди от следващите поколения.

Ролята на митотичното делене:

1. Поддържане на постоянен брой хромозоми. Ако получените клетки имат пълен набор от хромозоми, тогава в плода след зачеването техният брой ще се удвои.
2. Благодарение на мейотичното делене се образуват репродуктивни клетки с различни набори от наследствена информация.
3. Рекомбинация на наследствена информация.
4. Осигуряване на изменчивост на организмите.

Сравнителна характеристика

Метод на възпроизвеждане	Клониране	Гаметогенеза
Видове клетки	Соматични	Репродуктивен
Брой деления	един	две
Колко дъщерни структурни единици се образуват в крайна сметка?	2	4
Съдържание на наследствена информация в дъщерните клетки	Не се променя	Промени
Конюгация	Не е типично
	Не е типично	Белязан по време на първата дивизия

Разлики между клониране и редукционно деление

Клонирането и редукционното клетъчно размножаване са доста сходни процеси. Мейотичното делене включва същите етапи като митотичното делене, но тяхната продължителност и процесите, протичащи на различните му етапи, имат значителни разлики.

Видео - Митоза и мейоза

Разлики в хода на половото и безполовото делене

Клетките, получени в резултат на митотично делене и гаметогенеза, носят различни функционални натоварвания. Ето защо по време на мейозата се отбелязват някои характеристики на потока:

1. На първия етап от редукционното разделяне се отбелязват конюгиране и кръстосване. Тези процеси са необходими за взаимния обмен на генетична информация.
2. По време на анафазата се наблюдава сегрегация на подобни хромозоми.
3. В периода между два цикъла на делене не настъпва редупликация на молекулите на дезоксирибонуклеиновата киселина.

внимание!Конюгацията е състояние на постепенно сближаване на хомоложни, тоест подобни хромозоми една с друга и последващото образуване на двойки. Кръстосането е преходът на определени участъци от една хромозома към друга.

Вторият етап на гаметогенезата протича точно по същия начин като митозата.

Характерни разлики в резултатите от процеса на разделяне:

1. Резултатът от клонирането е образуването на две структурни единици, а резултатът от редукционното разделяне е четири.
2. С помощта на клонирането се разделят соматичните структурни единици, изграждащи различните тъкани на тялото. В резултат на мейозата се образуват само репродуктивни клетки: яйцеклетки и сперматозоиди.
3. Клонирането води до образуването на абсолютно идентични структурни единици, а по време на мейотичното делене настъпва преразпределение на генетични данни.
4. В резултат на редукционното делене количеството на наследствената информация в репродуктивните клетки намалява с 50%. Това дава възможност за последващо сливане на генетичните данни на клетките на майката и бащата по време на оплождането.

Клонирането и редукционното делене са най-важните процеси, осигуряващи нормалното функциониране на тялото. Дъщерните клетки, образувани в резултат на клонирането, са идентични с оригинала във всичко, включително на ниво дезоксирибонуклеинова киселина. Това позволява хромозомният набор да се предава непроменен от едно поколение клетки на друго. Митозата е в основата на нормалния растеж на тъканите. Биологичното значение на редукционното делене се състои в запазването на определен брой хромозоми в организми, чието размножаване става по полов път. В същото време мейотичното делене позволява проявата на най-важното качество на различните многоклетъчни организми - комбинираната изменчивост. Благодарение на него е възможно да се предадат различни характеристики както на бащата, така и на майката на потомството.

Мейозае метод за клетъчно делене при еукариоти, който произвежда хаплоидни клетки. Това се различава от мейозата до митозата, която произвежда диплоидни клетки.

Освен това мейозата протича в две последователни деления, които се наричат ​​съответно първо (мейоза I) и второ (мейоза II). Още след първото делене клетките съдържат единичен, т.е. хаплоиден набор от хромозоми. Следователно, първото разделение често се нарича редукционист. Въпреки че понякога терминът „редукционно деление“ се използва по отношение на цялата мейоза.

Второто разделение се нарича уравнениеи механизмът на възникването му е подобен на митозата. При мейоза II сестринските хроматиди се придвижват към клетъчните полюси.

Мейозата, подобно на митозата, се предшества в интерфаза от синтез на ДНК - репликация, след което всяка хромозома вече се състои от две хроматиди, които се наричат ​​сестрински хроматиди. Между първото и второто разделение няма синтез на ДНК.

Ако в резултат на митоза се образуват две клетки, то в резултат на мейоза - 4. Ако обаче тялото произвежда яйцеклетки, тогава остава само една клетка, която има концентрирани хранителни вещества в себе си.

Количеството ДНК преди първото деление обикновено се означава като 2n 4c. Тук n означава хромозоми, c – хроматиди. Това означава, че всяка хромозома има хомоложна двойка (2n), като в същото време всяка хромозома се състои от две хроматиди. Като се има предвид наличието на хомоложна хромозома, се получават четири хроматиди (4с).

След първото и преди второто делене количеството на ДНК във всяка от двете дъщерни клетки се намалява до 1n 2c. Това означава, че хомоложните хромозоми се разпръскват в различни клетки, но продължават да се състоят от две хроматиди.

След второто делене се образуват четири клетки с набор от 1n 1c, т.е. всяка съдържа само една хромозома от двойка хомоложни и се състои само от един хроматид.

По-долу е дадено подробно описание на първото и второто мейотично разделение. Обозначаването на фазите е същото като при митозата: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Въпреки това, процесите, протичащи в тези фази, особено в профаза I, са малко по-различни.

Мейоза I

Профаза I

Обикновено това е най-дългата и сложна фаза на мейозата. Отнема много повече време, отколкото по време на митоза. Това се дължи на факта, че по това време хомоложните хромозоми се приближават и обменят ДНК участъци (възниква конюгация и кръстосване).

Конюгация- процес на свързване на хомоложни хромозоми. Преминаване- обмен на идентични региони между хомоложни хромозоми. Несестрински хроматиди на хомоложни хромозоми могат да обменят еквивалентни участъци. На местата, където се извършва такъв обмен, т.нар хиазма.

Наричат ​​се сдвоени хомоложни хромозоми двувалентни, или тетрадки. Връзката продължава до анафаза I и се осигурява от центромери между сестрински хроматиди и хиазми между несестрински хроматиди.

В профазата настъпва спирализация на хромозомите, така че до края на фазата хромозомите придобиват характерната си форма и размер.

В по-късните етапи на профаза I ядрената обвивка се разпада на везикули и нуклеолите изчезват. Започва да се формира мейотичното вретено. Образуват се три вида вретеновидни микротубули. Някои са прикрепени към кинетохори, други - към тръби, израстващи от противоположния полюс (структурата действа като дистанционери). Трети образуват звездовидна структура и се прикрепят към ципестия скелет, служейки за опора.

Центрозомите с центриоли се отклоняват към полюсите. Микротубулите проникват в областта на предишното ядро ​​и се прикрепят към кинетохори, разположени в центромерната област на хромозомите. В този случай кинетохорите на сестринските хроматиди се сливат и действат като единна единица, което позволява на хроматидите на една хромозома да не се разделят и впоследствие да се преместят заедно към един от полюсите на клетката.

Метафаза I

Вретеното на делене е окончателно оформено. Двойките хомоложни хромозоми са разположени в екваториалната равнина. Те се подреждат един срещу друг по екватора на клетката, така че екваториалната равнина е между двойки хомоложни хромозоми.

Анафаза I

Хомоложните хромозоми се разделят и се придвижват към различни полюси на клетката. Поради кръстосването, настъпило по време на профазата, техните хроматиди вече не са идентични една на друга.

Телофаза I

Ядрата са възстановени. Хромозомите се деспирират в тънък хроматин. Клетката се дели на две. При животни инвагинация на мембраната. Растенията образуват клетъчна стена.

Мейоза II

Интерфазата между две мейотични деления се нарича интеркинеза, много е кратко. За разлика от интерфазата, дублирането на ДНК не се случва. Всъщност той вече е удвоен, просто всяка от двете клетки съдържа една от хомоложните хромозоми. Мейоза II протича едновременно в две клетки, образувани след мейоза I. Диаграмата по-долу показва деленето само на една клетка от две.

Профаза II

Кратко. Ядрата и нуклеолите отново изчезват, а хроматидите спираловидно. Започва да се оформя вретеното.

Метафаза II

Всяка хромозома, състояща се от две хроматиди, е прикрепена към две вретеновидни нишки. Едната нишка от единия полюс, другата от другия. Центромерите се състоят от два отделни кинетохора. Метафазната плоча се формира в равнина, перпендикулярна на екватора на метафаза I. Тоест, ако родителската клетка в мейозата I се раздели по дължината, тогава сега две клетки ще се разделят напречно.

Анафаза II

Протеинът, който свързва сестринските хроматиди, се разделя и те се преместват към различни полюси. Сега сестринските хроматиди се наричат ​​сестрински хромозоми.

Телофаза II

Подобно на телофаза I. Настъпва деспирализация на хромозомата, вретеното изчезва, образуват се ядра и нуклеоли и настъпва цитокинеза.

Значението на мейозата

В многоклетъчния организъм само половите клетки се делят чрез мейоза. Следователно основното значение на мейозата е сигурностмеханизъмАполово размножаване,при което броят на хромозомите във вида остава постоянен.

Друго значение на мейозата е рекомбинацията на генетична информация, която се случва в профаза I, т.е. комбинативната променливост. Нови комбинации от алели се създават в два случая. 1. Когато настъпи кросинговър, т.е. несестрински хроматиди на хомоложни хромозоми обменят участъци. 2. С независимо разминаване на хромозомите до полюсите в двете мейотични деления. С други думи, всяка хромозома може да се появи в една клетка във всяка комбинация с други хромозоми, които не са хомоложни на нея.

Още след мейоза I клетките съдържат различна генетична информация. След второто делене и четирите клетки се различават една от друга. Това е важна разлика между мейозата и митозата, която произвежда генетично идентични клетки.

Кръстосането и произволната дивергенция на хромозоми и хроматиди в анафази I и II създават нови комбинации от гени и са едноот причините за наследствената изменчивост на организмите, благодарение на които е възможна еволюцията на живите организми.

Толкова педантично описано във всеки учебник. Има ли наистина нещо друго, което трябва да се добави тук?

Но не бързайте със заключенията, а разчитайте на моя опит като учител по биология. Това, за което ще говорим днес, може да бъде полезно за мнозина. И ще говорим за недоразуменията, които възникват по време на изпитите, когато отговаряте на тези въпроси.

И изобщо за възможните грешки на младостта, когато понякога оставяме най-важната информация в живота да остане незабелязана...

Отново може би ще започна с малко критики към учебниците. Темата за разделението е толкова важна, че й се отделя много място. Изглежда, че нищо друго не може да бъде по-добро : За обяснение на процесите са предоставени куп цветни илюстрации и всякакви диаграми.

Митозата е четирите етапа на делене. Мейозата е до осем етапа на делене, посочващи не само имената на самите процеси, но и подробно описание на това какво се случва с кое клетъчно „нещо“ на всеки етап.

Съгласен съм, че за да се издържи изпитът, всички тези „прецизни подробности“ трябва да бъдат научени или по-скоро наизустен. Тоест всичко това се помни за кратко. Но поради купчината частни дреболии най-важното се изплъзва и тогава не се помни самата същност и смисъл на явленията.

И какво наистина трябва да остане в главата ви за дълго време, така че в крайна сметка да не правите най-простите грешки нито на изпитите, нито, което е по-важно, в живота си.

1. Поне не бъркайте имената на процесите едно с друго

Иначе се получава като с понятията - имената на самите процеси се помнят, но в 50% от случаите е точно обратното.

След „отдръпване“ към полюсите на майчината клетка в анафаза на митозата единхроматидни хромозоми, в новообразуваните две дъщерни клетки съдържанието на ДНК става идентично с оригиналната майчина клетка - 2n2с.

Тъй като в резултат на митозата се образуват две пълноценни клетки от една оригинална клетка (те казват „клетка майка“), с генетична информация, напълно идентична с оригиналната клетка, митозата може да се нарече терминът „възпроизвеждане“ - това е асексуално размножаване.

Каква е същността на мейозата?

Самата дума „мейоза“ може да се произнесе меко, с напевен глас (m-ee-e-y-oz) - това е вид редуциращо клетъчно делене, което води до образуването на четири от една клетка, но с половин , хаплоиден набор от хромозоми ( 1n1с).

А сега си спомни моята бунтовна мисъл. Мейозата, за разлика от митозата, не е възпроизвеждане. Това е начин за образуване на хаплоидни клетки (спори при растенията и гамети при животните). Гаметите само след процеса на оплождане, което в този случай е сексуално размножаване, ще служат за образуване на нов организъм.

Още веднъж обръщам внимание на факта, че в животинските организми клетките на специализираните тъкани на половите жлези се разделят чрез мейоза, от която се образуват гамети или зародишни клетки. При растенията спорите се образуват чрез мейоза, а след това гаметите се образуват чрез митоза.

Мейозата, подобно на митозата, се предхожда от удвояване на генетичния материал на клетката, но мейозата протича на два етапа: мейоза I и мейоза II .

Самото намаляване на броя на хромозомите, т.е. намаляването на техния брой наполовина, настъпва след първия етап на мейозата, тъй като по време на профазата на мейозата I е настъпила конюгация на хомоложни хромозоми, но хромозомите в двете образувани хаплоидни клетки все още остават бихроматидни ( 1n2c).

Има много малко време между мейоза I и мейоза II, допълнително удвояване на ДНК не се случваи отново всяка клетка образува две хаплоидни клетки ( 1н), но те вече са „нормални“ - монохроматидни ( 1s).

2. Какво друго е много важно да запомни всеки, особено младите хора - потенциални родители

Именно по време на мейозата, по време на узряването на зародишните клетки, в резултат на конюгацията на хомоложни хромозоми, всяко „разместване“ на генетичен материал между хомоложни хромозоми може да настъпи в профаза I на мейозата - кросинговър.

И в този момент на образуване както на яйцеклетките, така и на сперматозоидите е особено важно човешкото тяло да не бъде изложено на никакви неблагоприятни фактори (нервни сътресения, големи дози лекарства, алкохол, никотин и други наркотици), които биха могли да доведат до кросинговър. грешки по време на мейозата (и следователно до появата на генетично непълноцененпотомство).

3. На какво друго трябва да обърнете внимание?

Дори и да си спомняте добре, че всички соматични клетки на тялото се възпроизвеждат чрез митоза, а мейозата е методът за образуване на половите клетки, се допуска следната грешка.

Да, мейозата е начин за образуване на зародишни клетки, но... Но само приорганизми !!! Отново искам да подчертая, че всички висши растения (мъхове, папрати, голосеменни и покритосеменни) претърпяват мейотично делене противоречие!Впоследствие от хаплоидни спори от митозирастения - гамети.

Авторите на училищните учебници трябва да обърнат внимание на това, тъй като авторите на тестовите задачи обичат (и са прави) да включват въпроси за фундаменталните процеси на функциониране на живите системи. И методите за възпроизвеждане на клетките на живите организми и методите за сексуално размножаване на организми от различни таксони са точно такива процеси.

_______________________________________________________________________________

Сега пиша и си мисля колко жалко, че този блог все още е невидим в интернет (надявам се, че "засега"). В крайна сметка информацията в тази публикация е полезна за всички, особено за по-младото поколение, за да не плащат за здравето на децата си до края на живота си поради невежество.