Редукция числа хромосом в клетке происходит. Какие периоды выделяют в развитии половых клеток? Расскажите, как протекает период созревания (мейоз)

Узнать о виде деления клетки поможет данная статья. Мы расскажем кратко и понятно о мейозе, о фазах, которые сопровождают этот процесс, обозначим основные их особенности, узнаем, какие признаки характеризуют мейоз.

Что такое мейоз?

Редукционное деление клетки, другими словами - мейоз – это вид деления ядра, при котором число хромосом уменьшается в два раза.

В переводе с древнегреческого языка, мейоз обозначает уменьшение.

Данный процесс происходит в два этапа:

• Редукционный ;

На этом этапе в процессе мейоза число хромосом в клетке уменьшается вдвое.

• Эквационный ;

В ходе второго деления гаплоидность клеток сохраняется.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Особенностью данного процесса является то, что протекает он только лишь в диплоидных, а также в чётных полиплоидных клетках. А всё потому, что в результате первого деления в профазе 1 в нечётных полиплоидах нет возможности обеспечить попарное слияние хромосом.

Фазы мейоза

В биологии деление происходит на протяжении четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы . Мейоз не является исключением, особенностью данного процесса является то, что происходит он в два этапа, между которыми имеется короткая интерфаза .

Первое деление:

Профаза 1 является достаточно сложным этапом всего процесса в целом, состоит она из пяти стадий, которые внесены в следующую таблицу:

Заканчивается профаза образованием веретена деления, разрушением ядерных мембран и самого ядрышка.

Метофаза первого деления знаменательна тем, что хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной части веретена деления.

Во время анафазы 1 сокращаются микротрубочки, биваленты разделяются и хромосомы расходятся к разным полюсам.

В отличие от митоза, на этапе анафазы к полюсам отходят целые хромосомы, которые состоят из двух хроматид.

На этапе телофазы деспирализуются хромосомы и образуется новая ядерная оболочка.

Рис. 1. Схема мейоза первого этапа деления

Второе деление имеет такие признаки:

• Для профазы 2 характерна конденсация хромосом и разделение клеточного центра, продукты деления которого расходятся к противоположным полюсам ядра. Ядерная оболочка разрушается, образуется новое веретено деления, которое располагается перпендикулярно по отношению к первому веретену.
• В ходе метафазы хромосомы вновь располагаются на экваторе веретена.
• Во время анафазы хромосомы делятся и хроматиды располагаются по разным полюсам.
• Телофаза обозначена деспирализацией хромосом и появлением новой ядерной оболочки.

Рис. 2. Схема мейоза второго этапа деления

В результате из одной диплоидной клетки путём такого деления получаем четыре гаплоидных клетки. Исходя из этого, делаем выводы, что мейоз - это форма митоза, в результате которого из диплоидных клеток половых желёз образуются гаметы.

Значение мейоза

В ходе мейоза на этапе профазы 1 происходит процесс кроссинговера - перекомбинация генетического материала. Помимо этого во время анафазы, как первого, так и второго деления, хромосомы и хроматиды расходятся к разным полюсам в случайном порядке. Это объясняет комбинативную изменчивость исходных клеток.

В природе мейоз имеет огромное значение, а именно:

• Это один из основных этапов гаметогенеза;

Рис. 3. Схема гаметогенеза

• Осуществляет передачу генетического кода при размножении;
• Получаемые дочерние клетки не похожи на материнскую клетку, а также различаются между собой.

Мейоз очень важен для образования половых клеток, так как в результате оплодотворения гамет ядра сливаются. В противном случае в зиготе число хромосом было бы вдвое больше. Благодаря такому делению половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении восстанавливается диплоидность хромосом.

Что мы узнали?

Мейоз - это вид деления эукариотической клетки, при котором из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, путём уменьшения числа хромосом. Весь процесс проходит в два этапа - редукционного и эквационного, каждый из которых состоит из четырёх фаз - профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Мейоз очень важен для образования гаметы, для передачи генетической информации будущим поколениям, а также осуществляет перекомбинацию генетического материала.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 967.

Клетки многоклеточных организмов обычно имеют двойной, или диплоидный (2 n), набор хромосом, так как в зиготу (яйцеклетку, из которой развивается организм) в результате оплодотворения от каждого родителя попадает по одному набору хромосом. Поэтому все хромосомы набора парные, гомологичные - одна от отца, другая от матери. В клетках этот набор сохраняется постоянным благодаря митозу.

Половые клетки (гаметы) - яйцеклетки и сперматозоиды (или спермии у растений) - имеют одинарный, или гаплоидный, набор хромосом (n). Этот набор гаметы получают благодаря мейозу (от греческого слова meiosis - уменьшение). В процессе мейоза происходит одно удвоение хромосом и два деления.- редукционное и эквационное (равное). Каждое из них состоит из ряда фаз: интерфазы, профазы, метафазы, анафазы и телофазы (рис. 1).

В интерфазе I (первого деления) происходит удвоение - редупликация - хромосом. Каждая хромосома после этого состоит из двух идентичных хроматид, соединенных одной центромерой. В профазе I мейоза происходит спаривание (конъюгация) удвоенных гомологичных хромосом, которые образуют биваленты, состоящие из четырех хроматид. В это время происходит спирализация, укорочение и утолщение хромосом. В метафазе I спаренные хромосомы-гомологи выстраиваются на экваторе клетки, в анафазе I они расходятся к ее разным полюсам, в телофазе I клетка делится. В каждую из двух клеток после первого деления попадает только по одной удвоенной хромосоме от каждой пары гомологичных хромосом, т. е. происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое.

После первого деления в клетках проходит короткая интерфаза II (второго деления) без удвоения хромосом. Второе деление идет как митоз. В метафазе II хромосомы, состоящие из двух хроматид, выстраиваются на экваторе клетки. В анафазе II к полюсам расходятся хроматиды. В телофазе II обе клетки делятся. Установлено, что существует прямая зависимость между набором хромосом в ядре (2 n или n) и количеством ДНК в нем (обозначаемом буквой С). В диплоидной клетке ДНК вдвое больше (2С), чем в гаплоидной (С). В интерфазе I диплоидной клетки перед подготовкой ее к делению происходит репликация ДНК, ее количество удваивается и становится равным 4С. После первого деления количество ДНК в дочерних клетках уменьшается до 2С, после второго деления - до 1С, что соответствует гаплоидному набору хромосом.

Биологический смысл мейоза заключается в следующем. Прежде всего, в ряду поколений сохраняется набор хромосом, свойственный данному виду, так как при оплодотворении сливаются гаплоидные гаметы и восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Кроме того, в мейозе происходят процессы, обеспечивающие осуществление основных законов наследственности: во-первых, благодаря конъюгации и обязательному последующему расхождению гомологичных хромосом осуществляется закон чистоты гамет - в каждую гамету попадает только одна хромосома от пары гомологов и, следовательно, только один аллель от пары - А или а, В или b.

Во-вторых, случайное расхождение негомологичных хромосом в первом делении обеспечивает независимое наследование признаков, контролируемых генами, расположенными в разных хромосомах, и приводит к образованию новых комбинаций хромосом и генов (рис. 2).

В-третьих, гены, расположенные в одной хромосоме, проявляют сцепленное наследование. Однако они могут комбинироваться и образовывать новые комбинации генов в результате кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами, который осуществляется при их конъюгации в профазе первого деления (рис. 3).

Таким образом, можно выделить два механизма образования новых комбинаций (генетической рекомбинации) в мейозе: случайное расхождение негомологичных хромосом и кроссинговер.

Какие периоды выделяют в развитии половых клеток? Расскажите, как протекает период созревания (мейоз).

В процессе гаметогенеза (образования половых клеток) выделяют четыре этапа.

1. Период размножения характеризуется митотическим делением первичных половых клеток; при этом увеличивается их количество.

2. Период роста заключается в увеличении размеров клетки. В конце периода в интерфазе I происходит редупликация ДНК. Формула клетки становится 2n4c.

3. Период созревания (мейоз). Во время мейоза клетки делятся дважды.

В результате I мейотического (редукционного) деления в дочерних клетках происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в 2 раза.

Профаза I. Формула клетки 2n4c. Идет спирализация ДНК. Хромосомы укорачиваются и утолщаются, становятся видны как длинные тонкие нити. Происходит конъюгация гомологичных хромосом. Конъюгацией называется процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом, при котором каждая точка одной хромосомы совмещается с соответствующей точкой другой гомологичной хромосомы. Гомологичные - это парные хромосомы, одинаковые по строению, содержащие в одних и тех же локусах аллельные гены, отвечающие за одни и те же признаки. Хромосомы удерживаются друг около друга за счет образования соединения, напоминающего застежку молнию. Соединение образовано белковыми нитями с утолщением на свободных концах. В результате конъюгации образуется бивалент (тетрада), состоящий из четырех хроматид. В дальнейшем между гомологичными хромосомами может произойти кроссинговер - обмен гомологичными участками. Вероятность кроссинговера для каждой хромосомы равна 50%. При этом участками обмениваются две рядом лежащие, не сестринские хроматиды. В результате кроссинговера каждая хромосома оказывается состоящей из одной хроматиды с неизмененным набором генов и второй - с перекомбинированными генами (в составе бивалента все хроматиды разные). Спирализация хромосом усиливается, между ними возникают силы отталкивания. Они остаются связанными в местах кроссинговера, где образуются хиазмы (перекрест). По мере усиления спирализации и силы отталкивания хиазмы смещаются к концам плеч хромосом, где образуются терминальные (конечные) хиазмы.

Метафаза I. Спирализация хромосом достигает максимума. Биваленты выстраиваются по экватору клетки. В плоскости экватора лежат участки терминальных хиазм, а центромеры гомологичных хромосом обращены к разным полюсам клетки, к ним прикрепляется веретено деления.

Анафаза I. Участки терминальных хиазм разрываются, и гомологичные хромосомы из бивалента начинают движение к разным полюсам клетки.

В результате I мейотического деления в каждой дочерней клетке оказывается одна хромосома из каждой пары. Образуются гаплоидные клетки с формулой 1n2c.

Интерфаза II - короткая, редупликации ДНК не происходит. Идет репаративный синтез ДНК, направленный на восстановление возможных нарушений структуры ДНК, возникших в процессе кроссинговера.

II мейотическое деление - эквационное (уравнительное). Оно заключается в приведении в соответствие количества ДНК хромосомному набору и протекает по типу митоза. В анафазе II сестринские хроматиды, после деления центромеры, становятся самостоятельными хромосомами и начинают движение к разным полюсам клетки. В результате II мейотического деления из каждой гаплоидной клетки (1n2c) образуются две дочерние клетки с формулой 1n1c.

4. Период формирования заключается в приобретении клеткой соответствующей формы и размеров, необходимых для выполнения специфических функций.

Редукция [числа] хромосом gametic reduction - редукция гамет, редукция [числа] хромосом.

Уменьшение числа хромосом вполовину против соматического набора; Р.г. - составная часть редукционного деления (мейоза).

(Источник: «Англо-русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд-во ВНИРО, 1995 г.)

Смотреть что такое "редукция [числа] хромосом" в других словарях:

Редукция (син. гаплозис устар.) в генетике уменьшение соматического числа хромосом вдвое; у животных, как правило, происходит при образовании половых клеток. Редукция избирательная (син. деление созревания избирательное) P., при которой… … Википедия

редукция гамет - редукция [числа] хромосом Уменьшение числа хромосом вполовину против соматического набора; Р.г. составная часть редукционного деления (мейоза). [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.]… … Справочник технического переводчика

Редукция гамет. См. редукция [числа] хромосом. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

I Редукция (лат. reductio отведение назад, возвращение, восстановление) в биологии уменьшение размеров, упрощение структуры или полная утрата органа, ткани или клетки в ходе исторического развития (филогенеза). II Редукция в цитологии регенерация … Медицинская энциклопедия

РЕДУКЦИЯ - 1. Уменьшение органов или тканей (до их исчезновения) и нередко потеря ими функции в процессе онтогенеза или филогенеза. 2. Уменьшение числа хромосом в клетках в результате мейоза … Словарь ботанических терминов

гаметическая редукция - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ГАМЕТИЧЕСКАЯ РЕДУКЦИЯ – уменьшение числа хромосом вдвое, происходящее во время мейоза, при образовании половых клеток – гамет … Общая эмбриология: Терминологический словарь

- (от греч. méiosis уменьшение) редукционное деление, деления созревания, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом)… … Большая советская энциклопедия

- (от греч. meiosis уменьшение), деления созревания, особый способ деления клеток, в результате к рого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное; осн. звено гаметогенеза. М открыт В.… … Биологический энциклопедический словарь

- (от греч. meiosis уменьшение) или редукционное деление клетки деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с… … Википедия

Элементарная единица живого. Клетка отграничена от других клеток или от внешней среды специальной мембраной и имеет ядро или его эквивалент, в котором сосредоточена основная часть химической информации, контролирующей наследственность. Изучением… … Энциклопедия Кольера

Процесс созревания овоцита первого порядка начинается к моменту его освобождения из фолликула. Как и у особей мужского пола, здесь быстро проходят два деления, но вместо четырех функционирующих гамет у особей женского пола образуется в конце концов лишь одна. При каждом делении созревания здесь также образуются две клетки. Но одна из них получает от овоцита первого порядка практически все пищевые запасы, тогда как другая почти или совсем ничего не получает и вскоре погибает.
Клетка , не получившая желточного материала, была первоначально названа «полярным тельцем». Это овоцит с уменьшенным количеством цитоплазмы.

Первое деление созревания обычно протекает в яичнике непосредственно перед разрывом фолликула. При этом делении овоцит первого порядка делится на два овоцита второго порядка. Один из них получает мало цитоплазмы и называется первым полярным тельцем. Второе деление созревания не происходит до тех пор, пока яйцо не выделится из яичника и (у млекопитающих) в него не проникнет сперматозоид. При втором делении овоцит второго порядка, получивший все пищевые запасы, делится вновь. Основная масса цитоплазмы при этом делении также переходит в одну из двух получившихся оотид, называемую теперь созревшей яйцеклеткой.

Другая оотида - это второе полярное тельце. Иногда первое полярное тельце также делится, что свидетельствует о гомологичности делений созревания у обоих полов. Обычно, однако, оно дегенерирует несколько раньше. Второе полярное тельце точно так же дегенерирует вскоре после своего появления, оставляя из четырех потенциальных оотид только одну, которая в состоянии нормально функционировать.

Редукция числа хромосом при созревании

Одновременно с рассмотренными выше явлениями при созревании мужских и женских половых гамет в их ядерном веществе происходят изменения, также имеющие огромное значение. Существенной частью ядра является хроматин. В покоящейся клетке хроматин рассеян по всему ядру, образуя небольшие гранулы. В делящейся клетке эти гранулы соединяются в тела различной длины и формы - хромосомы.

По их поведению при клеточном делении, при созревании половых клеток, при партеногенезе и в связи с данными генетики мы знаем, что хромосомы играют важнейшую роль в наследственности, определяя тот путь, по которому должно идти индивидуальное развитие.

При митотическом делении клетки хромосомы располагаются в экваториальной плоскости веретена, расщепляются с математической точностью по длине, и каждая дочерняя хромосома переходит в одну из новых клеток. Затем как хромосомы, так и цитоплазма растут до тех пор, пока не будут готовы к следующему делению.

Справедливо не только то, что каждая клетка возникает из ранее существовавшей клетки, как это утверждал около ста лет назад Вирхов в своей знаменитой фразе «Omnis cellula e cellula», но мы теперь знаем, что и каждая хромосома возникает из ранее существовавшей хромосомы. Мы знаем также, что дочерняя клетка похожа на материнскую потому, что она имеет такие же хромосомы.

Известно, что у любого вида животных все клетки тела имеют одно и то же число хромосом. У лошадиной аскариды (Ascaris megalocephala) их количество равняется только четырем (кроме половых хромосом), в силу чего эта форма дала нам очень много сведений о хромосомах. Drosophila, плодовая муха, имеет только восемь хромосом; так как этих мух легко разводить тысячами, они дали чрезвычайно много для наших знаний о характере наследования. Среди млекопитающих наименьшее количество - 22 хромосомы - имеет опоссум, опыты на котором помогли Пейнтеру в его открытии половых хромосом у млекопитающих.

На основе данной работы Пейнтер смог определить половые хромосомы у человека и установить, что их у него имеется 48.
Если тщательно изучить хромосомы, присутствующие в клетках какого-нибудь вида, то станет ясно, что каждая хромосома имеет свои собственные свойства. Они вовсе не одинаковы, как это, к сожалению, представлено на многих упрощенных изображениях митоза. Больше того, хромосомы существуют парами, члены которых одинаковы по размерам и форме. Компоненты этих пар не обязательно располагаются рядом друг с другом в веретене обычного соматического митоза, но методические микроизмерения и сравнения позволили цитологам расположить хромосомы клетки по сходным парам.

Значение этого интересного факта будет рассмотрено ниже в связи с созреванием и оплодотворением.
Генетики подтвердили и расширили открытие цитологов в отношении биологического значения хромосом. Наследственные элементы, или «гены», рассматриваются как самовосстанавливающиеся тела в хромосомах, причем каждый ген определяет особый «единичный признак». Гены различных признаков, по-видимому, располагаются в определенном месте хромосомы. Это было установлено таким разведением животных, при котором изменяются определенные признаки. Микроскопическое изучение половых клеток у особей, проявляющих или утративших данные признаки, обнаружило соответствующие изменения в веществе хромосом.

Конечно, гены , подобно атомам, по величине являются ультрамикроскопическими. Биолог может судить об их существовании и расположении лишь путем наблюдения комбинаций и перекомбинаций субстанций, в которых, по его мнению, присутствуют гены, точно так же как физик судит об электронном строении атома, которого он не может видеть. Таким образом, из множества разнообразных данных стало абсолютно ясно, что хромосомы являются важнейшими звеньями в бесконечной цепи наследственности. Определенное количество пар хромосом постоянно сохраняется благодаря митозу во всех клетках особи и передается с помощью гамет организмам следующих поколений.