Формули мейозу. Короткий опис стадій і схеми поділу клітин за допомогою мейозу

мейоз - це спосіб непрямого розподілу первинних статевих клітин (2п2с), в внаслідок якого утворюються гаплоїдні клітини (lnlc), найчастіше статеві.

На відміну від мітозу, мейоз складається з двох послідовних поділів клітини, кожному з яких передує интерфаза (рис. 2.53). Перше розподіл мейозу (мейоз I) називається редукційним, так як при цьому кількість хромосом зменшується вдвічі, а другий розподіл (мейоз II) -екваціонним, так як в його процесі кількість хромосом зберігається (див. табл. 2.5).

интерфаза I протікає подібно интерфазе мітозу. мейоз I ділиться на чотири фази: профазу I, метафазу I, анафазу I і телофазу I. У профазі I відбуваються два найважливіші процеси - кон'югація і кросинговер. кон'югація - це процес злиття гомологічних (парних) хромосом по всій довжині. Утворилися в процесі кон'югації пари хромосом зберігаються до кінця метафази I.

кроссинговер - взаємний обмін гомологічними ділянками гомологічних хромосом (рис. 2.54). В результаті кросинговеру хромосоми, отримані організмом від обох батьків, набувають нові комбінації генів, що зумовлює появу генетично різноманітного потомства. В кінці профази I, як і в профазі мітозу, зникає ядерце, центріолі розходяться до полюсів клітини, а ядерна оболонка розпадається.

Вметафазі I пари хромосом вибудовуються по екватору клітини, до їх Центромера прикріплюються мікротрубочки веретена поділу.

В анафазе I до полюсів розходяться цілі гомологічні хромосоми, що складаються з двох хроматид.

В телофазе I навколо скупчень хромосом у полюсів клітини утворюються ядерні оболонки, формуються ядерця.

цитокинез I забезпечує поділ цитоплазм дочірніх клітин.

Утворилися в результаті мейозу I дочірні клітини (1n2с) генетично різнорідні, оскільки їх хромосоми, випадковим чином розійшлися до полюсів клітини, містять неоднакові гени.

интерфаза II дуже коротка, тому що в ній не відбувається подвоєння ДНК, тобто відсутня S-період.

мейоз II також ділиться на чотири фази: профазу II, метафазу II, анафазу II і телофазу II. В профазі II протікають ті ж процеси, що і в профазі I, за винятком кон'югації і кроссинговера.

В метафазі II хромосоми розташовуються уздовж екватора клітини.

В анафазе II хромосоми розщеплюються в центромеру і до полюсів розтягуються вже хроматиди.

В телофазе II навколо скупчень дочірніх хромосом формуються ядерні оболонки і ядерця.

після цітокінеза II генетична формула всіх чотирьох дочірніх клітин - 1n1c, проте всі вони мають різний набір генів, що є результатом кросинговеру і випадкового поєднання хромосом материнського і батьківського організмів в дочірніх клітинах.

мейоз(Грец. Meiosis - зменшення, спадання) або редукційний поділ. В результаті мейозу відбувається зменшення числа хромосом, тобто з диплоїдного набору хромосом (2п) утворюється гаплоїдний (n).

мейоз складається з 2-х послідовних поділів:
I розподіл називається редукционное або зменшувальне.
II розподіл називається екваціонное або зрівняльний, тобто йде за типом мітозу (значить число хромосом в материнській і дочірніх клітинах залишається колишнім).

Біологічний сенс мейозу полягає в тому, що з однієї материнської клітини з диплоїдним набором хромосом утворюється чотири гаплоїдні клітини, таким чином кількість хромосом зменшується в два рази, а кількість ДНК в чотири рази. В результаті такого поділу утворюються статеві клітини (гамети) у тварин і суперечки у рослин.

Фази називаються також як і в мітозі, а перед початком мейозу клітина також проходить інтерфазу.

Профаза I - найтриваліша фаза і її умовно ділять на 5 стадій:
1) лептонеми (Лептотена) - або стадія тонких ниток. Йде спирализация хромосом, хромосома складається з 2-х хроматид, на ще тонких нитках хроматид видно потовщення або згустки хроматину, які називаються - хромомер.
2) зігонеми (Зиготена, грец. зливаються нитки) - стадія парних ниток. На цій стадії попарно зближуються гомологічні хромосоми (однакові за формою величиною), вони притягуються і прикладаються один до одного по всій довжині, тобто коньюгіруют в області хромомер. Це схоже на замок «блискавка». Пару гомологічниххромосом називають біваленти. Число бівалентов одно гаплоидному набору хромосом.
3) пахінема (Пахітена, Грец. товста) - стадія товстих ниток. Йде подальша спирализация хромосом. Потім кожна гомологичная хромосома розщеплюється в поздовжньому напрямку і стає добре видно, що кожна хромосома складається з двох хроматид такі структури називають тетрадами, тобто 4 хроматиди. В цей час йде кроссинговер, тобто обмін гомологічними ділянками хроматид.
4) Діплонема (діплотена) - стадія подвійних ниток. Гомологічні хромосоми починають відштовхуватися, відходять один від одного, але зберігають взаємозв'язок за допомогою містків - хиазм, це місця де відбудеться кроссинговер. У кожному з'єднанні хроматид (тобто хіазмі), здійснюється обмін ділянками хроматид. Хромосоми спирализуются і коротшають.
5) діакінеза - стадія відокремлених подвійних ниток. На цій стадії хромосоми повністю ущільнені і інтенсивно фарбуються. Ядерна оболонка і ядерця руйнуються. Центриоли переміщаються до полюсів клітини і утворюють нитки веретена поділу. Хромосомний набір профази I становить - 2n4c.
Таким чином, в профазу I відбувається:
1. кон'югація гомологічних хромосом;
2. освіту бівалентов або тетрад;
3. кроссинговер.

Залежно від кон'югированія хроматид можуть бути різні види кросинговеру: 1 - правильний або неправильний; 2 - рівний або нерівний; 3 - цитологічний або ефективний; 4 - одиничний або множинний.

Метафаза I - спирализация хромосом досягає максимуму. Біваленти вишиковуються уздовж екватора клітини, утворюючи метафазну пластинку. До Центромера гомологічниххромосом кріпляться нитки веретена поділу. Біваленти виявляються з'єднаними з різними полюсами клітини.
Хромосомний набір метафази I становить - 2n4c.

Анафаза I - центромери хромосом не діляться, фаза починається з розподілу хіазм. До полюсів клітини розходяться цілі хромосоми, а не хроматиди. У дочірні клітини потрапляє тільки по одній з пари гомологічних хромосом, тобто йде їх випадкове перерозподіл. На кожному полюсі, виявляється, по набору хромосом - 1п2с, а в цілому хромосомний набір анафази I становить - 2n4c.

Телофаза I - по полюсах клітини знаходиться цілі хромосоми, що складаються з 2-х хроматид, але кількість їх стало в 2 рази менше. У тварин і деяких рослин хроматиди деспирализуются. Навколо них на кожному полюсі формується ядерна мембрана.
Потім йде цитокинез
. Хромосомний набір утворилися після першого поділу клітин становить - n2c.

Між I і II поділами немає S-періоду і не йде реплікація ДНК, тому що хромосоми вже подвоєні і складаються з сестринських хроматид, тому інтерфазу II називають інтеркінез - тобто відбувається переміщення між двома поділами.

Профаза II - дуже коротка і йде без особливих змін, якщо в телофазу I не утворюється ядерна оболонка, то відразу утворюються нитки веретена поділу.

Метафаза II - хромосоми вишиковуються уздовж екватора. Нитки веретена поділу кріпляться до Центромера хромосом.
Хромосомний набір метафази II становить - n2c.

Анафаза II - центромери діляться і нитки веретена поділу розводять хроматиди до різних полюсів. Сестринські хроматиди називаються дочірніми хромосомами (або материнські хроматиди це і будуть дочірні хромосоми).
Хромосомний набір анафази II становить - 2n2c.

Телофаза II - хромосоми деспирализуются, розтягуються і після цього погано помітні. Утворюються ядерні оболонки, ядерця. Телофаза II завершується цітокінезом.
Хромосомний набір після телофази II становить - nc.

Схема мейотичного поділу

Зі зменшенням числа хромосом в два рази. Відбувається в два етапи (редукційний і екваціонний етапи мейозу). Мейоз не слід змішувати з гаметогенезу - освітою спеціалізованих статевих клітин, або гамет, з недиференційованих стовбурових. Зі зменшенням числа хромосом в результаті мейозу в життєвому циклі відбувається перехід від диплоїдної фази до гаплоидной.

Відновлення плоїдності (перехід від гаплоидной фази до диплоїдної) відбувається в результаті статевого процесу. У зв'язку з тим, що в профазі першого, редукційного, етапу відбувається попарне злиття (кон'югація) гомологічних хромосом, правильне протікання мейозу можливо тільки в диплоїдних клітинах або в парних полиплоидией (тетра, гексаплоїдних і т. П. Клітинах).

Мейоз може відбуватися і в непарних полиплоидией (три-, пентаплоідних і т. П. Клітинах), але в них, через неможливість забезпечити попарне злиття хромосом в профазі I, розбіжність хромосом відбувається з порушеннями, які ставлять під загрозу життєздатність клітини або розвивається з неї багатоклітинного гаплоїдного організму. Цей же механізм лежить в основі стерильності міжвидових гібридів.

Оскільки у міжвидових гібридів в ядрі клітин поєднуються хромосоми батьків, що відносяться до різним видам, Хромосоми зазвичай не можуть вступити в кон'югацію. Це призводить до порушень в розходженні хромосом при мейозі і, в кінцевому рахунку, до нежиттєздатності статевих клітин, або гамет. Певні обмеження на кон'югацію хромосом накладають і хромосомні мутації (масштабні делеції, дуплікації, інверсії або транслокації).

Фази мейозу.

Мейоз складається з 2 послідовних поділів з короткою інтерфазою між ними.

профаза I - профази першого поділу дуже складна і складається з 5 стадій:

фаза лептотени або лептонеми - упаковка хромосом.

- Зиготена або зігонеми - кон'югація (з'єднання) гомологічних хромосом з утворенням структур, що складаються з двох з'єднаних хромосом, які називаються тетрадами або біваленте.

- Пахитена або пахінема - кросинговер (перехрест), обмін ділянками між гомологічними хромосомами; гомологічні хромосоми залишаються з'єднаними між собою.

- Диплотена або діплонема - відбувається часткова деконденсація хромосом, при цьому частина генома може працювати, відбуваються процеси транскрипції (освіта РНК), трансляції (синтез білка); гомологічні хромосоми залишаються з'єднаними між собою.

- діакінеза - ДНК знову максимально конденсується, синтетичні процеси припиняються, розчиняється ядерна оболонка; центриоли розходяться до полюсів; гомологічні хромосоми залишаються з'єднаними між собою.

• метафаза I - бівалентні хромосоми вишиковуються уздовж екватора клітини.
• анафаза I - мікротрубочки скорочуються, біваленти діляться і хромосоми розходяться до полюсів. Важливо відзначити, що, через кон'югації хромосом в зиготене, до полюсів розходяться цілі хромосоми, що складаються з двох хроматид кожна, а не окремі хроматиди, як у мітозі.
• телофаза I

Друге поділ мейозу слід безпосередньо за першим, без вираженої інтерфази: S-період відсутній, оскільки перед другим поділом не відбувається реплікації ДНК.

• профаза II - відбувається конденсація хромосом, клітинний центр ділиться і продукти його поділу розходяться до полюсів ядра, руйнується ядерна оболонка, утворюється веретено поділу.
• метафаза II - унівалентние хромосоми (що складаються з двох хроматид кожна) розташовуються на «екваторі» (на рівній відстані від «полюсів» ядра) в одній площині, утворюючи так звану метафазну пластинку.
• анафаза II - уніваленти діляться і хроматиди розходяться до полюсів.
• телофаза II - хромосоми деспирализуются і з'являється ядерна оболонка.

В результаті з однієї диплоїдної клітини утворюється чотири гаплоїдних клітини. У тих випадках, коли мейоз пов'язаний з гаметогенезу (наприклад, у багатоклітинних тварин), при розвитку яйцеклітин перше і друге ділення мейозу різко нерівномірні. В результаті формується одна гаплоидная яйцеклітина і два так званих редукційних тільця (абортивні деривати першого і другого ступенів).

Кросинги? Вір (Інша назва в біології перехрест) - явище обміну ділянками гомологічних хромосом під час кон'югації при мейозі. Крім мейотического описаний також митотический кроссинговер. Оскільки кросинговер вносить обурення в картину зчепленого успадкування, його вдалося використати для картування «груп зчеплення» (хромосом).

Можливість картування була заснована на припущенні про те, що, чим частіше спостерігається кроссинговер між двома генами, тим далі один від одного розташовані ці гени в групі зчеплення і тим частіше будуть спостерігатися відхилення від зчепленого успадкування. Перші карти хромосом були побудовані в 1913 р для класичного експериментального об'єкта плодової мушки Drosophila melanogaster Альфредом Стертевантом, учнем і співробітником Томаса Ханта Моргана.

), Кожна з яких містить половину вихідного соматичного набору хромосоми. У процесі мейозу відбувається генетична рекомбінація між гомологічними хромосомами.

Таким чином, мейоз - такий тип клітинного ділення, при якому відбувається зменшення (редукція) числа хромосом удвічі: з диплоїдного (2n) в гаплоїдний (1n). Разом з тим саме завдяки мейозу створюються нові комбінації генетичного матеріалу шляхом різних поєднань материнських і батьківських генів. Необхідно пам'ятати, що геном кожної клітини складається наполовину з батьківських, наполовину з материнських хромосом: 46 хромосом кожної людини об'єднуються в 23 пари гомологічних хромосом, в кожній з яких одна хромосома батьківська, інша. материнська. Гомологічні хромосоми в парі однакові за розміром, формою, в однакових ділянках містять гени, що визначають однакові ознаки організму, але конкретні форми цих генів (аллели) можуть бути різними. Взаємодія алельних генів визначає прояв ознак.

Мейоз протікає схоже майже у всіх організмів. Він складається з двох послідовних поділів: першого і другого, причому реплікація ДНК передує тільки першого поділу. У мейоз, так само як і в мітоз, вступають хромосоми, що складаються з двох сестринських хроматид. Однак хромосоми після предмейотіческой інтерфази трохи відрізняються від хромосом, що вступають в мітоз. Відмінність полягає головним чином в тому, що хромосомні білки синтезовані в повному обсязі і реплікація ДНК також не закінчена до кінця: в окремих ділянках хромосом ДНК залишилася недорепліцірованной. Такий ДНК небагато, всього кілька тисячних часток. Цих відмінностей в складі хромосом досить, щоб їх поведінка в першій профазі мейозу відрізнялося від поведінки в митотической профазі (рис. 71).

Розуміння того факту, що статеві клітини гаплоїдні і тому повинні формуватися за допомогою особливого механізму клітинного ділення, прийшло в результаті спостережень, які до того ж чи не вперше навели на думку, що хромосоми містять генетичну інформацію. У 1883 р було виявлено, що ядра яйця і сперми певного виду хробаків містять лише по дві хромосоми, в той час як в заплідненої яйце їх уже чотири. Хромосомна теорія спадковості могла, таким чином, пояснити давній парадокс, який полягає в тому, що роль батька і матері у визначенні ознак потомства часто здається однаковою, незважаючи на величезну різницю в розмірах яйцеклітини і сперматозоїда.

Ще один важливий сенс цього відкриття стало те. що статеві клітини повинні формуватися в результаті ядерного ділення особливого типу, При якому весь набір хромосом ділиться точно навпіл. Розподіл такого типу носить назву мейоз (слово грецького походження, що означає "зменшення". Назва іншого виду поділу клітин - мітоз - походить від грецького слова, що означає "нитку", в основі такого вибору назви лежить нітеподобний вид хромосом при їх конденсації під час поділу ядра - цей процес відбувається і при мітозі, і при мейозі.) Поведінка хромосом під час мейозу, коли відбувається редукція їх числа, виявилося складнішим, ніж припускали раніше. Тому найважливіші особливості мейотичного поділу вдалося встановити тільки до початку 30-х років в результаті величезного числа ретельних досліджень, що об'єднали цитологію і генетику.

При першому поділі мейозу кожна дочірня клітина успадковує дві копії одного з двох гомологів і тому містить диплоидное кількість ДНК.

Розвиток і зростання живих організмів неможливий без процесу поділу клітин. У природі існує кілька видів і способів розподілу. У даній статті ми коротко і зрозуміло розповімо про митозе і мейозі, роз'яснимо основне значення цих процесів, познайомимо з тим, чим відрізняються вони, а чому схожі.

мітоз

Процес непрямого поділу, або мітоз, найчастіше зустрічається в природі. На ньому грунтується розподіл всіх існуючих нестатевих клітин, а саме м'язових, нервових, епітеліальних і інших.

Складається мітоз з чотирьох фаз: профази, метафази, анафази і телофази. Основна роль даного процесу - рівномірний розподіл генетичного коду від батьківської клітини до двох дочірнім. При цьому клітини нового покоління один до одного схожі з материнськими.

Мал. 1. Схема мітозу

Час між процесами поділу називаються інтерфазою . Найчастіше интерфаза набагато довше мітозу. Для цього періоду характерні:

• синтез білка і молекули АТФ в клітці;
• подвоєння хромосом і утворення двох сестринських хроматид;
• збільшення числа органоїдів в цитоплазмі.

мейоз

Розподіл статевих клітин називається мейозом, воно супроводжується зменшенням числа хромосом удвічі. Особливість даного процесу полягає в тому, що проходить він в два етапи, які безперервно слідують один за одним.

ТОП-4 статтіякі читають разом з цією

Интерфаза між двома етапами поділу мейозу настільки короткочасна, що практично непомітна.

Мал. 2. Схема мейозу

Біологічним значенням мейозу є утворення чистих гамет, які містять гаплоїдний, іншими словами одинарний, набір хромосом. Диплоидное відновлюється після запліднення, тобто злиття материнської та батьківської клітини. В результаті злиття двох гамет утворюється зигота з повним набором хромосом.

Зменшення числа хромосом при мейозі дуже важливо, тому що в противному випадку при кожному діленні число хромосом збільшувалося б. Завдяки редукційний розподіл підтримується постійне число хромосом.

Порівняльна характеристика

Відмінність мітозу і мейозу полягає в тривалості фаз і відбуваються в них процесах. Нижче пропонуємо вам таблицю «Мітоз і мейоз», де вказані основні відмінності двох способів розподілу. Фази мейозу такі ж, як і у мітозу. Детальніше дізнатися про подібності і розходження двох процесів ви зможете в порівняльній характеристиці.

Мал. 3. Порівняльна схема мітозу і мейозу

Що ми дізналися?

У природі поділ клітин відрізняється в залежності від їх призначення. Так, наприклад, нестатеві клітини діляться шляхом мітозу, а статеві - мейозу. Ці процеси мають схожі схеми поділу на деяких етапах. Головною відмінністю є наявність числа хромосом у утвореного нового покоління клітин. Так при мітозі у новоствореного покоління диплоїдний набір, а при мейозі гаплоїдний набір хромосом. Час протікання фаз розподілу також відрізняються. Величезну роль в життєдіяльності організмів відіграють обидва способи поділу. Без мітозу не проходить жодне оновлення старих клітин, репродукція тканин і органів. Мейоз допомагає підтримувати постійну кількість хромосом в новоствореному організмі при розмноженні.

Тест по темі

оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.5. Всього отримано оцінок: 5351.