Мейоз и его биологическое значение

- непрямое деление клетки, при котором из одной диплоидной материнской клетки образуется 4 гаплоидные дочерние клетки, генетический материал которых отличен от генетического материала материнской клетки.

Включает 2 деления:

1. Редукционное (2n4c→1n2c) – вдвое уменьшается число хромосом.

2. Эквационное (1n2c→1n1c) – число хромосом уравнивается с числом ДНК (хроматид).

Редукционное деление

Включает 4 фазы:

Профаза I

Включает 5 стадий:

Лептотена – ДНК спирализуется и становятся видны хромосомы в виде тонких нитей.

Зиготена – происходит коньюгация – сближение и соединение между собой гомологичных хромосом (гомологичные хромосомы – хромосомы одинаковые по форме, размерам и расположению генов). В результате образуются биваленты (тетрады). Каждый бивалент состоит из 2 гомологичных хромосом (4 хроматид (ДНК).

Пахитена – происходит кроссинговер – обмен участками между гомологичными хромосомами.

Диплотена – хромосомы в бивалентах немного отталкиваются друг от друга. Становятся видны места перекреста – хиазмы.

Диакинез – хромосомы остаются в бивалентах, но полностью обособляются друг от друга. Ядерная оболочка распадается, ядрышко исчезает, центриоли расходятся к разным полюсам. Между ними начинают формироваться нити веретена деления.

В клетке 2n4c.

Метафаза I

Биваленты выстраиваются по экватору клетки. К центромерам хромосом прикрепляются нити веретена деления. В клетке 2n4c.

Анафаза I

Разделения центромеры не происходит. Из каждого бивалента одна двухроматидная хромосома идет к одному полюсу, другая к другому. Закон независимого расхождения гомологичных хромосом: в каждой паре гомологичных хромосом расхождение хромосом происходит независимо от других пар. У полюсов становится по 1n2c, а в целом в клетке 2n4c.

Телофаза I

ДНК деспирализуется. Хромосомы становятся не видны. Вокруг них образуется ядерная оболочка, внутри ядра формируется ядрышко. Затем происходит цитокинез (цитотомия) – разделение цитоплазмы, и образуются 2 клетки с набором 1n2с.

 

Между 1 и 2 делениями мейоза может быть небольшой период покоя – интеркинез. Однако в ходе него не происходит удвоения ДНК, так как каждая хромосома все еще состоит из 2 хроматид.

Эквационное деление (по сути это митоз)

Включает 4 фазы:

Профаза II

Днк спирализуется и становятся видны хромосомы. Ядерная оболочка распадается, ядрышко исчезает, центриоли расходятся к разным полюсам. Между ними начинают формироваться нити веретена деления. В клетке 1n2c.

Метафаза II

Двухроматидные хромосомы выстраиваются в области экватора, образуя материнскую звезду. К центромерам хромосом прикрепляются нити веретена деления. В клетке 1n2c.

Анафаза II

Происходит разделение центромеры. Каждая хромосома распадается на две хроматиды, которые становятся сестринскими хромосомами. Хроматиды (сестринские хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки. У полюсов становится по 1n1c, а в целом в клетке 2n2c.

Телофаза II

ДНК деспирализуется (раскручивается). Хромосомы становятся не видны. Вокруг них образуется ядерная оболочка, внутри ядра формируется ядрышко. Затем происходит цитокинез (цитотомия) – разделение цитоплазмы, и образуются 2 клетки с набором 1n1с.

 

Значение мейоза:

1. Делает возможным половое размножение, обеспечивая гаплоидность гамет.

2. Увеличивает генетическое разнообразие потомства, что повышает выживаемость в изменяющихся условиях среды обитания.

Задания для закрепления изучаемого материала

А. Вставьте необходимое по смыслу слово:

1. Первое деление мейоза, в ходе которого число хромосом уменьшается в 2 раза, называется ….

2. Стадия профазы I мейоза, в ходе которой происходит коньюгация, называется ….

3. Процесс сближения гомологичных хромосом, в ходе которого образуются биваленты, называется ….

4. Хромосомы, одинаковые по форме, размерам и расположению генов, называются ….

5. Обмен участками между гомологичными хромосомами называется ….

6. В стадию диплотены профазы I мейоза становятся видны места перекреста - ….

7. Кроссинговер происходит на стадии … профазы I мейоза.

8. В ходе анафазы I мейоза к полюсам клетки расходятся ….

9. В ходе анафазы II мейоза к полюсам клетки расходятся ….

10. Биваленты выстраиваются в области экватора на стадии … мейоза.

 

Б. Какие стадии мейоза изображены на рис.1-8?

В. Как вы понимаете слова и словосочетания? Задайте по два вопроса к каждому понятию (словосочетанию).

Коньюгация, кроссинговер, редукционное деление, эквационное деление, гомологичные хромосомы, биваленты, тетрады.

 

Рис.4

Г. Тесты для самоконтроля:

1. В ходе мейоза из одной диплоидной клетки образуется:

а) четыре гаплоидные клетки;

б) четыре диплоидные клетки;

в) 2 гаплоидные клетки;

г) 2 диплоидные клетки.

2. Деление мейоза, в ходе которого количество хромосом уменьшается в 2 раза, называется:

а) эквационным;

б) редукционным;

в) уравнительным;

г) нетипичным.

3. Процесс сближения гомологичных хромосом называется:

а) кроссинговер;

б) коньюгация;

в) репликация;

г) транскрипция.

4. В процессе мейоза биваленты образуются на стадии:

а) лептотены;

б) зиготены;

в) пахитены;

г) диплотены.

5. В процессе мейоза кроссинговер происходит на стадии:

а) лептотены;

б) зиготены;

в) пахитены;

г) диплотены.

6. Процесс обмена участками между гомологичными хромосомами называется:

а) кроссинговер;

б) транслокация

в) коньюгация;

г) трансдукция.

7. Независимое расхождение гомологичных хромосом в процессе мейоза происходит на стадии:

а) метафазы I;

б) анафазы I;

в) метафазы II;

г) анафазы II.

8. Биваленты располагаются в области экватора на стадии:

а) метафазы I;

б) анафазы I;

в) метафазы II;

г) телофазы II.

9. В процессе мейоза хромадиды к полюсам клетки расходятся на стадии:

а) метафазы I;

б) анафазы I;

в) метафазы II;

г) анафазы II.

10. В процессе мейоза ядерная оболочка распадается и ядрышко исчезает на стадии:

а) профазы I;

б) анафазы I;

в) метафазы II;

г) телофазы II.

 

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки - период жизни клетки с момента ее образования в ходе деления до последующего деления или смерти.

Клеточный цикл складывается из митоза и периода между делениями – интерфазы.

В интерфазе выделяют 3 периода:

1. G₁ (постмитотический или пресинтетический):

Происходит активный синтез белков, жиров, углеводов, число органоидов увеличивается до числа, характерного для зрелой клетки.

Также происходит синтез особых «запускающих» белков. Если их концентрация достигает особого порогового значения – «точки рестрикции» (точки «R»), клетка разрешается продолжить жизненный цикл и перейти в следующий синтетический период.

Начинается активная подготовка к синтетическому периоду: синтезируются нуклеотиды и ферменты, необходимые для репликации ДНК.

Если концентрация запускающих белков не достигает точки «R», то клетка переходит в период G₀ – период покоя. Есть три причины, по которым клетка может не достигнуть точки рестрикции:

а) в ДНК клетки обнаружены серьезные поломки, которые необходимо исправить (процесс исправления ошибок в ДНК называется репарацией);

б) неблагоприятное воздействие внешней среды;

в) клетка переходит к дифференцировке, приобретает характерные черты специализации, определенное время выполняет свои функции и затем умирает.

2) S- период (синтетический период). Происходит процесс репликации ДНК. Идет активный синтез белков-гистонов, необходимых для упаковки дочерних ДНК. Начинается удвоение центриолей.

3) G₂- период ( премитотический, постсинтетический). Клетка готовиться к предстоящему митозу, идет накопление АТФ и синтез белка тубулина, необходимых для построения микротрубочек веретена деления.