В чем заключается мейоз

Мейоз кратко и понятно

Мейоз – осуществляется в клетках организмов, размножающихся половым путем.

Биологический смысл явления определяется новым набором признаков у потомков.

В данной работе рассмотрим сущность этого процесса и для наглядности представим его на рисунке, посмотрим последовательность и продолжительность деления половых клеток, а так же узнаем, в чем сходство и отличие митоза и мейоза.

Что такое мейоз

Процесс, сопровождающийся образованием четырех клеток с одинарным хромосомным набором из одной исходной.

Генетическая информация каждой новообразованной соответствует половине набора соматической клетки.

Фазы мейоза

Мейотичекое деление включает два этапа, состоящие из четырех фаз каждое.

Первое деление

Включает профазу I, метафазу I, анафазу I и телофазу I.

Профаза I

На данном этапе образуются две клетки с половинным набором генетической информации. Профаза первого деления включает несколько стадий. Ей предшествует предмейотическая интерфаза, во время которой идет репликация ДНК.

Затем происходит конденсация, образование длинных тонких нитей с протеиновой осью во время лептотены. Данная нить прикрепляется к мембране ядра с помощью концевых расширений – прикрепительных дисков. Половинки удвоенных хромосом (хроматиды) еще не различимы. При исследовании имеют вид монолитных структур.

Далее наступает стадия зиготены. Гомологи сливаются с образованием бивалентов, число которых соответствует одинарному числу хромосом. Процесс конъюгации (соединения) осуществляется между парными, сходными в генетическом и морфологическом аспекте. Причем взаимодействие начинается с концов, распространяясь вдоль тел хромосом. Комплекс из гомологов, связанных белковым компонентом – бивалент или тетрада.

Спирализация происходит во время стадии толстых нитей – пахитены. Здесь уже удвоение ДНК выполнено полностью, начинается кроссинговер. Это обмен участками гомологов. В результате формируются сцепленные гены с новой генетической информацией. Параллельно протекает транскрипция. Плотные участки ДНК – хромомеры активируются, что приводит к изменению структуры хромосом по типу «ламповых щеток».

Гомологичные хромосомы конденсируются, укорачиваются, расходятся (исключая точки соединения хиазмы). Это стадия в биологии диплотена или диктиотена. Хромосомы на данном этапе богаты РНК, которая синтезируется на этих же участках. По свойствам последняя близка к информационной.

Наконец, биваленты расходятся к периферии ядра. Последние укорачиваются, теряют ядрышки, становятся компактными, не связанными с ядерной оболочкой. Это процесс носит название диакинеза (перехода к делению клетки).

Метафаза I

Далее биваленты перемещаются к центральной оси клетки. От каждой центромеры отходят веретена деления, каждая центромера равноудалена от обоих полюсов. Небольшие по амплитуде движения нитей удерживают их в данном положении.

Анафаза I

Хромосомы, построенные из двух хроматид, расходятся. Происходит перекомбинация с уменьшением генетического разнообразия (в связи с отсутствием в наборе генов, расположенных в локусах (участках) гомологов).

Телофаза I

Суть фазы состоит в расхождении хроматид с их центромерами к противоположным участкам клетки. В животной клетке происходит цитоплазматическое деление, в растительной – образование клеточной стенки.

Второе деление

После интерфазы первого деления клетка готова ко второму этапу.

Профаза II

Чем длиннее телофаза, тем короче длительность профазы. Хроматиды выстраиваются вдоль клетки, образуя своими осями прямой угол относительно нитей первого мейотического деления. В эту стадию они укорачиваются и утолщаются, ядрышки подвергаются распаду.

Метафаза II

Центромеры вновь расположены в экваториальной плоскости.

Анафаза II

Хроматиды отделяются друг от друга, перемещаясь к полюсам. Теперь они носят название хромосом.

Телофаза II

Деспирализация, растяжение образованных хромосом, исчезновение веретена деления, удвоение центриолей. Гаплоидное ядро окружается ядерной мембраной. Формируются четыре новые клетки.

Таблица сравнения митоза и мейоза

Кратко и понятно особенности и отличия представлены в таблице.

Представленные данные – схема отличий, а сходства сводятся к одинаковым фазам, редупликации ДНК и спирализации перед началом клеточного цикла.

Биологическое значение мейоза

Какова же роль мейоза:

Заключение

Мейоз сложный биологический процесс, в ходе которого образуются четыре клетки, с новыми признаками, полученными в результате кроссинговера.

Источник

Биология. 11 класс

§ 18. Мейоз

Мейоз — особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются четыре дочерние с уменьшенным в 2 раза набором хромосом. Если в мейоз вступает диплоидная клетка (2n4c), то образуются четыре гаплоидные клетки (1n1c). Клетки с гаплоидным набором хромосом не способны делиться мейозом.

Мейоз представляет собой два последовательных деления — мейоз I и мейоз II. Важно отметить, что репликация ДНК предшествует только первому мейотическому делению. Между мейозом I и мейозом II удвоения ДНК не происходит. Каждое из двух делений обычно включает профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Рассмотрим процесс мейотического деления диплоидной клетки. Первое деление мейоза осуществляется следующим образом (табл. 18.1)

Таблица 18.1. Первое деление мейоза (мейоз I)

Схема

Фаза и процессы, происходящие в ней

Гомологичные хромосомы попарно сближаются и соединяются друг с другом *сначала в нескольких участках, а затем по всей своей длине*. Этот процесс называется конъюгацией гомологичных хромосом, *а образовавшиеся хромосомные пары — бивалентами. В ходе конъюгации хромосомы тесно соприкасаются. В некоторых точках соприкосновения, называемых хиазмами, вследствие разрыва и последующего воссоединения молекул ДНК,* между хроматидами гомологичных хромосом может происходить обмен соответствующими участками — кроссингóвер. *Далее гомологичные хромосомы в составе каждого бивалента начинают отталкиваться друг от друга и в результате остаются связанными только в областях хиазм.*

Метафаза I. Завершается формирование веретена деления. Спирализация хромосом достигает максимума. * Биваленты * располагаются в центральной части клетки, *образуя метафазную пластинку. Каждый бивалент ориентирован таким образом, что центромеры гомологичных хромосом находятся по разные стороны от экваториальной плоскости клетки, на одинаковом расстоянии от нее.* При этом нити веретена деления, идущие от противоположных полюсов клетки, прикреплены к центромерам разных гомологичных хромосом. Таким образом, в составе каждого *бивалента* одна из хромосом оказывается связанной с одним полюсом клетки, а другая — с противоположным

Телофаза I. Веретено деления разрушается. Происходит деспирализация хромосом и формирование двух ядер. Далее клетка разделяется на две дочерние. Они имеют гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома состоит из двух хроматид (1n2c)

Промежуток времени между первым и вторым делениями мейоза обычно очень короткий. В этот период, как уже отмечалось, не осуществляется репликация ДНК. Каждая из двух клеток, образовавшихся в результате мейоза I, вступает в мейоз II. Это деление протекает аналогично митозу (табл. 18.2).

*У некоторых организмов перерыв между мейозом I и мейозом II — так называемый интеркинез вообще отсутствует. При этом клетки, завершившие телофазу I, сразу же переходят в профазу II. Более того, могут выпадать и эти фазы. Так, у большинства растений, клетки, делящиеся мейозом, после окончания анафазы I вступают непосредственно в метафазу II. В этом случае переход от первого мейотического деления ко второму не сопровождается деспирализацией хромосом, формированием двух ядер и разделением материнской клетки на две дочерние.*

Таблица 18.2. Второе деление мейоза (мейоз II)

Схема

Фаза и процессы, происходящие в ней

Профаза II. В результате спирализации хроматина формируются двухроматидные хромосомы (набор 1n2c). В это же время начинается образование веретена деления. После распада ядерной оболочки отдельные хромосомы беспорядочно располагаются в гиалоплазме

Анафаза II. Происходит разделение центромер. Сестринские хроматиды (теперь уже дочерние хромосомы ) растягиваются к разным полюсам клетки. В конце анафазы II набор хромосом и хроматид у каждого полюса составляет 1n1c

Телофаза II. Хромосомы деспирализуются, формируются ядра, и происходит разделение клеток. При этом образуются четыре дочерние клетки, имеющие набор 1n1c

Таким образом, в результате первого деления мейоза исходная материнская клетка (2n4c) разделилась на две дочерние, имеющие гаплоидный набор хромосом. *Следовательно, в мейозе I произошла редукция (уменьшение) числа хромосом в 2 раза. Поэтому первое деление называют редукционным. В образовавшихся гаплоидных клетках каждая хромосома представлена двумя хроматидами (1n2c).

В результате второго деления, протекающего по типу митоза, набор хромосом (1n) не изменяется. Это деление мейоза называется эквационным (от лат. aequatio — уравнивание). Эквационное деление, в отличие от редукционного, сопровождается расхождением сестринских хроматид. Поэтому итогом второго деления является образование четырех гаплоидных клеток с однохроматидными хромосомами (1n1c).*

*Как и в случае митоза, правильное протекание мейоза может быть нарушено действием определенных внешних или внутриклеточных факторов. Последствия таких воздействий могут быть разными, вплоть до образования нежизнеспособных дочерних клеток. Наиболее часто встречающейся патологией мейоза является нерасхождение хромосом в анафазе I. Оно происходит вследствие нарушения разделения бивалентов и выражается в том, что обе гомологичные хромосомы перемещаются к одному из полюсов клетки. Нерасхождение может наблюдаться и на стадии анафазы II. При этом к одному и тому же полюсу отходят две сестринские хроматиды (дочерние хромосомы ). Как в первом, так и во втором случае результатом нерасхождения хромосом является образование генетически неравноценных клеток. В одних клетках наблюдается избыток хромосом (1n + 1), а в других — недостаток (1n — 1).*

Биологическое значение мейоза. У животных и человека путем мейоза образуются гаметы — гаплоидные половые клетки. В результате последу ющего оплодотворения формируется зигота с двойным набором хромосом, из которой развивается новый организм. Он является диплоидным, как и его родители, а значит, сохраняет свойственный данному виду организмов кариотип. Без мейоза, приводящего к уменьшению набора хромосом в 2 раза, половое размножение сопровождалось бы удвоением числа хромосом в каждом новом поколении. У растений, многих водорослей и грибов мейоз приводит к формированию спор, с помощью которых осуществляется бесполое размножение.

Источник

В чем заключается сущность мейоза? Краткое описание фаз

Всем известно, что при половом способе размножения новый организм возникает в результате слияния двух гамет (половых клеток). Гаметогенез, или образование генеративных клеток, и происходит при помощи специфического деления, которое называется мейозом. В чем заключается сущность этого процесса, каковы его этапы, расскажем в данной статье.

Немного общих знаний

Для большинства разнополых организмов на нашей планете характерно размножение половым путем. При этом гаметы имеют половинный хромосомный набор, который называется гаплоидным (n). В результате слияния гамет образуется зигота, у которой восстанавливается диплоидность, и набор хромосом обозначается 2n, в чем и заключается сущность мейоза (кратко).

Вам будет интересно: Голографическая пирамида в домашних условиях

К примеру, у дрозофилы (плодовой мушки) всего 4 хромосомы – это диплоидный набор. Гаметы же у нее в ядре имеют только 2 хромосомы. У человека в каждой клетке в ядре имеется 46 хромосом, а в гаметах (яйцеклетке и сперматозоиде) – по 23.

Хромосомы и хроматиды

Вам будет интересно: Знаки препинания при обособленных определениях: правила и примеры упражнений

Для понимания последующего материала важно понимать различие между этими двумя понятиями.

Хромосомами (используется обозначение n) называются носители генетического материала, а попросту это молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), многократно спирализированные и находящиеся в ядре клеток эукариотических (имеющих ядро с мембранной оболочкой) организмов. В том виде, в котором мы привыкли их видеть в учебниках и справочниках (на фото выше показаны хромосомы человека), они становятся заметны только в период интерфазы, перед делением клетки, когда они уже удвоились.

А вот хроматиды (обозначаются с) – это как раз и есть структурная часть хромосомы, которая уже прошла процесс репликации (удвоения) в интерфазе перед делением клетки. Хроматида – это одна из двух копий ДНК, которые соединены в этот момент специальной перетяжкой (центромерой).

Пока две хроматиды связаны центромерой, их называют сестринскими. И только в ходе полового деления клеток (мейоза) они разделяются и представляют собой самостоятельные единицы наследственного материала, а если между ними произошел кроссинговер (о чем позже) то они претерпели изменения в последовательности генов.

Вам будет интересно: Знаки препинания при обособленных определениях: правила и примеры упражнений

Как раз мейоз и обеспечивает такой набор в гаметах.

Особенное деление клеток

Специфическое деление с образованием половых клеток – мейоз (от греческого слова μείωσις, что означает уменьшение) – это совокупность двух последовательных делений клетки, в результате которых ядро делится дважды, а хромосомы только раз. Благодаря этому и происходит уменьшение (редукция) хромосомного набора в гаметах в два раза, что при их слиянии восстанавливает диплоидность зиготы. Это и есть его биологическое значение.

Мейоз (его фазы) у всех живых организмов происходит по одинаковой схеме:

Первое мейотичное деление

В период подготовки клетки к делению (интерфазы) в ядре происходит удвоение количества хромосом (их становится 4 n), что характерно для клеток, которые делятся простым делением (митоз). В клетках предшественницах гамет (у человека – сперматоцитов и ооцитов) в интерфазе такого удвоения не происходит, и к мейозу клетка приступает с набором хромосом 2n и проходит следующие этапы:

Образовавшиеся клетки вступают в интерфазу, которая либо очень короткая, либо вообще отсутствует.

Второе мейотическое деление

Мейоз II имеет те же фазы:

При этом делении количество хромосом не изменяется, но каждая из них состоит только их одной хроматиды (структурной единицы). Вот в чем заключается сущность мейоза II. Образуются клетки с гаплоидным набором хромосом в каждой (n).

Биологическое значение мейоза

В чем заключается оно, уже стало понятно:

Что такое кроссинговер

Вернемся к профазе I мейоза. Именно в этот момент, когда гомологичные хромосомы сблизились и почти слиплись, может произойти обмен между ними любым участком. Именно этот обмен и называется кроссинговером, что в буквальном переводе с английского (crossing over) обозначает пересечение или перекрест.

Проще говоря, один участок хромосомы может поменяться местами с таким же участком другой хромосомы из одной пары. Этот механизм обеспечивает рекомбинативную генетическую изменчивость организмов. Перетасовка генов приводит к увеличению биоразнообразия внутри одного вида.

Жизненный цикл и мейоз

В зависимости от того, на какой стадии жизненного цикла происходит мейоз, в биологии выделяют три его типа:

Подведем итог

Школьники знакомятся с тем, в чем заключается сущность мейоза, в 6 классе при изучении простейших, водорослей, и переходя к изучению биологии растений. Это ключевое понятие общей биологии и механизмов образования половых клеток (гамет) позволяет понять общность всего живого на нашей планете, разобраться в различных жизненных циклах растений и животных.

Изучение механизмов различного деления клеток позволяет понять уникальность и целесообразность законов природы, которые сформировались на протяжении миллиардов лет эволюции на одной-единственной планете Солнечной системы. И нам повезло родиться именно на ней.

Источник

Мейоз

Из Википедии — свободной энциклопедии

Мейо́з (от др.-греч. μείωσις — «уменьшение»), или редукционное деление — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). В результате мейоза образуются гаметы (у животных), споры (у грибов и растений) и другие зародышевые клетки (например, агаметы у фораминифер).

С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках). Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счете, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет (основным средством борьбы с этой проблемой является применение полиплоидных хромосомных наборов, поскольку в данном случае каждая хромосома конъюгирует с соответствующей хромосомой своего набора). Определённые ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные перестройки (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).

Источник

История открытия: В 1883 г. при изучении гаметогенеза и оплодотворения у червей была выявлена закономерность: в яйцеклетках и сперматозоидах содержится в 2 раза меньше хромосом, чем в зиготе. Детальное изучение гаметогенеза привело к открытию нового типа деления клетки, связанного с уменьшением количества хромосом в гаметах по сравнению с материнским организмом. Определение основных закономерностей мейоза в биологии заняло около 50 лет.

Фазы кратко

Деление проходит в 2 последовательных этапа, которые принято называть мейоз I (или первое деление мейоза) и мейоз II (или второе деление мейоза). Между ними есть короткий период интеркинеза (укороченная интерфаза). Каждый этап состоит из 4 фаз, основные процессы которых представлены на следующей схеме мейоза кратко и понятно:

Во время такого деления происходят постоянные перестройки ядерных структур и цитоплазмы, конденсация и деконденсация ДНК, образование и распад белковых комплексов. Схематично представлен мейоз в такой таблице по фазам:

Первый этап

В мейоз вступают определённые соматические клетки после интерфазы. У каждой из них диплоидный набор хромосом. Присутствуют гомологичные пары хромосом, которые несут одинаковые гены, но в разных вариациях, например, кодирующие группы крови А и В. Каждая из гомологичных хромосом состоит из 2 хроматид, в которых гены представлены в одинаковых вариациях.

В результате мейоза образуются клетки с гаплоидным геномом. Каждая из них содержит по одной хроматиде из каждой тетрады и по одной вариации каждого гена. Производство гамет с разными генетическими признаками имеет значение для выживания популяции.

Профаза I

Первый этап самый сложный, поскольку отвечает за перераспределение генетического материала. У человека его продолжительность составляет 22,5 суток. В этой фазе происходит кроссинговер – спаренные хромосомы обмениваются короткими последовательностями ДНК, гомологичными участками. Эта фаза состоит из 5 этапов:

Метафаза I

В профазе к делению готовится генетический материал, в метафазе – другие клеточные структуры. Ядро лишено оболочки, биваленты располагаются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. К каждой хромосоме прикреплено веретено деления.

Анафаза I

При участии веретена деления к полюсам клетки подтягивается по одной хромосоме из каждой тетрады. В клетке сформированы два гаплоидных генома – у каждого из двух полюсов. Но клетку продолжают считать диплоидной до разделения цитоплазмы.

Телофаза I

Второе деление

Второе деление происходит после короткой паузы – интеркинеза. В отличие от интерфазы, характерной для митоза, в интеркинезе не происходит удвоения генетического материала. Во второе деление вступают две клетки с гаплоидными геномами.

Профаза II

В клетках разрушаются ядерные структуры: мембраны и ядрышки. Хромосомы уплотняются, конденсируются. Экватор клетки теперь перпендикулярен экватору в первом делении. Центриоли передвигаются к противоположным полюсам, выстраивается веретено деления.

Метафаза II

Хромосомы упорядоченно размещаются в экваториальной плоскости. Метафазные пластинки на двух этапах мейоза взаимно перпендикулярны. Веретено деления связывает центриоли и хроматиды.

Анафаза II

К противоположным полюсам клетки расходится по одной дочерней хроматиде из каждой хромосомы. В делящейся клетке формируется 2 редуцированных генетических набора, но клетку считают гаплоидной до полного разделения цитоплазмы.

Телофаза II

Заканчивается редукционное деление. Заново формируются ядерные мембраны, разделяется цитоплазма. Из 2 клеток с гаплоидным геномом образуются 4 гаметы, где по-разному скомбинированы генетические признаки. При гаметогенезе у мужчин цитоплазма делится поровну между 4 сперматозоидами.

При гаметогенезе у женщин основная масса цитоплазмы отходит к яйцеклетке, большую часть трех остальных клеток занимает ядро. Эти клетки называют полярными тельцами.

Типы мейоза

В жизненном цикле эукариотических организмов мейоз может занимать разное положение. В зависимости от этого выделяют 3 типа мейоза:

Существуют и модификации мейоза. Например, для лягушки съедобной характерна такая особенность, как полуклональное размножение. Каждая особь имеет диплоидный набор хромосом, получая от каждого из родителей по гаплоидному набору. Перед мейозом один из родительских наборов удаляется, а второй – удваивается. Гаметы получают набор хромосом, полностью идентичный таковому одного из родителей особи. В профазу 1 мейоза рекомбинации не происходит, поскольку перед вступлением в деление клетки несут только по одной вариации каждого гена.

В процессе мейоза происходит образование гамет с редуцированными геномами и разными генетическими наборами. У диплоидных организмов образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом.

Это необходимо для того, чтобы после оплодотворения у зиготы снова восстановился диплоидный генетический набор. Кроссинговер обеспечивает формирование гамет с разнообразными генотипами, что способствует выживанию популяции.

Источник