какие клетки делятся с помощью мейоза

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Бинарное деление надвое

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Мейоз — понятие, последовательность и особенности протекания процессов

Мейоз – это биологический процесс, в результате которого из одной соматической клетки образуются 4 гаметы с различными комбинациями генов и редуцированными хромосомными наборами. Без этого невозможно половое размножение многоклеточных организмов.

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

Цитоплазма клетки делится на 2 части. У растений — путём достраивания поперечной клеточной стенки, у животных цитоплазматическая мембрана инвагинируется и перешнуровывается. Формируются ядра. Образуется 2 клетки с неудвоенным набором хромосом, состоящих из 2 хроматид. Эти клетки имеют только по одной вариации каждого гена.

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.

Как происходит редукция генетического набора, хорошо иллюстрирует таблица с рисунками мейоза по фазам, где с — количество хроматид, а n — количество хромосом:

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

Особенности и стадии мейоза: определение процесса, первое и второе мейотическое деление, значение мейоза

Особенности и фазы мейоза

Определение мейоза

Мейоз — это форма ядерного деления, при которой происходит уменьшение числа хромосом с диплоидного (2n) до гаплоидного (n).

Исходя из определения мейоза, такое деление сопровождается однократным удвоением хромосом, то есть, репликацией ДНК как при митозе, которое происходит в родительской клетке. Затем идут два цикла клеточных и ядерных делений — первое и второе деление мейоза.

Важно отметить, что второе деление следует непосредственно после первого, при этом синтеза ДНК в промежутке между делениями не происходит. Это значит, что между двумя делениями нет интерфазы.

Мейоз у животных происходит, когда образуются спермии и яйцеклетки (гаметогенез).

Мейоз сопровождается редукцией хромосомного набора, в результате чего из каждой пары материнской клетки одна хромосома передается каждой гаплоидной гамете или споре. При последующем слиянии гамет (оплодотворении) новый организм опять получает диплоидный набор хромосом. Это гарантирует стабильность кариотипа организма конкретного вида на протяжении поколений.

В ходе мейоза два деления происходят быстро и одно за другим. Сначала осуществляется репликация или удвоение каждой хромосомы. Две образованные в итоге копии некоторое время остаются соединенными при помощи центромеры. Из этого следует, что в каждом начинающем мейотически делиться ядре есть эквивалент четырех наборов гомологических хромосом (4с). Поэтому для образования ядра гамет с гаплоидным (одинарным) набором хромосом нужны два ядерных деления.

Остановимся на каждой фазе мейоза подробнее.

Первое деление мейоза

Первая стадия мейоза — первое деление.

Результатом первого мейотического деления (это редукционное деление) являются гаплоидные клетки (n), образованные из диплоидных клеток (2n).

Этот этап начинается с профазы I. Если кратко, то мейоз, как и митоз, на этой фазе предполагает упаковывание наследственного материала — происходит спирализация хромосом. Одновременно с этим происходит конъюгация: наблюдается сближение гомологическим (парных) хромосом одинаковыми участками. Результатом конъюгации является образование пар хромосом — бивалентов. Все вошедшие в мейоз хромосомы состоят из двух хроматид и обладает удвоенным наследственным материалом. По этой причине бивалент состоит из 4 нитей.

Находясь в конъюгированном состоянии, хромосомы подвержены дальнейшей спирализации. Происходит переплетение и перекрещивание отдельных хроматид гомологических хромосом. Позже гомологические хромосомы отталкиваются и частично расходятся, в связи с чем встречается разрыв в местах переплетения хроматид. Когда эти разрывы восстанавливаются, хроматиды гомологических хромосом обмениваются соответствующими участками.

В итоге хромосома, которая перешла к новому организму от родителя, включает часть материнской хромосомы. И наоборот.

Процесс перекрещивания гомологических хромосом с последующим обменом участками хроматид — это кроссинговер.

Измененные в результате кроссинговера хромосомы (обладающие другими объединениями генов) расходятся.

Кроссинговер — закономерный процесс, в результате которого каждый раз происходит обмен разными по размеру участками, что обеспечивает эффективную рекомбинацию материала хромосом гамет.

Далее наступает метафаза I. На этом этапе мейоза завершается формирование веретена деления. Нити этого веретена закрепляются за центромеры хромосом. Последние, в свою очередь, таким образом соединены в биваленты, что от каждой центромеры отходит только одна нить — к одному из полюсов клетки. Как результат — биваленты располагаются по экватору веретена деления за счет связанных с центромерами гомологических хромосом нитей.

Затем следует анафаза I. На этой стадии мейоза происходит рассоединение хромосом и расхождение их к полюсам клетки.

В процессе анафазы к каждому полюсу отходит одинарный набор хромосом — он состоит из двух хроматид.

Телофаза I связана с образованием возле полюсов веретена одинарного (гаплоидного) набора хромосом. В нем каждый вид представлен не парой, а только одной хромосомой — она состоит из двух хроматид. Телофаза по длительности короткая, но за это время происходит возобновление оболочки ядра и деление материнской клетки на две дочерние.

Так за счет образования бивалентов при конъюгации гомологических хромосом в профазе I мейоза обеспечиваются условия для последующей редукции числа хромосом. Осуществляется формирование гаплоидного набора в гаметах — благодаря ему происходит расхождение в анафазе I гомологических хромосом, ранее соединенных в биваленты, а не хроматид, как во время митоза.

Второе мейотическое деление

Как уже упоминалось, второе мейотическое деление следует непосредственно за первым и похоже на обычный митоз — иногда этот процесс называют митозом мейоза. Но отличие заключается в том, что делящиеся клетки содержат гаплоидный набор хромосом.

Теперь о второй фазе мейоза кратко:

Значение мейоза

Теперь о значении мейоза кратко.

Редукционное деление регулирует постоянное увеличение количество хромосом в ходе слияния гамет. Без этого в процессе полового размножения происходило бы удваивание числа хромосом из поколения в поколение.

Мейоз — процесс, поддерживающий постоянное количество хромосом в клетках всех поколений каждого вида растений, животных, грибов и протистов.

Также мейоз важен потому, что, благодаря ему обеспечивается большое разнообразие генетического состава гамет. Это возможно благодаря кроссинговеру и различному объединению материнских и отцовских хромосом при их расхождении в анафазе I мейоза. Все это способствует разнообразию и разнокачественности будущего потомства в ходе полового размножения.

Также мейоз обеспечивает постоянство кариотипа в ряду поколений данного вида организмов и большое разнообразие в генетическом составе гамет и спор.

На этом материале можно проследить различия между митозом и мейозом в кратком виде.

Источник

МЕЙО́З

Том 19. Москва, 2011, стр. 608-609

Скопировать библиографическую ссылку:

МЕЙО́З (от греч. μείωσις – умень­ше­ние), спо­соб де­ле­ния кле­ток, при ко­то­ром про­ис­хо­дит умень­ше­ние (ре­дук­ция) чис­ла хро­мо­сом и пе­ре­ход кле­ток из ди­п­ло­ид­но­го со­стоя­ния (с двой­ным на­бо­ром хро­мо­сом) в га­п­ло­ид­ное (с оди­нар­ным на­бо­ром); обя­за­тель­ное ус­ло­вие фор­ми­ро­ва­ния по­ло­вых кле­ток. Ре­дук­ция чис­ла хро­мо­сом вдвое при М. со­став­ля­ет био­ло­гич. смысл это­го про­цес­са и оп­ре­де­ля­ет его важ­ную роль в ме­ха­низ­ме по­ло­во­го раз­мно­же­ния эу­ка­ри­от: раз­де­лён­ный в хо­де М. ге­не­тич. ма­те­ри­ал ро­ди­тель­ских кле­ток вновь объ­е­ди­ня­ет­ся в ре­зуль­та­те оп­ло­до­тво­ре­ния. Тем са­мым вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся пло­ид­ность и со­хра­ня­ет­ся по­сто­ян­ст­во чис­ла хро­мо­сом при сме­не по­ко­ле­ний. Впер­вые М. опи­сан у жи­вот­ных (1882) нем. ци­то­ло­гом В. Фле­мин­гом, у рас­те­ний – нем. бо­та­ни­ком Э. Страс­бур­ге­ром (1888). У раз­ных ор­га­низ­мов М. про­те­ка­ет на разл. эта­пах жиз­нен­но­го цик­ла. Напр., у мн. гри­бов и не­ко­то­рых во­до­рос­лей, в жиз­нен­ном цик­ле ко­то­рых пре­об­ла­да­ет га­п­ло­ид­ная фа­за, он про­ис­хо­дит сра­зу по­сле оп­ло­до­тво­ре­ния в зи­го­те ( зи­гот­ны й, или на­чаль­ный, М.). У го­ло­се­мен­ных и цвет­ко­вых рас­те­ний М. на­блю­да­ет­ся у ди­п­ло­ид­но­го по­ко­ле­ния (спо­ро­фи­та) в пе­ри­од об­ра­зо­ва­ния жен­ских и муж­ских спор ( спо­ро­вы й, или про­ме­жу­точ­ный, М.); про­рас­таю­щие га­п­ло­ид­ные спо­ры фор­ми­ру­ют га­п­ло­ид­ное по­ко­ле­ние – га­ме­то­фи­ты, про­ду­ци­рую­щие по­ло­вые клет­ки. У мно­го­кле­точ­ных жи­вот­ных, в т. ч. у че­ло­ве­ка, М. про­те­ка­ет в по­ло­вых же­ле­зах и со­про­во­ж­да­ет га­ме­то­ге­нез ( га­мет­ны й, или ко­неч­ный, М.).

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