Despre organismele vii se știe că respiră, se hrănesc, se reproduc și mor, aceasta este funcția lor biologică. Dar cum se întâmplă toate acestea? Datorită cărămizilor - celule care respira, se hrănesc, mor și se înmulțesc. Dar cum se întâmplă acest lucru?
Despre structura celulelor
Casa este realizată din cărămizi, blocuri sau bușteni. Deci corpul poate fi împărțit în unități elementare - celule. Toată varietatea ființelor vii constă din ele, diferența constă doar în numărul și tipurile lor. Acestea constau din mușchi, țesut osos, piele, toate organele interne - diferă atât de mult în ceea ce privește scopul lor. Dar, indiferent de ce funcții îndeplinește această sau acea celulă, toate sunt aranjate aproximativ în același mod. În primul rând, orice „cărămidă” are o cochilie și citoplasmă cu organite situate în ea. Unele celule nu au un nucleu, sunt numite procariote, dar toate organismele mai mult sau mai puțin dezvoltate constau din cele eucariote, având un nucleu în care sunt stocate informațiile genetice.
Organele situate în citoplasmă sunt diverse și interesante, îndeplinesc funcții importante. În celulele de origine animală, sunt izolate reticulul endoplasmatic, ribozomii, mitocondriile, complexul Golgi, centrioli, lizozomi și elemente motorii. Cu ajutorul acestora, au loc toate procesele care asigură funcționarea corpului.
Activitatea vitală a celulelor
După cum sa menționat deja, toate ființele vii se hrănesc, respiră, se înmulțesc și mor. Această afirmație este adevărată atât pentru organismele întregi, adică pentru oameni, animale, plante etc., cât și pentru celule. În mod surprinzător, fiecare cărămidă are propria viață. În detrimentul organelor sale, el primește și procesează substanțe nutritive, oxigen și îndepărtează orice exces din exterior. Citoplasma în sine și reticulul endoplasmatic îndeplinesc o funcție de transport, mitocondriile sunt responsabile, printre altele, de respirație, precum și de furnizarea de energie. Complexul Golgi se ocupă cu acumularea și îndepărtarea deșeurilor celulare. Restul organelor sunt, de asemenea, implicate în procese complexe. Și într-o anumită etapă proprie începe să se împartă, adică are loc procesul de reproducere. Merită luat în considerare mai detaliat.
Procesul de diviziune celulară
Reproducerea este una dintre etapele de dezvoltare a unui organism viu. Același lucru este valabil și pentru celule. La o anumită etapă ciclu de viață intră într-o stare când sunt gata de reproducere. pur și simplu se împart în două, alungindu-se și apoi formând o partiție. Acest proces este simplu și aproape complet studiat folosind exemplul bacteriilor în formă de tijă.
Cu totul este puțin mai complicat. Se reproduc la trei căi diferite care se numesc amitoza, mitoza și meioza. Fiecare dintre aceste căi are propriile sale caracteristici, este inerentă unui anumit tip de celule. Amitoza
este considerat cel mai simplu, se mai numește și divizare binară directă. Odată cu aceasta, are loc dublarea moleculei de ADN. Cu toate acestea, fusul de fisiune nu este format, deci această metodă este cea mai economică din punct de vedere energetic. Amitoza este observată la organismele unicelulare, în timp ce țesuturile multicelulare se înmulțesc cu alte mecanisme. Cu toate acestea, se observă uneori unde activitatea mitotică este redusă, de exemplu, în țesuturile mature.
Diviziunea directă este uneori identificată ca un tip de mitoză, dar unii oameni de știință o consideră un mecanism separat. Acest proces este rar chiar și în celulele vechi. În continuare, vom lua în considerare meioza și fazele acesteia, procesul de mitoză, precum și asemănările și diferențele dintre aceste metode. Comparativ cu diviziunea simplă, acestea sunt mai complexe și perfecte. Acest lucru este valabil mai ales pentru diviziunea de reducere, astfel încât caracteristicile fazelor meiozei vor fi cele mai detaliate.
Centriolii, organite speciale, situate de obicei lângă complexul Golgi, joacă un rol important în diviziunea celulară. Fiecare astfel de structură este formată din 27 de microtubuli, grupați în trei. Întreaga structură este cilindrică. Centriolii sunt direct implicați în formarea fusului de diviziune celulară în procesul de diviziune indirectă, care va fi discutat mai jos.
Mitoză
Durata existenței celulelor variază. Unii trăiesc câteva zile, iar altele pot fi atribuite centenarilor, deoarece schimbarea lor completă are loc foarte rar. Și practic toate aceste celule se înmulțesc prin mitoză. Pentru majoritatea dintre ei, o perioadă medie de 10-24 ore trece între perioadele de diviziune. Mitoza însăși durează o perioadă scurtă de timp - la animale, aproximativ 0,5-1
ora, iar pentru plante aproximativ 2-3. Acest mecanism asigură creșterea populației celulare și reproducerea unităților identice în conținutul lor genetic. Acesta este modul în care continuitatea generațiilor este respectată la un nivel elementar. În acest caz, numărul cromozomilor rămâne neschimbat. Acest mecanism este cea mai comună variantă a reproducerii celulelor eucariote.
Semnificația acestui tip de diviziune este mare - acest proces ajută la creșterea și regenerarea țesuturilor, datorită cărora are loc dezvoltarea întregului organism. În plus, mitoza este cea care stă la baza reproducerii asexuale. Și încă o funcție este de a muta celulele și de a le înlocui pe cele care au devenit deja învechite. Prin urmare, este greșit să credem că, datorită faptului că etapele meiozei sunt mai complexe, rolul său este mult mai mare. Ambele procese îndeplinesc funcții diferite și sunt importante și de neînlocuit în felul lor.
Mitoza constă din mai multe faze care diferă în ceea ce privește trăsături morfologice... Starea în care se află celula, fiind pregătită pentru divizarea indirectă, se numește interfază, iar procesul în sine este împărțit în încă 5 etape, care trebuie luate în considerare mai detaliat.
Faze de mitoză
Fiind în interfază, celula se pregătește pentru divizare: ADN-ul și proteinele sunt sintetizate. Această etapă este împărțită în mai multe, în timpul cărora are loc creșterea întregii structuri și duplicarea cromozomilor. Celula rămâne în această stare până la 90% din întregul ciclu de viață.
Restul de 10% este ocupat direct de diviziune, care este împărțită în 5 etape. În timpul mitozei celulelor vegetale, se eliberează și o prepropază, care este absentă în toate celelalte cazuri. Are loc formarea de noi structuri, nucleul se deplasează spre centru. Se formează o bandă pre-fază, care marchează locul propus pentru viitoarea divizie.
În toate celelalte celule, procesul de mitoză se desfășoară după cum urmează:
tabelul 1
| Nume de scena | Caracteristică |
| Profază | Nucleul crește în dimensiune, cromozomii din el se spiralizează și devin vizibili la microscop. În citoplasmă se formează un fus de fisiune. Deseori se dezintegrează nucleul, dar acest lucru nu se întâmplă întotdeauna. Conținutul materialului genetic din celulă rămâne neschimbat. |
| Prometafaza | Membrana nucleară se dezintegrează. Cromozomii încep să se miște în mod activ, dar neregulat. În cele din urmă, toți ajung la planul plăcii metafazice. Această etapă durează până la 20 de minute. |
| Metafaza | Cromozomii se aliniază de-a lungul planului ecuatorial al fusului de fisiune la o distanță aproximativ egală de ambii poli. Numărul de microtubuli care mențin întreaga structură într-o stare stabilă atinge un maxim. Cromatidele surori se resping reciproc, păstrând conexiunea numai în centromer. |
| Anafaza | Cea mai scurtă etapă. Cromatidele se separă și se resping reciproc către polii cei mai apropiați. Acest proces este uneori izolat separat și se numește anafază A. Ulterior, polii de fisiune în sine diverg. În celulele unor protozoare, fusul de diviziune crește în lungime de până la 15 ori. Și acest subetaj se numește anafază B. Durata și succesiunea proceselor în această etapă sunt variabile. |
| Telofazat | După sfârșitul divergenței la polii opuși, cromatidele se opresc. Decondensarea cromozomilor are loc, adică creșterea lor în dimensiune. Începe reconstrucția membranelor nucleare ale viitoarelor celule fiice. Microtubulii fusului dispar. Se formează nuclee, se reia sinteza ARN. |
După finalizarea diviziunii informațiilor genetice, apare citokinezie sau citotomie. Acest termen înseamnă formarea corpurilor celulelor fiice din corpul mamei. În acest caz, organele, de regulă, sunt împărțite în jumătate, deși sunt posibile excepții, se formează un sept. Citokineza nu este izolată într-o fază separată, de regulă, luând-o în considerare în cadrul telofazei.
Deci, cele mai interesante procese implică cromozomi care poartă informații genetice. Ce sunt și de ce sunt atât de importante?
Despre cromozomi
Fără să aibă măcar cea mai mică idee despre genetică, oamenii știau că multe calități ale descendenților depind de părinții lor. Odată cu dezvoltarea biologiei, a devenit evident că informațiile despre un anumit organism sunt stocate în fiecare celulă și o parte din acestea sunt transmise generațiilor viitoare.
La sfârșitul secolului al XIX-lea au fost descoperite cromozomii - structuri constând dintr-un lung
Molecule de ADN. Acest lucru a devenit posibil odată cu îmbunătățirea microscoapelor și chiar și acum pot fi vizualizate numai în perioada de fisiune. Cel mai adesea, descoperirea este atribuită omului de știință german W. Fleming, care nu numai că a comandat tot ceea ce a fost studiat înaintea lui, dar și-a adus propria contribuție: a fost unul dintre primii care a studiat structura celulară, meioza și fazele acesteia, și a introdus și termenul „mitoză”. Însuși conceptul de „cromozom” a fost propus puțin mai târziu de un alt om de știință - histologul german G. Waldeyer.
Structura cromozomilor în momentul în care sunt clar vizibili este destul de simplă - sunt două cromatide conectate în mijloc printr-un centromer. Este o secvență specifică de nucleotide și joacă un rol important în procesul de multiplicare celulară. În cele din urmă, cromozomul exterior în profază și metafază, atunci când poate fi cel mai bine văzut, seamănă cu litera X.
În 1900, au fost descoperite principiile transferului trăsăturilor ereditare. Apoi a devenit clar că cromozomii sunt exact cu ce se transmit informațiile genetice. În viitor, oamenii de știință au efectuat o serie de experimente pentru a demonstra acest lucru. Și apoi subiectul de studiu a fost influența pe care diviziunea celulară o are asupra lor.
Meioză
Spre deosebire de mitoză, acest mecanism duce în cele din urmă la formarea a două celule cu un set de cromozomi de 2 ori mai puțin decât originalul. Astfel, procesul meiozei servește ca o tranziție de la faza diploidă la faza haploidă și, în primul rând
este vorba pe diviziunea nucleului și deja în a doua - a întregii celule. Restabilirea întregului set de cromozomi are loc ca urmare a fuziunii ulterioare a gametilor. Datorită scăderii numărului de cromozomi, această metodă este definită și ca diviziune celulară de reducere.
Meioza și fazele sale au fost studiate de oameni de știință celebri precum V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev și alții. Studiul acestui proces în celulele plantelor și animalelor continuă până în prezent - este atât de complex. Inițial, acest proces a fost considerat o variantă a mitozei, dar aproape imediat după descoperire, a fost totuși identificat ca un mecanism separat. Caracteristicile meiozei și semnificația sa teoretică au fost descrise pentru prima dată în mod adecvat de August Weissmann încă din 1887. De atunci, studiul procesului de divizare a reducerii a avansat foarte mult, dar concluziile trase nu au fost încă infirmate.
Meioza nu trebuie confundată cu gametogeneza, deși ambele procese sunt strâns legate. Ambele mecanisme sunt implicate în formarea celulelor germinale, dar există o serie de diferențe grave între ele. Meioza apare în două etape de diviziune, fiecare dintre acestea constând din 4 faze principale, între ele există o scurtă pauză. Durata întregului proces depinde de cantitatea de ADN din nucleu și de structura organizării cromozomiale. În general, este mult mai prelungită în comparație cu mitoza.
Apropo, unul dintre principalele motive pentru diversitatea semnificativă a speciilor este tocmai meioza. Setul de cromozomi este împărțit în două ca urmare a diviziunii de reducere, astfel încât apar noi combinații de gene, crescând în primul rând adaptabilitatea și adaptabilitatea organismelor, în urma cărora primesc anumite seturi de trăsături și calități.
Faze de meioză
După cum sa menționat deja, diviziunea celulară de reducere este împărțită în mod convențional în două etape. Fiecare dintre aceste etape este împărțit în continuare în 4. Și prima fază a meiozei - profaza I, la rândul său, este subdivizată în încă 5 etape separate. Pe măsură ce studiul acestui proces continuă, altele pot fi distinse în viitor. Acum se disting următoarele faze ale meiozei:
masa 2
| Nume de scena | Caracteristică |
| Prima divizie (reducere) | |
Profaza I | |
| leptoten | Într-un alt mod, această etapă se numește etapa filamentelor fine. Cromozomii arată ca o bilă încurcată la microscop. Uneori proleptotenul este izolat, când firele individuale sunt încă dificil de văzut. |
| zigotene | Etapa de îmbinare a firelor. Omolog, adică, asemănător între ele în morfologie și genetic, perechile de cromozomi se contopesc. În procesul de fuziune, adică se formează conjugarea, bivalenții sau tetradele. Acesta este numele pentru complexe destul de stabile de perechi de cromozomi. |
| pachytene | Etap de filament gros. În acest stadiu, cromozomii sunt spiralizați și se finalizează replicarea ADN-ului, se formează chiasme - punctele de contact ale părților individuale ale cromozomilor - cromatide. Procesul de trecere are loc. Cromozomii se intersectează și schimbă câteva informații genetice. |
| diplotena | Numită și etapa dublă a firului. Cromozomii omologi din bivalenți se resping reciproc și rămân conectați numai în chiasmate. |
| diacinezie | În acest stadiu, bivalenții diverg la periferia nucleului. |
| Metafaza I | Coaja nucleului este distrusă, se formează un fus de fisiune. Bivalenții se deplasează spre centrul celulei și se aliniază de-a lungul planului ecuatorial. |
| Anafaza I | Bivalenții se dezintegrează, după care fiecare cromozom dintr-o pereche se mută la cel mai apropiat pol celular. Nu apare separarea în cromatide. |
| Telofaza I | Procesul divergenței cromozomiale se încheie. Se formează nuclee separate de celule fiice, fiecare cu un set haploid. Cromozomii sunt despiralizați, se formează un înveliș nuclear. Uneori se observă citokinezie, adică împărțirea corpului celular în sine. |
| A doua divizie (ecuațională) | |
| Profaza II | Se produce condensarea cromozomilor, centrul celulei se împarte. Anvelopa nucleară este distrusă. Se formează un fus de fisiune, perpendicular pe primul. |
| Metafaza II | În fiecare dintre celulele fiice, cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorului. Fiecare dintre ele constă din două cromatide. |
| Anafaza II | Fiecare cromozom este împărțit în cromatide. Aceste părți diverg spre poli opuși. |
| Telofaza II | Cromozomii cu o singură cromatidă obținuți sunt despiralizați. Se formează un anvelopă nucleară. |
Deci, este evident că fazele diviziunii meiotice sunt mult mai complexe decât procesul de mitoză. Dar, după cum sa menționat deja, acest lucru nu diminuează rolul biologic al fisiunii indirecte, deoarece acestea îndeplinesc funcții diferite.
Apropo, meioza și fazele sale sunt observate în unele protozoare. Cu toate acestea, de regulă, include o singură diviziune. Se presupune că această formă într-o etapă a evoluat ulterior în forma modernă, în două etape.
Diferențe și similitudini între mitoză și meioză
La prima vedere, se pare că diferențele dintre aceste două procese sunt evidente, deoarece sunt mecanisme complet diferite. Cu toate acestea, după o analiză mai profundă, rezultă că diferențele dintre mitoză și meioză nu sunt atât de globale, în cele din urmă conduc la formarea de celule noi.
În primul rând, merită să vorbim despre ceea ce au în comun aceste mecanisme. De fapt, există doar două coincidențe: în aceeași succesiune de faze și, de asemenea, în faptul că
înainte de ambele tipuri de diviziuni, apare replicarea ADN-ului. Deși, în ceea ce privește meioza, acest proces nu este finalizat complet înainte de debutul profazei I, care se termină la unul dintre primele subetape. Și, deși succesiunea fazelor este similară, de fapt, evenimentele care au loc în ele nu coincid complet. Deci, asemănările dintre mitoză și meioză nu sunt atât de numeroase.
Există mult mai multe diferențe. În primul rând, mitoza apare în timp ce meioza este strâns asociată cu formarea celulelor germinale și sporogeneza. În fazele în sine, procesele nu coincid complet. De exemplu, încrucișarea în mitoză are loc în timpul interfazei și chiar și atunci nu întotdeauna. În al doilea caz, acest proces explică anafaza meiozei. Recombinarea genelor în diviziune indirectă nu se efectuează de obicei, ceea ce înseamnă că nu joacă niciun rol în dezvoltarea evolutivă a organismului și menținerea diversității intraspecifice. Numărul de celule care rezultă din mitoză este de două, și sunt identice genetic cu cele materne și au un set diploid de cromozomi. În timpul diviziei de reducere, totul este diferit. Rezultatul meiozei este 4 diferit de cel matern. În plus, ambele mecanisme diferă semnificativ în ceea ce privește durata, iar acest lucru se datorează nu numai diferenței în numărul de etape de fisiune, ci și duratei fiecărei etape. De exemplu, prima profază a meiozei durează mult mai mult, deoarece în acest moment are loc conjugarea cromozomilor și încrucișarea. De aceea este împărțit suplimentar în mai multe etape.
În general, asemănările dintre mitoză și meioză sunt destul de nesemnificative în comparație cu diferențele dintre ele. Este aproape imposibil să confundăm aceste procese. Prin urmare, acum este chiar oarecum surprinzător faptul că diviziunea de reducere a fost considerată anterior un tip de mitoză.
Consecințele meiozei
După cum sa menționat deja, după sfârșitul procesului de diviziune de reducere, în locul celulei-mamă cu un set diploid de cromozomi, se formează patru haploide. Și dacă vorbim despre diferențele dintre mitoză și meioză, aceasta este cea mai semnificativă. Restabilirea cantității necesare, atunci când vine vorba de celule germinale, are loc după fertilizare. Astfel, cu fiecare nouă generație, nu există o dublare a numărului de cromozomi.
În plus, în timpul meiozei apare în timpul reproducerii, acest lucru duce la menținerea diversității intraspecifice. Deci, faptul că chiar și frații sunt uneori foarte diferiți unul de altul este tocmai rezultatul meiozei.
Apropo, sterilitatea unor hibrizi din regnul animal este, de asemenea, o problemă a diviziunii de reducere. Faptul este că cromozomii părinților aparținând tipuri diferite, nu poate intra în conjugare, ceea ce înseamnă că formarea celulelor germinale viabile cu drepturi depline este imposibilă. Astfel, meioza este cea care stă la baza dezvoltării evolutive a animalelor, plantelor și a altor organisme.
Însoțit de o scădere a numărului de cromozomi la jumătate. Se compune din două diviziuni succesive care au aceleași faze ca și mitoza. Cu toate acestea, așa cum se arată în tabelul „Compararea mitozei și meiozei”, durata fazelor individuale și a proceselor care apar în ele diferă semnificativ de procesele care au loc în timpul mitozei.
Aceste diferențe sunt în principal după cum urmează.
În meioză profaza I mai lung. S-a întâmplat conjugare(conexiunea cromozomilor omologi) și schimbul de informații genetice. În anafaza I centromeri fixarea cromatidelor, nu imparti, iar una dintre omologmeioza mitozei și a altor cromozomi pleacă spre poli. Interfazăînainte de a doua divizie foarte scurt, în ea ADN-ul nu este sintetizat... Celule ( halite), format ca urmare a două diviziuni meiotice, conțin un set haploid (unic) de cromozomi. Diploidia este restaurată prin fuziunea a două celule - maternă și paternă. Oul fertilizat se numește zigot.
Mitoza și fazele sale
Mitoza sau diviziune indirectă, cea mai răspândită în natură. Mitoza stă la baza diviziunii tuturor celulelor non-sexuale (epiteliale, musculare, nervoase, osoase etc.). Mitoză constă din patru faze consecutive (vezi tabelul de mai jos). Mulțumită mitozei este asigurată o distribuție uniformă a informațiilor genetice ale celulei părinte între celulele fiice. Se numește perioada vieții unei celule între două mitoze interfază... Este de zece ori mai lung decât mitoza. Un număr de procese foarte importante care preced diviziunea celulară au loc în ea: molecule de ATP și proteine sunt sintetizate, fiecare cromozom se dublează, formând două cromatide suroriținut împreună de un comun centromer, crește numărul principalelor organite ale citoplasmei.
În profază spirală și ca urmare cromozomii se îngroașă compus din două cromatide surori ținute împreună de un centromer. Până la sfârșitul profazei membrana nucleară și nucleolii dispar și cromozomii sunt dispersați în celulă, centriolii se deplasează către poli și se formează fus de fisiune... În metafază, are loc o spiralizare suplimentară a cromozomilor. Ele sunt cel mai clar vizibile în această fază. Centromerii lor sunt situați de-a lungul ecuatorului. Filetele axului de fisiune sunt atașate la acestea.
În anafază centromerii se divid, cromatidele surori sunt separate între ele și, datorită contracției filamentelor fusului, se deplasează către polii opuși ai celulei.
În telofază citoplasma se divide, cromozomii se desfac, se formează din nou nucleoli și membrane nucleare. În celulele animale citoplasma este dantelată, in fabrică- se formează un sept în centrul celulei mamei. Deci, dintr-o celulă originală (mamă), se formează două celule fiice noi.
Tabel - Compararea mitozei și meiozei
| Fază | Mitoză | Meioză | |
| 1 divizie | 2 diviziune | ||
| Interfază |
Set cromozomic 2n. Există o sinteză intensivă de proteine, ATP și alte substanțe organice. Cromozomii sunt dublați, fiecare constând din două cromatide surori, ținute împreună de un centromer comun. |
Setul de cromozomi 2n Se observă aceleași procese ca în mitoză, dar mai prelungite, mai ales în timpul formării ovocitelor. | Setul de cromozomi este haploid (n). Nu există sinteză a substanțelor organice. |
| Profază | Este scurt, există o spiralizare a cromozomilor, anvelopa nucleară, nucleolul dispare, se formează un fus de fisiune. | Mai durabil. La începutul fazei, procesele sunt aceleași ca în mitoză. În plus, apare conjugarea cromozomilor, în care cromozomii omologi converg pe toată lungimea și răsucirea lor. În acest caz, poate exista un schimb de informații genetice (încrucișarea cromozomilor) - încrucișarea. Apoi cromozomii diverg. | Mic de statura; aceleași procese ca în mitoză, dar cu n cromozomi. |
| Metafaza | Se produce o spiralizare suplimentară a cromozomilor, centromerii acestora sunt situați de-a lungul ecuatorului. | Au loc procese similare cu cele din mitoză. | |
| Anafaza | Centromerii care țin cromatidele surori împreună se împart, fiecare dintre ele devine un nou cromozom și se deplasează către poli opuși. | Centromerii nu sunt divizibili. Unul dintre cromozomii omologi, format din două cromatide ținute împreună de un centromer comun, pleacă către polii opuși. | La fel se întâmplă ca în mitoză, dar cu n cromozomi. |
| Telofazat | Citoplasma se divide, se formează două celule fiice, fiecare cu un set diploid de cromozomi. Fusul de fisiune dispare, se formează nucleoli. | Nu durează mult Cromozomii omologi intră în celule diferite cu un set haploid de cromozomi. Citoplasma nu se împarte întotdeauna. | Citoplasma este împărțită. După două diviziuni meiotice, se formează 4 celule cu un set haploid de cromozomi. |
Tabel comparativ al mitozei și meiozei.
Definiție
Meioză (diviziune celulară de reducere)- diviziune, timp în care se obțin 4 celule haploide (n) dintr-o celulă diploidă (2n).
Deoarece în celulele fiice există o scădere (reducere) a numărului de cromozomi de la 2n la n, o astfel de diviziune se numește reducere.
Schema de meioză
Meioza la animale este observată în timpul formării gametilor (gametogeneza). Meioza la plante și ciuperci apare de obicei odată cu formarea de spori haploizi. În diferite eucariote unicelulare, meioza poate fi observată pe diferite etape ciclu de viață. Pentru a restabili diploidia în ciclu, fuziunea celulelor haploide (fertilizarea) este întotdeauna necesară.
Meioza constă din două diviziuni. Prima dintre ele este de fapt reducerea, adică tocmai în timpul primei diviziuni ploidia celulei scade. Motivul pentru aceasta este divergența cromozomilor omologi („maternă” și „paternă”) în două celule fiice diferite. A doua diviziune este similară cu mitoza și se numește ecuațional(adică „egal”). Ploidia nu se schimbă ca urmare a diviziei a doua. În cursul acestei diviziuni, la fel ca în mitoză, cromatidele surori (copii ADN) diverg. Nu există replicare ADN între două diviziuni ale meiozei (deoarece „scopul” meiozei este de a reduce ploidia celulei, nu este nevoie să crească cantitatea de ADN).
În profaza diviziunii I a meiozei, are loc cel mai important proces legat de recombinarea genetică - trecerea, adică schimbul de regiuni ale cromozomilor omologi. Ca urmare a acestui proces, se creează noi combinații de gene la descendenți. Cromozomii în ansamblu nu se transmit direct de la bunici la nepoți, ci sunt „reconstituiți” în fiecare generație în procesul de trecere.
Tabelul următor descrie fazele meiozei într-o celulă pentru care n = 2, 2n = 4. Fiecare set are trei cromozomi care diferă ca mărime. Seturile de cromozomi materni și paterni sunt evidențiați în albastru și roșu.
| Fază | Proces | Descriere |
|---|---|---|
|
Profaza I |
|
condensarea (supraîncărcarea) cromozomilor (vizibilă printr-un microscop electronic); conjugarea (conexiunea) cromozomilor omologi cu formarea de bivalenți; trecerea peste - schimb de situri între cromozomi omologi; cromozomii omologi rămân conectați între ei; anvelopa nucleară se dizolvă; centriolii diverg spre poli |
|
Metafaza I |
|
bivalenții se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei |
|
Anafaza I 2n4c |
|
microtubulii fusului se contractă, bivalenții se divid; cromozomii întregi diverg la poli, fiecare constând din două cromatide |
|
Telofaza I |
|
cromozomii sunt despiralizați („derulați”); se formează anvelopă nucleară |
|
A doua diviziune a meiozei urmează imediat prima, fără interfază: replicarea ADN (dublarea) nu are loc. În timpul meiozei I s-au format 2 celule fiice. Mai mult, va fi luată în considerare divizarea lor, prin urmare, în formula setului de cromozomi există un coeficient de 2. |
||
|
Profaza II |
|
condensarea (supraîncărcarea) cromozomilor; centrul celulei se împarte, centrioli divergenți către polii miezului; anvelopa nucleară se prăbușește; se formează fusul de fisiune |
|
Metafaza II |
|
cromozomii bicromatidici sunt localizați în plan „Ecuator” (placă metafazică) |
|
Anafaza II |
|
centromeri se divid; cromozomii monocromatici diverg spre poli |
|
Telofaza II |
|
cromozomii sunt despiralizați; se formează anvelopă nucleară |
Cursul meiozei, de regulă, este perturbat în celulele organismelor hibride, deoarece în profaza I ar trebui să se producă fuziunea în perechi (conjugare) omolog cromozomi, iar la hibrizi setul de gene materne nu este omolog cu cel patern.
Acest mecanism stă la baza sterilității hibrizilor interspecifici. Deoarece hibrizii interspecifici din nucleul celulelor combină cromozomii părinților aparținând tipuri diferite, cromozomii de obicei nu pot intra în conjugare. Acest lucru duce la perturbări în separarea cromozomilor în timpul meiozei și, în cele din urmă, la neviabilitatea gametilor și, în consecință, la sterilitatea (sterilitatea) hibrizilor.
În reproducere, pentru a depăși sterilitatea hibrizilor, acestea provoacă în mod artificial poliploidie (o creștere multiplă) a seturilor de cromozomi. În acest caz, fiecare cromozom se conjugă la cromozomul corespunzător al propriului set.
Valoarea meiozei
Celulele sexuale ale părinților formate prin meioză au un set haploid (n) de cromozomi. Într-un zigot, când două astfel de seturi sunt combinate, numărul cromozomilor devine diploid (2n). Formarea unui nou organism are loc prin diviziuni mitotice ale zigotului și fiecare celulă conține un set diploid (2n) de cromozomi. Fiecare pereche de cromozomi omologi conține un cromozom patern și unul matern. Bazat pe acest lucru:
Meioza este baza variabilității combinative datorată încrucișării (profaza I) și a divergenței independente a cromozomilor omologi (anafaza I și II).
Datorită scăderii numărului de cromozomi din gameți, un set constant de cromozomi diploizi (2n) este menținut în organismele noi.
profaza diviziunii I a meiozei
Profaza diviziunii I a meiozei este unică, include multe procese și se împarte în etape:
Leptoten
Zygotena
Paquitena
Diplotena
Diakinezie
Acest articol vă va ajuta să aflați despre tipul diviziunii celulare. Vă vom spune pe scurt și clar despre meioză, despre fazele care însoțesc acest proces, le subliniem principalele caracteristici, aflăm ce semne caracterizează meioza.
Ce este meioza?
Diviziunea celulară de reducere, cu alte cuvinte, meioza, este un tip de diviziune nucleară în care numărul cromozomilor este înjumătățit.
Tradus din limba greacă veche, meioza înseamnă o scădere.
Acest proces are loc în două etape:
- Reduce ;
În acest stadiu, în procesul meiozei, numărul cromozomilor din celulă este redus la jumătate.
- Equational ;
În timpul celei de-a doua diviziuni, celulele rămân haploide.
TOP-4 articolecare au citit împreună cu aceasta
O caracteristică a acestui proces este că apare doar în celule diploide, precum și chiar în celule poliploide. Acest lucru se datorează faptului că, ca urmare a primei diviziuni în profaza 1, în poliploidele ciudate nu există nicio modalitate de a asigura fuziunea în perechi a cromozomilor.
Faze de meioză
În biologie, diviziunea are loc în patru faze: profază, metafază, anafază și telofază ... Meioza nu face excepție, o caracteristică a acestui proces este că are loc în două etape, între care există o scurtă interfază .
Prima divizie:
Profaza 1 este o etapă destul de complexă a întregului proces ca întreg, constă din cinci etape, care sunt incluse în următorul tabel:
|
Etapă |
Semn |
|
Leptoten |
Cromozomii se scurtează, ADN-ul se condensează și se formează fire subțiri. |
|
Zygotena |
Cromozomii omologi sunt împerecheați. |
|
Paquitena |
Cea mai lungă fază din durată, în care cromozomii omologi sunt strâns atașați unul de celălalt. Ca urmare, unele zone sunt schimbate între ele. |
|
Diplotena |
Cromozomii sunt parțial descondensați, o parte a genomului începe să își îndeplinească funcțiile. Se formează ARN, se sintetizează proteinele, în timp ce cromozomii sunt încă conectați între ei. |
|
Diakinezie |
Condensarea ADN-ului apare din nou, procesele de formare se opresc, anvelopa nucleară dispare, centriolii sunt situați în poli opuși, dar cromozomii sunt interconectați. |
Profaza se termină cu formarea unui fus de fisiune, distrugerea membranelor nucleare și a nucleolului în sine.
Metofaza prima diviziune este semnificativă prin faptul că cromozomii se aliniază de-a lungul părții ecuatoriale a fusului de diviziune.
Pe parcursul anafaza 1 microtubulii se contractă, bivalenții se separă și cromozomii diverg la diferiți poli.
Spre deosebire de mitoză, în etapa anafazică, cromozomii întregi, care constau din două cromatide, se extind până la poli.
La scenă telofazat cromozomii sunt despiralizați și se formează un nou anvelopă nucleară.
Orez. 1. Schema meiozei primei etape a diviziunii
Divizia a doua are următoarele semne:
- Pentru profaza 2 caracterizată prin condensarea cromozomilor și divizarea centrului celular, ale cărui produse de fisiune diverg spre polii opuși ai nucleului. Membrana nucleară este distrusă, se formează un nou fus de fisiune, care este situat perpendicular pe primul fus.
- Pe parcursul metafaze cromozomii sunt localizați din nou la ecuatorul fusului.
- Pe parcursul anafaza cromozomii se divid și cromatidele sunt situate la poli diferiți.
- Telofazat indicat de despiralizarea cromozomilor și apariția unui nou anvelopă nucleară.
Orez. 2. Schema meiozei etapei a doua a diviziunii
Ca rezultat, patru celule haploide sunt obținute dintr-o celulă diploidă printr-o astfel de diviziune. Pe baza acestui fapt, concluzionăm că meioza este o formă de mitoză, în urma căreia se formează gameți din celulele diploide ale gonadelor.
Valoarea meiozei
În timpul meiozei, în etapa profazei 1, are loc procesul trecere peste - recombinarea materialului genetic. În plus, în timpul anafazei, atât prima, cât și a doua diviziune, cromozomii și cromatidele diverg la diferiți poli într-o ordine aleatorie. Acest lucru explică variabilitatea combinativă a celulelor originale.
În natură, meioza are o mare importanță și anume:
- Aceasta este una dintre etapele principale ale gametogenezei;
Orez. 3. Schema gametogenezei
- Efectuează transferul codului genetic în timpul reproducerii;
- Celulele fiice rezultate nu sunt similare cu celula mamă și, de asemenea, diferă între ele.
Meioza este foarte importantă pentru formarea celulelor germinale, deoarece, ca rezultat al fertilizării gametilor, nucleii se fuzionează. În caz contrar, numărul de cromozomi din zigot ar fi de două ori mai mare. Datorită acestei diviziuni, celulele sexuale sunt haploide, iar în timpul fertilizării, diploiditatea cromozomilor este restabilită.
Ce am învățat?
Meioza este un tip de diviziune a celulelor eucariote, în care patru celule haploide sunt formate dintr-o celulă diploidă, prin reducerea numărului de cromozomi. Întregul proces are loc în două etape - reducere și ecuațională, fiecare dintre acestea constând din patru faze - profază, metafază, anafază și telofază. Meioza este foarte importantă pentru formarea gametilor, pentru transferul informațiilor genetice către generațiile viitoare și, de asemenea, efectuează recombinarea materialului genetic.
Testează după subiect
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.6. Total evaluări primite: 1238.
Reproducerea sexuală a animalelor, plantelor și ciupercilor este asociată cu formarea de celule germinale specializate.
Meioză- un tip special de diviziune celulară, în urma căruia se formează celule germinale.
Spre deosebire de mitoză, în care se păstrează numărul de cromozomi primiți de celulele fiice, în timpul meiozei numărul de cromozomi din celulele fiice este redus la jumătate.
Procesul meiotic constă din două diviziuni celulare succesive - meioza I(prima divizie) și meioza II(a doua divizie).
Duplicarea ADN-ului și a cromozomilor are loc numai înainte meioza I.
Ca urmare a primei diviziuni a meiozei, numită reducere, se formează celule cu un număr înjumătățit de cromozomi. A doua diviziune a meiozei se încheie cu formarea celulelor germinale. Astfel, toate celulele somatice ale corpului conțin dublu, diploid (2n), un set de cromozomi, în care fiecare cromozom are un cromozom pereche, omolog. Celulele germinale mature au numai unic, haploid (n), un set de cromozomi și, în consecință, jumătate din cantitatea de ADN.
Faze de meioză
Pe parcursul profaza I cromozomii dubli meiotici sunt clar vizibili la microscopul cu lumină. Fiecare cromozom este format din două cromotide care sunt legate între ele printr-un singur centromer. În procesul de spiralizare, cromozomii dubli sunt scurtați. Cromozomii omologi sunt strâns conectați între ei longitudinal (cromatidă la cromatidă) sau, după cum se spune, conjuga... În acest caz, cromatidele se intersectează adesea sau se răsucesc una în jurul celeilalte. Apoi, cromozomii dubli omologi încep să se respingă unii pe alții, ca să spunem așa. La intersecția cromatidelor, apar rupturi transversale și schimburi de secțiuni ale acestora. Acest fenomen se numește cromozomi încrucișați.În același timp, ca și în mitoză, învelișul nuclear se dezintegrează, nucleolul dispare și se formează fire de fus. Diferența dintre profaza I a meiozei și profaza mitozei este conjugarea cromozomilor omologi și schimbul reciproc de regiuni în timpul încrucișării cromozomilor.
Caracteristică caracteristică metafaza I- localizarea în planul ecuatorial al celulei cromozomilor omologi, situată în perechi. Aceasta este urmată de anafaza I, în timpul cărora cromozomii întregi omologi, constând fiecare din două cromatide, se deplasează către polii opuși ai celulei. Este foarte important să subliniem o caracteristică a divergenței cromozomilor în această etapă a meiozei: cromozomii omologi ai fiecărei perechi diverg la întâmplare, independent de cromozomii altor perechi. Fiecare pol are jumătate din numărul de cromozomi care se aflau în celulă la începutul diviziunii. Apoi vine telofaza I, timp în care se formează două celule cu un număr de cromozomi înjumătățit.
Interfaza este scurtă, deoarece nu are loc sinteza ADN-ului. Aceasta este urmată de a doua diviziune meiotică ( meioza II). Se diferențiază de mitoză doar prin faptul că numărul de cromozomi din metafaza II de două ori mai puțin decât numărul de cromozomi din metafaza mitozei din același organism. Deoarece fiecare cromozom este format din două cromatide, atunci în metafaza II, centromerii cromozomilor se divid, iar cromatidele diverg la poli, care devin cromozomi fiice. Abia acum vine adevărata interfază. Din fiecare celulă originală, apar patru celule cu un set haploid de cromozomi.
Varietate de gameti
Luați în considerare meioza unei celule cu trei perechi de cromozomi ( 2n = 6). În acest caz, după două diviziuni meiotice, se formează patru celule cu un set haploid de cromozomi ( n = 3). Deoarece cromozomii fiecărei perechi diverg în celule fiice independent de cromozomii altor perechi, formarea a opt tipuri de gamete cu o combinație diferită de cromozomi care erau prezenți în celula mamă originală este la fel de probabilă.
O varietate și mai mare de gameți este asigurată de conjugarea și încrucișarea cromozomilor omologi în profaza meiozei, care are un total foarte mare semnificație biologică.
Semnificația biologică a meiozei
Dacă în procesul meiozei nu a existat o scădere a numărului de cromozomi, atunci în fiecare generație ulterioară, cu fuziunea nucleilor ovulului și spermei, numărul cromozomilor ar crește infinit. Datorită meiozei, celulele germinale mature primesc un număr haploid (n) de cromozomi, în timp ce fertilizarea restabilește numărul diploid (2n) caracteristic acestei specii. În timpul meiozei, cromozomii omologi cad în diferite celule sexuale, iar în timpul fertilizării, se restabilește asocierea cromozomilor omologi. În consecință, un set complet diploid de cromozomi și o cantitate constantă de ADN sunt furnizate constante pentru fiecare specie.
Trecerea cromozomilor, schimbul de site-uri, precum și divergența independentă a fiecărei perechi de cromozomi omologi care apar în meioză, determină tiparele de transmitere ereditară a trăsăturii de la părinți la descendenți. Din fiecare pereche de doi cromozomi omologi (materni și paterni) care făceau parte din setul cromozomial al organismelor diploide, doar un cromozom este conținut în setul haploid al unui ovul sau al unei celule de spermă. Ea poate fi:
- cromozom patern;
- cromozomul matern;
- patern cu un complot matern;
- matern cu complotul patern.
În unele cazuri, din cauza unei încălcări a procesului de meioză, cu nedivergența cromozomilor omologi, celulele germinale pot să nu aibă un cromozom omolog sau, dimpotrivă, să aibă ambii cromozomi omologi. Acest lucru duce la tulburări severe în dezvoltarea organismului sau la moartea acestuia.
