Мейоз конспект
Мейо́з (от др.-греч. μείωσις — уменьшение), или редукционное деление, клетки — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз происходит в половых клетках и связан с образованием гамет.
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).
Фазы мейоза[править | править код]
Мейоз состоит из 2 последовательных делений с коротким периодом (интеркинез) между ними.
- Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий:
-
- Лептотена, или лептонема — упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются).
- Зиготена, или зигонема — происходит конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.
- Пахитена, или пахинема — (самая длительная стадия) — в некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.
- Диплотена, или диплонема — происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток.
- Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.
К концу профазы I центриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки.
- Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.
- Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся, и хромосомы расходятся к полюсам. Важно отметить, что, из-за конъюгации хромосом в зиготене, к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе.
- Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.
Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.
- Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену.
- Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.
- Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.
- Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.
В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений).
Варианты[править | править код]
У некоторых простейших мейоз протекает иначе, чем описанный выше типичный мейоз многоклеточных. Например, может протекать только одно, а не два последовательных, мейотических деления, а кроссинговер — проходить во время другой фазы мейоза[1]. Предполагается, что такой одноступенчатый мейоз примитивен и предшествовал возникновению двухступенчатого мейоза, обеспечивающего эффективную рекомбинацию генома.
Значение[править | править код]
- У организмов, размножающихся половым путём, предотвращается удвоение числа хромосом в каждом поколении, так как при образовании половых клеток мейозом происходит редукция числа хромосом.
- Мейоз создает возможность для возникновения новых комбинаций генов (комбинативная изменчивость), так как происходит образование генетически различных гамет.
- Редукция числа хромосом приводит к образованию «чистых гамет», несущих только один аллель соответствующего локуса.
- Расположение бивалентов экваториальной пластинки веретена деления в метафазе 1 и хромосом в метафазе 2 определяется случайным образом. Последующее расхождение хромосом в анафазе приводит к образованию новых комбинаций аллелей в гаметах. Независимое расхождение хромосом лежит в основе третьего закона Менделя.[2]
Источник: ru.wikipedia.org
Что такое мейоз?
Редукционное деление клетки, другими словами – мейоз – это вид деления ядра, при котором число хромосом уменьшается в два раза.
Данный процесс происходит в два этапа:
- Редукционный;
На этом этапе в процессе мейоза число хромосом в клетке уменьшается вдвое.
- Эквационный;
В ходе второго деления гаплоидность клеток сохраняется.
Особенностью данного процесса является то, что протекает он только лишь в диплоидных, а также в чётных полиплоидных клетках. А всё потому, что в результате первого деления в профазе 1 в нечётных полиплоидах нет возможности обеспечить попарное слияние хромосом.
Фазы мейоза
В биологии деление происходит на протяжении четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Мейоз не является исключением, особенностью данного процесса является то, что происходит он в два этапа, между которыми имеется короткая интерфаза.
Первое деление:
Профаза 1 является достаточно сложным этапом всего процесса в целом, состоит она из пяти стадий, которые внесены в следующую таблицу:
Заканчивается профаза образованием веретена деления, разрушением ядерных мембран и самого ядрышка.
Метофаза первого деления знаменательна тем, что хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной части веретена деления.
Во время анафазы 1 сокращаются микротрубочки, биваленты разделяются и хромосомы расходятся к разным полюсам.
На этапе телофазы деспирализуются хромосомы и образуется новая ядерная оболочка.
Рис. 1. Схема мейоза первого этапа деления
Второе деление имеет такие признаки:
- Для профазы 2 характерна конденсация хромосом и разделение клеточного центра, продукты деления которого расходятся к противоположным полюсам ядра. Ядерная оболочка разрушается, образуется новое веретено деления, которое располагается перпендикулярно по отношению к первому веретену.
- В ходе метафазы хромосомы вновь располагаются на экваторе веретена.
- Во время анафазы хромосомы делятся и хроматиды располагаются по разным полюсам.
- Телофаза обозначена деспирализацией хромосом и появлением новой ядерной оболочки.
Рис. 2. Схема мейоза второго этапа деления
В результате из одной диплоидной клетки путём такого деления получаем четыре гаплоидных клетки. Исходя из этого, делаем выводы, что мейоз – это форма митоза, в результате которого из диплоидных клеток половых желёз образуются гаметы.
Значение мейоза
В ходе мейоза на этапе профазы 1 происходит процесс кроссинговера – перекомбинация генетического материала. Помимо этого во время анафазы, как первого, так и второго деления, хромосомы и хроматиды расходятся к разным полюсам в случайном порядке. Это объясняет комбинативную изменчивость исходных клеток.
В природе мейоз имеет огромное значение, а именно:
- Это один из основных этапов гаметогенеза;
Рис. 3. Схема гаметогенеза
- Осуществляет передачу генетического кода при размножении;
- Получаемые дочерние клетки не похожи на материнскую клетку, а также различаются между собой.
Мейоз очень важен для образования половых клеток, так как в результате оплодотворения гамет ядра сливаются. В противном случае в зиготе число хромосом было бы вдвое больше. Благодаря такому делению половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении восстанавливается диплоидность хромосом.
Источник: obrazovaka.ru
Определение мейоза
Мейоз – это особый вид деление клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным.
При мейозе из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Мейоз происходит при образовании половых клеток – гамет (у животных) – или при образовании гаплоидных спор у растений.
Отличия мейоза от митоза
Можно выделить три основных отличия мейоза от митоза:
- Генетический материал удваивается только один раз, но происходит два деления, приводящие к образованию четырех ядер.
- Каждое из четырех ядер гаплоидно (содержат половину набора хромосом материнской клетки).
- Гаплоидные ядра содержат новые комбинации генетического материала.
Поведение хромосом в мейозе имеют глубокие генетические и эволюционные последствия. Благодаря мейозу, популяции диплоидных организмов неоднородны. Особи отличаются друг от друга по многим признакам, и это придает популяции большую устойчивость и приспособленность.
Профаза мейоза
Профаза первого мейотического деления состоит из пяти стадий и включает: лептотену, зиготену, плахитену, диплотену и диакинез.
Лептотена – это стадия тонких нитей (рис. 1). Происходит конденсация хромосом, которые становятся видны в световой микроскоп.
Рис. 1. Профаза 1. Стадия лептотены
Зиготена – стадия сливающихся нитей (рис. 2). Происходит конъюгация гомологичных хромосом.
Рис. 2. Профаза 1.Стадия зиготены
Пахитена – стадия толстых нитей (рис. 3). Хромосомы спирализуются, и хорошо видна их продольная неоднородность. Завершается кроссинговер, в результате которого хромосомы обмениваются участками хроматид.
Рис. 3. Профаза 1.Стадия пахитены
Диплотена – стадия двойных нитей (рис. 4). Продолжается конденсация хромосом, но при этом начинается процесс расхождения гомологичных хромосом, которые удерживаются в точках обмена участками, возникшими при кроссинговере, они получили название хиазм.
Рис. 4. Профаза 1.Стадия диплотены
Диакинез – стадия расхождения бивалентов (рис. 5). Исчезают ядрышки, отдельные биваленты располагаются на периферии ядра, и затем наступают все процессы, которые так характерны для этой фазы.
Рис. 5. Профаза 1.Стадия диакинеза
Хромосомные болезни
Хромосомные болезни – синдромы, развитие которых обусловлено изменениями числа и структуры хромосом. Частота появления хромосомных болезней у новорожденных составляет 1%. Грубые аномалии, связанные с изменением числа хромосом, как правило, приводят к спонтанным выкидышам или же к мертворождению.
Выделяют группы хромосомных болезней связанных с изменениями половых хромосом и не половых хромосом или аутосом. К первым относятся два синдрома, а именно синдром Шерешевского-Тернера и синдром Клайнфельтера.
Лица, страдающие болезнью Шерешевского-Тернера, имеют кариотип XO, то есть они содержат всего 45 хромосом и имеют женский фенотип. Впервые женщина с таким синдромом была описана Шерешевским в 1925 году. А в 1938 году Тернер опубликовал работу, в которой было описано уже 7 женщин с подобным синдромом.
Что характерно для данного синдрома? Во-первых, недостаточное половое развитие: неразвитые женские половые органы и бесплодие. Все женщины с данным заболеванием – низкого роста, особым фенотипическим признаком является присутствие крыловидной складки на достаточно короткой шее. При этом люди с синдромом Шерешевского-Тернера обладают очень дружелюбным характером, очень усидчивы и прилежны (рис. 6).
Рис. 6. Ребенок с синдромом Шерешевского-Тернера (кариотип ХО)
Если говорить об их умственном развитии, то считалось, что женщины, страдающие от такой болезни, отстают в умственном развитии. Но, когда провели ряд исследований, оказалось, что из 120 исследованных женщин 2 имели университетское образование, десять закончили школу, 93 женщины закончили начальную школу, а остальные 15 действительно посещали школы для умственно отсталых детей.
Лица, страдающие синдромом Клайнфельтера, имеют кариотип XXY, то есть они содержат 47 хромосом, и мужской фенотип. Впервые это синдром был описан в 1942 году Клайнфельтером, при этом он указал типичные признаки этого синдрома:
- Увеличение у мужчин молочных желез.
- Недостаточное развитие наружных половых органов, бесплодие.
- Высокий рост (за счет длины ног).
Кроме этого мальчики с синдромом Клайнфельтера плохо спят, быстро утомляются и если говорить о психологической картине, то они считают себя довольно несчастливыми людьми и периодически у них возникают вспышки агрессии. Для лечения этого синдрома ученые используют гормональную терапию.
Значение мейоза
1. Сохранение постоянства числа хромосом при половом размножении. У организмов, размножающихся половым путем, при мейозе из одной материнской диплоидной клетки образуются четыре дочерние клетки, каждая из которых содержит половину из числа хромосом по сравнению с материнской.
При оплодотворении ядра этих половых клеток (гамет) сливаются, образуя зиготу, в которой содержится постоянное для каждого вида число хромосом. Это число соответствует диплоидному состоянию.
Например, новый человеческий организм возникает в момент оплодотворения, то есть при слиянии яйцеклетки матери, содержащей 23 хромосомы, и сперматозоида отца, который также содержит 23 хромосомы (рис. 7).
А Б В Г
Рис. 7. Процесс оплодотворения
А – яйцеклетка (содержит 23 хромосомы), Б – сперматозоид (содержит 23 хромосомы), В – слияние яйцеклетки и сперматозоида, Г – зигота (содержит 23+23=46 хромосом)
В момент оплодотворения при слиянии гаплоидных гамет в зиготе – первой клетке будущего организма – восстанавливается свойственный клеткам человеческого тела диплоидный набор хромосом.
Если бы не было мейоза, слияние гамет приводило бы к удвоению числа хромосом в каждом новом поколении (рис. 8).
Рис. 8. Что произошло бы, если бы мейоза не было, и гаметы были диплоидными?
2. Генетическая изменчивость. Мейоз создает возможности для возникновения в гаметах новых комбинаций генетического материала (рис. 9).
Рис. 9. Признаки, возникшие вследствие комбинации генетического материала: голубые глаза на фоне темной кожи и волос (слева), светлокожий ребенок у темнокожих родителей (справа)
Это ведет к изменениям, как в генотипе, так и в фенотипе потомства, получаемого при слиянии гамет.
Мейоз представляет собой два последующих (одно за другим) деления ядра. Как и митозу, так и мейозу предшествует интерфаза (основная фаза жизненного цикла клетки), однако репликация (удвоение) ДНК происходит только в интерфазе I. В этой же интерфазе накапливаются вещества, необходимые для обоих делений мейоза.
Интерфаза II присутствует у животных, но отсутствует у многих растений.
Перед первым мейотическим делением каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных центромерой (рис. 10).
Рис. 10. Строение хромосомы в профазе
Фазы мейоза
Перечислим фазы первого (редукционного) деления мейоза: профаза I, метафаза I, анафаза I, телофаза I (рис. 11).
Рис. 11. Фазы редукционного этапа мейоза
Профаза I – самая продолжительная фаза, которая состоит из пяти стадий. В профазе I происходит конъюгация, то есть каждая хромосома находит себе гомологичную, сближается с ней, и образуется бивалент (рис. 12).
Рис. 12. Конъюгация (перекрест) хромосом в профазе 1 мейоза
1 – гомологичные хромосомы; 2 – перекрест хромосом, образование бивалента (точки соединения хромосом – хиазмы); 3 – гомологичные хромосомы после обмена участками
Хромосомы соединены между собой в точках, эти точки называются хиазмами. Во время контакта между отцовской и материнской хромосомами происходит обмен идентичными участками хромосом.
Это явление получило названия кроссинговера. В результате кроссинговера могут возникнуть новые комбинации генетического материала. К концу профазы ядерная оболочка разрушается, центриоли, если они имеются, расходятся к разным полюсам клетки и начинается образование нитей веретена деления (рис. 13).
Рис. 13. Клетка при переходе от профазы к метафазе
Метафаза I – биваленты, или гомологичные хромосомы, выстраиваются в экваториальной плоскости, образуя метафазную пластинку. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом (рис. 14).
Рис. 14. Метафаза 1 мейоза. Образование веретена деления и метафазной пластинки
Анафаза I – начинается с расхождения гомологичных хромосом к разным полюсам клетки (в отличие от митоза).
В анафазе митоза центромеры делятся и к разным полюсам клетки отходят идентичные хроматиды (рис. 15).
Рис. 15. Анафаза 1 мейоза. Расхождение гомологичных хромосом к полюсам клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. В результате кроссинговера (обмена участками в профазе 1) хроматиды отличаются друг о друга.
В анафазе I мейоза центромеры не делятся, хроматиды остаются вместе, а к разным полюсам клетки отходят гомологичные хромосомы, то есть в анафазе разъединяются биваленты.
У человека при образовании половых клеток (гамет) 23 хромосомы отходят к одному полюсу, а 23 к другому полюсу. Однако из-за обмена фрагментами в результате кроссинговера их хроматиды не идентичны, как это было в начале мейоза (рис. 15).
В телофазе 1 происходит образование двух дочерних клеток. У животных и у некоторых растений хромосомы деспирализуются, и вокруг них образуется ядерная оболочка, наступает цитокинез.
У большинства растений не наблюдается ни телофазы I, ни интерфазы I, а клетка из анафазы I переходит в профазу II.
Так, в результате первого деления мейоза образуются 2 гаплоидные клетки, каждая из которых продолжает свое деление (рис. 16).
Рис. 16. Схема распределения родительских хромосом в результате двух делений мейоза
Второе деление (эквационное) представляет, фактически, обычный митоз и включает в себя соответственные стадии: профазу II, метафазу II, анафазу II и телофазу II (рис. 17).
Рис. 17. Фазы второго деления мейоза
Во время профазы II происходит разрушение ядерной оболочки и начинается формирование нитей веретена деления (рис. 18).
Рис. 18. Профаза II мейоза, происходящая в двух дочерних клетках
Метафаза II. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости, образуется метафазная пластинка. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (рис. 19).
Рис. 19. Метафаза II мейоза, происходящая в двух дочерних клетках. Формируется веретено деления и метафазная пластинка.
Анафаза II. Центромеры каждой из хромосом делятся, и хроматиды расходятся к противоположным полюсам (рис. 20).
Рис. 20. Анафаза II мейоза, происходящая в двух дочерних клетках. Дочерние хроматиды расходятся к полюсам клеток.
Телофаза II. Хромосомы деспирализуются, растягиваются и становятся плохо различимыми (рис. 21). Вокруг каждого ядра, которые теперь содержат гаплоидный набор хромосом, вновь образуется ядерная оболочка. В результате последующего деления цитоплазмы, из одной родительской клетки получаются четыре дочерние, гаплоидные клетки (рис. 21).
Рис. 21.Телофаза II мейоза. Образование четырех гаплоидных клеток
Мейоз необходим не только для сохранения постоянства числа хромосом при половом размножении, но и для увеличения генетического разнообразия половых клеток, поскольку в результате кроссинговера образуются комбинированные хромосомы, несущие гены отца и матери. Таким образом, мейоз лежит в основе комбинативной изменчивости.
источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/undefined/meyoz
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=R1pWNGoHDqY
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=SFwurrGdjPY
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=z4z72rSvNQ0
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=EDVVlgKy7pg
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=dyGqKIGXLLo
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=NGN15TpwAeE
источник презентации — http://prezentacii.com/biologiya/2601-meyoz.html
Источник: www.kursoteka.ru