Mejoza, razlike od mitoze. Faze mejoze U kojoj fazi mejoze se obnavlja nuklearna membrana?

Mitoza- glavna metoda podjele eukariotskih ćelija, u kojoj prvo dolazi do udvostručavanja, a zatim do ravnomjerne raspodjele nasljednog materijala između ćelija kćeri.

Mitoza je kontinuirani proces u kojem postoje četiri faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Prije mitoze, stanica se priprema za diobu, odnosno interfazu. Period pripreme ćelije za mitozu i sama mitoza zajedno čine mitotički ciklus. Ispod je kratak opis faza ciklusa.

Interfaza sastoji se od tri perioda: presintetičkog, ili postmitotskog, - G 1, sintetičkog - S, postsintetičkog ili premitotičkog, - G 2.

Presintetički period (2n 2c, gdje n-broj hromozoma, With- broj DNK molekula) - rast ćelije, aktivacija procesa biološke sinteze, priprema za naredni period.

Sintetički period (2n 4c) je replikacija DNK.

Postsintetički period (2n 4c) - priprema ćelije za mitozu, sintezu i akumulaciju proteina i energije za nadolazeću diobu, povećanje broja organela, udvostručenje centriola.

Profaza (2n 4c) - demontaža nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove ćelije, formiranje fisionih niti vretena, "nestanak" nukleola, kondenzacija dvokromatidnih hromozoma.

metafaza (2n 4c) - poravnanje najkondenzovanijih dvokromatidnih hromozoma u ekvatorijalnoj ravni ćelije (metafazna ploča), vezivanje vlakana vretena jednim krajem za centriole, drugim - za centromere hromozoma.

Anafaza (4n 4c) - podjela dvokromatidnih hromozoma na hromatide i divergencija ovih sestrinskih hromatida na suprotne polove ćelije (u ovom slučaju hromatide postaju nezavisni jednohromatidni hromozomi).

Telofaza (2n 2c u svakoj ćeliji ćerki) - dekondenzacija hromozoma, formiranje nuklearnih membrana oko svake grupe hromozoma, raspad niti fisionog vretena, pojava nukleola, podela citoplazme (citotomija). Citotomija u životinjskim stanicama nastaje zbog fisione brazde, u biljnim stanicama - zbog ćelijske ploče.

1 - profaza; 2 - metafaza; 3 - anafaza; 4 - telofaza.

Biološki značaj mitoze.Ćerke ćelije nastale kao rezultat ove metode diobe genetski su identične majčinim. Mitoza osigurava postojanost hromozomskog seta u nizu ćelijskih generacija. U osnovi je procesa kao što su rast, regeneracija, aseksualna reprodukcija itd.

- Ovo je poseban način podjele eukariotskih ćelija, uslijed čega dolazi do prijelaza stanica iz diploidnog stanja u haploidno. Mejoza se sastoji od dvije uzastopne diobe kojima prethodi jedna replikacija DNK.

Prva mejotička podjela (mejoza 1) naziva se redukcija, jer se tokom ove podjele broj hromozoma prepolovi: iz jedne diploidne ćelije (2 n 4c) formiraju dva haploida (1 n 2c).

Interfaza 1(na početku - 2 n 2c, na kraju - 2 n 4c) - sinteza i akumulacija supstanci i energije potrebnih za provođenje obje diobe, povećanje veličine ćelije i broja organela, udvostručavanje centriola, replikacija DNK koja se završava profazom 1.

Profaza 1 (2n 4c) - demontaža nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove ćelije, formiranje filamentnih vretenastih filamenata, "nestanak" nukleola, kondenzacija dvohromatidnih hromozoma, konjugacija homolognih hromozoma i ukrštanje. Konjugacija- proces konvergencije i preplitanja homolognih hromozoma. Par konjugiranih homolognih hromozoma naziva se dvovalentan. Crossing over je proces razmjene homolognih regija između homolognih hromozoma.

Profaza 1 je podijeljena u faze: leptoten(završetak replikacije DNK), zigoten(konjugacija homolognih hromozoma, formiranje bivalenta), pachytene(crossing over, rekombinacija gena), diplotene(detekcija chiasmata, 1 blok ljudske oogeneze), dijakineza(terminalizacija hijazme).

1 - leptoten; 2 - zigoten; 3 - pahiten; 4 - diploten; 5 - dijakineza; 6 - metafaza 1; 7 - anafaza 1; 8 - telofaza 1;
9 - profaza 2; 10 - metafaza 2; 11 - anafaza 2; 12 - telofaza 2.

Metafaza 1 (2n 4c) - poravnanje bivalenta u ekvatorijalnoj ravni ćelije, vezanje niti fisionog vretena na jednom kraju za centriole, a drugim - na centromere hromozoma.

Anafaza 1 (2n 4c) - nasumična nezavisna divergencija dvohromatidnih hromozoma ka suprotnim polovima ćelije (iz svakog para homolognih hromozoma, jedan hromozom prelazi na jedan pol, drugi na drugi), rekombinacija hromozoma.

Telofaza 1 (1n 2c u svakoj ćeliji) - formiranje nuklearnih membrana oko grupa dvokromatidnih hromozoma, podjela citoplazme. U mnogim biljkama, ćelija iz anafaze 1 odmah prelazi u profazu 2.

Druga mejotička podjela (mejoza 2) pozvao equational.

Interfaza 2, ili interkineza (1n 2c), je kratka pauza između prve i druge mejotičke diobe tokom koje se ne događa replikacija DNK. karakteristika životinjskih ćelija.

Profaza 2 (1n 2c) - demontaža nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove ćelije, formiranje vretenastih vlakana.

Metafaza 2 (1n 2c) - poravnanje dvohromatidnih hromozoma u ekvatorijalnoj ravni ćelije (metafazna ploča), vezivanje vlakana vretena jednim krajem za centriole, drugim - za centromere hromozoma; 2 blok oogeneze kod ljudi.

Anafaza 2 (2n 2With) - podjela dvokromatidnih hromozoma na hromatide i divergencija ovih sestrinskih hromatida na suprotne polove ćelije (u ovom slučaju hromatide postaju nezavisni jednohromatidni hromozomi), rekombinacija hromozoma.

Telofaza 2 (1n 1c u svakoj ćeliji) - dekondenzacija hromozoma, formiranje nuklearnih membrana oko svake grupe hromozoma, raspadanje niti fisionog vretena, pojava nukleola, podela citoplazme (citotomija) sa formiranjem četiri haploidne ćelije kao rezultat.

Biološki značaj mejoze. Mejoza je središnji događaj gametogeneze kod životinja i sporogeneze kod biljaka. Kao osnova kombinativne varijabilnosti, mejoza osigurava genetsku raznolikost gameta.

Amitoza

Amitoza- direktna podjela interfaznog jezgra sužavanjem bez formiranja hromozoma, izvan mitotičkog ciklusa. Opisano za starenje, patološki izmijenjene i osuđene na smrt stanica. Nakon amitoze, ćelija nije u stanju da se vrati u normalni mitotički ciklus.

ćelijski ciklus

ćelijski ciklus- život ćelije od trenutka njenog pojavljivanja do deobe ili smrti. Obavezna komponenta ćelijskog ciklusa je mitotički ciklus, koji uključuje period pripreme za diobu i samu mitozu. Osim toga, u životnom ciklusu postoje periodi mirovanja, tokom kojih ćelija obavlja vlastite funkcije i bira svoju daljnju sudbinu: smrt ili povratak u mitotički ciklus.

Idi predavanja №12„Fotosinteza. hemosinteza"

Idi predavanja №14"Razmnožavanje organizama"

Za žive organizme poznato je da dišu, jedu, razmnožavaju se i umiru, to je njihova biološka funkcija. Ali zašto se sve ovo dešava? Zbog cigli - ćelija koje također dišu, hrane se, umiru i razmnožavaju se. Ali kako se to dešava?

O strukturi ćelija

Kuća se sastoji od cigle, blokova ili brvana. Dakle, tijelo se može podijeliti na elementarne jedinice - ćelije. Čitava raznolikost živih bića se sastoji od njih, razlika je samo u njihovom broju i vrstama. Od njih se sastoje mišići, koštano tkivo, koža, svi unutrašnji organi - toliko se razlikuju po svojoj namjeni. Ali bez obzira koje funkcije obavlja ova ili ona ćelija, sve su raspoređene na približno isti način. Prije svega, svaka "cigla" ima ljusku i citoplazmu u kojoj se nalaze organele. Neke ćelije nemaju jezgro, zovu se prokariotske, ali svi manje ili više razvijeni organizmi sastoje se od eukariotskih ćelija koje imaju jezgro u kojem se pohranjuju genetske informacije.

Organele koje se nalaze u citoplazmi su raznolike i zanimljive, obavljaju važne funkcije. U stanicama životinjskog porijekla izoluju se endoplazmatski retikulum, ribozomi, mitohondrije, Golgijev kompleks, centriole, lizozomi i motorni elementi. Uz pomoć njih odvijaju se svi procesi koji osiguravaju funkcioniranje tijela.

vitalnost ćelije

Kao što je već spomenuto, sva živa bića jedu, dišu, množe se i umiru. Ova tvrdnja vrijedi kako za cijele organizme, odnosno ljude, životinje, biljke itd., tako i za ćelije. Neverovatno, ali svaka "cigla" ima svoj život. Zbog svojih organela prima i prerađuje hranljive materije, kiseonik, a sav višak uklanja napolje. Sama citoplazma i endoplazmatski retikulum obavljaju transportnu funkciju, mitohondrije su odgovorne, između ostalog, za disanje, kao i za davanje energije. Golgijev kompleks je uključen u akumulaciju i uklanjanje otpadnih produkata stanica. Druge organele su također uključene u složene procese. I u određenoj fazi počinje se dijeliti, odnosno odvija se proces reprodukcije. Vrijedi detaljnije razmotriti.

proces deobe ćelija

Reprodukcija je jedna od faza u razvoju živog organizma. Isto važi i za ćelije. U određenoj fazi životnog ciklusa ulaze u stanje kada su spremni za reprodukciju. oni se jednostavno dijele na dva dijela, produžujući, a zatim formirajući pregradu. Ovaj proces je jednostavan i gotovo potpuno proučavan na primjeru štapićastih bakterija.

Sa sve je malo komplikovanije. Razmnožavaju se na tri različita načina, koji se nazivaju amitoza, mitoza i mejoza. Svaki od ovih puteva ima svoje karakteristike, svojstven je određenoj vrsti ćelije. Amitoza

smatra se najjednostavnijim, naziva se i direktna binarna fisija. Udvostručuje molekul DNK. Međutim, ne formira se fisiono vreteno, pa je ova metoda energetski najefikasnija. Amitoza se opaža kod jednoćelijskih organizama, dok se višećelijska tkiva razmnožavaju drugim mehanizmima. Međutim, ponekad se opaža na mjestima gdje je mitotička aktivnost smanjena, na primjer, u zrelim tkivima.

Ponekad je direktna podjela izolirana kao vrsta mitoze, ali neki naučnici to smatraju zasebnim mehanizmom. Tok ovog procesa, čak iu starim ćelijama, prilično je rijedak. Zatim će se razmotriti mejoza i njene faze, proces mitoze, kao i sličnosti i razlike ovih metoda. U poređenju s jednostavnom podjelom, one su složenije i savršenije. To se posebno odnosi na redukcijsku podjelu, tako da će karakteristike faza mejoze biti najdetaljnije.

Važnu ulogu u diobi stanica igraju centriole - posebne organele, obično smještene uz Golgijev kompleks. Svaka takva struktura se sastoji od 27 mikrotubula grupisanih u tri. Cijela konstrukcija je cilindrična. Centriole su direktno uključene u formiranje vretena ćelijske diobe u procesu indirektne diobe, o čemu će biti riječi kasnije.

Mitoza

Životni vijek ćelija varira. Neki žive nekoliko dana, a neki se mogu pripisati stogodišnjacima, jer se njihova potpuna promjena događa vrlo rijetko. I skoro sve ove ćelije se razmnožavaju mitozom. Za većinu njih u prosjeku prođe 10-24 sata između perioda podjele. Sama mitoza traje kratak vremenski period - kod životinja oko 0,5-1

sat, au biljkama oko 2-3. Ovaj mehanizam osigurava rast stanične populacije i reprodukciju jedinica identičnih po svom genetskom sadržaju. Tako se posmatra kontinuitet generacija na osnovnom nivou. Broj hromozoma ostaje nepromenjen. Upravo je ovaj mehanizam najčešća varijanta reprodukcije eukariotskih stanica.

Značaj ove vrste podjele je veliki - ovaj proces pomaže u rastu i regeneraciji tkiva, zbog čega dolazi do razvoja cijelog organizma. Osim toga, mitoza je ta koja je u osnovi aseksualne reprodukcije. I druga funkcija je kretanje ćelija i zamjena zastarjelih. Stoga je pogrešno pretpostaviti da je zbog činjenice da su faze mejoze složenije, njena uloga mnogo veća. Oba ova procesa obavljaju različite funkcije i na svoj su način važni i nezamjenjivi.

Mitoza se sastoji od nekoliko faza koje se razlikuju po svojim morfološkim karakteristikama. Stanje u kojem se ćelija nalazi, budući da je spremna za indirektnu podjelu, naziva se interfaza, a sam proces podijeljen je u još 5 faza koje je potrebno detaljnije razmotriti.

Faze mitoze

Nalazeći se u interfazi, stanica se priprema za diobu: dolazi do sinteze DNK i proteina. Ova faza se dijeli na još nekoliko, tokom kojih cijela struktura raste i hromozomi se dupliciraju. U ovom stanju, ćelija ostaje do 90% cijelog životnog ciklusa.

Preostalih 10% zauzima direktno podjela, koja je podijeljena u 5 faza. Tokom mitoze biljnih ćelija oslobađa se i preprofaza, koja u svim ostalim slučajevima izostaje. Formiraju se nove strukture, jezgro se pomiče u centar. Formira se predprofazna traka koja označava predloženo mjesto buduće podjele.

U svim ostalim stanicama proces mitoze se odvija na sljedeći način:

Tabela 1

Scensko ime	Karakteristično
Profaza	Jezgro se povećava u veličini, hromozomi u njemu spiraliziraju se, postaju vidljivi pod mikroskopom. Vreteno se formira u citoplazmi. Nukleol se često raspada, ali to se ne dešava uvek. Sadržaj genetskog materijala u ćeliji ostaje nepromijenjen.
prometaphase	Nuklearna membrana se raspada. Kromosomi počinju aktivno, ali nasumičnim kretanjem. Na kraju, svi oni dolaze u ravan metafazne ploče. Ovaj korak traje do 20 minuta.
metafaza	Hromozomi se nižu duž ekvatorijalne ravni vretena na približno jednakoj udaljenosti od oba pola. Broj mikrotubula koje drže cijelu strukturu u stabilnom stanju dostiže maksimum. Sestrinske hromatide se međusobno odbijaju, zadržavajući vezu samo u centromeri.
Anafaza	Najkraća etapa. Kromatide se razdvajaju i odbijaju jedna drugu prema najbližim polovima. Ovaj proces se ponekad izdvaja odvojeno i naziva se anafaza A. U budućnosti se polovi podjele sami razilaze. U ćelijama nekih protozoa, vreteno diobe se povećava u dužinu i do 15 puta. I ova podfaza se zove anafaza B. Trajanje i redoslijed procesa u ovoj fazi je promjenjiv.
Telofaza	Nakon završetka divergencije do suprotnih polova, kromatide prestaju. Dolazi do dekondenzacije hromozoma, odnosno do njihovog povećanja u veličini. Počinje rekonstrukcija nuklearnih membrana budućih ćelija kćeri. Mikrotubule vretena nestaju. Formiraju se jezgre, nastavlja se sinteza RNK.

Nakon završetka podjele genetske informacije dolazi do citokineze ili citotomije. Ovaj izraz se odnosi na formiranje tijela kćeri ćelija iz tijela majke. U ovom slučaju, organele su u pravilu podijeljene na pola, iako su mogući izuzeci, formira se pregrada. Citokineza se po pravilu ne izdvaja u posebnu fazu, smatrajući je unutar telofaze.

Dakle, najzanimljiviji procesi uključuju hromozome koji nose genetske informacije. Šta su oni i zašto su toliko važni?

O hromozomima

I dalje nemajući ni najmanjeg pojma o genetici, ljudi su znali da mnogi kvaliteti potomstva zavise od roditelja. Razvojem biologije postalo je očito da se informacije o određenom organizmu pohranjuju u svakoj ćeliji, a dio se prenosi na buduće generacije.

Krajem 19. stoljeća otkriveni su hromozomi - strukture koje se sastoje od dugačkog

DNK molekule. To je postalo moguće sa poboljšanjem mikroskopa, a čak i sada se oni mogu vidjeti samo u periodu podjele. Najčešće se otkriće pripisuje njemačkom naučniku W. Flemingu, koji ne samo da je pojednostavio sve što je proučavano prije njega, već je dao i svoj doprinos: bio je jedan od prvih koji je proučavao ćelijsku strukturu, mejozu i njene faze, i takođe je uveo pojam "mitoza". Sam koncept "hromozoma" predložio je nešto kasnije drugi naučnik - nemački histolog G. Waldeyer.

Struktura hromozoma u trenutku kada su jasno vidljivi je prilično jednostavna - to su dvije hromatide povezane u sredini centromerom. To je specifičan niz nukleotida i igra važnu ulogu u procesu reprodukcije stanica. Na kraju krajeva, hromozom je spolja u profazi i metafazi, kada se najbolje vidi, podseća na slovo X.

1900. godine otkriveni su opisivanje principa prenošenja nasljednih osobina. Tada je konačno postalo jasno da su hromozomi upravo ono čime se genetska informacija prenosi. U budućnosti su naučnici izveli niz eksperimenata koji su to dokazali. A onda je predmet proučavanja bio efekat koji deoba ćelija ima na njih.

Mejoza

Za razliku od mitoze, ovaj mehanizam na kraju dovodi do stvaranja dvije ćelije sa setom hromozoma 2 puta manjim od originalnog. Dakle, proces mejoze služi kao prijelaz iz diploidne faze u haploidnu, i na prvom mjestu

govorimo o podjeli jezgra, a već u drugom - cijele ćelije. Obnavljanje punog seta hromozoma nastaje kao rezultat dalje fuzije gameta. Zbog smanjenja broja hromozoma, ova metoda se definira i kao redukcijska dioba stanica.

Mejozu i njene faze proučavali su poznati naučnici kao što su V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev i drugi. Proučavanje ovog procesa u stanicama i biljaka i životinja nastavlja se do danas - toliko je komplicirano. U početku se ovaj proces smatrao varijantom mitoze, ali je gotovo odmah nakon otkrića ipak izoliran kao zaseban mehanizam. Karakterizaciju mejoze i njen teorijski značaj prvi je primjereno opisao August Weissmann još 1887. Od tada je proučavanje procesa redukcijske fisije uvelike napredovalo, ali zaključci koji su izvedeni još uvijek nisu opovrgnuti.

Mejozu ne treba brkati sa gametogenezom, iako su ta dva procesa usko povezana. Oba mehanizma su uključena u formiranje zametnih ćelija, ali postoji niz ozbiljnih razlika između njih. Mejoza se javlja u dvije faze diobe, od kojih se svaka sastoji od 4 glavne faze, između njih postoji kratka pauza. Trajanje cijelog procesa ovisi o količini DNK u jezgru i strukturi organizacije hromozoma. Generalno, mnogo je duže od mitoze.

Inače, jedan od glavnih razloga za značajnu raznolikost vrsta je mejoza. Kao rezultat redukcijske podjele, skup hromozoma se dijeli na dva, tako da se pojavljuju nove kombinacije gena koje, prije svega, potencijalno povećavaju prilagodljivost i prilagodljivost organizama, na kraju dobijajući određene skupove osobina i kvaliteta.

Faze mejoze

Kao što je već spomenuto, redukcijska podjela ćelija konvencionalno se dijeli u dvije faze. Svaka od ovih faza je podijeljena na još 4. A prva faza mejoze - profaza I, zauzvrat, podijeljena je na 5 zasebnih faza. Kako se ovaj proces nastavlja proučavati, u budućnosti se mogu identificirati i drugi. Sada se razlikuju sljedeće faze mejoze:

tabela 2

Scensko ime	Karakteristično
prva liga (smanjenje)
Profaza I
leptoten	Na drugi način, ova faza se naziva faza tankih niti. Pod mikroskopom hromozomi izgledaju kao zapletena lopta. Ponekad se izoluje proleptoten kada je pojedinačne niti još uvek teško razaznati.
zigoten	Faza spajanja niti. Homologni, odnosno slični morfološki i genetski, parovi hromozoma se spajaju. U procesu fuzije, odnosno konjugacije, nastaju bivalenti ili tetrade. Tako se nazivaju prilično stabilni kompleksi parova hromozoma.
pachytene	Faza debelih niti. U ovoj fazi hromozomi se spiraliziraju i završava se replikacija DNK, formiraju se hijazme - dodirne tačke pojedinih delova hromozoma - hromatide. Proces ukrštanja se odvija. Kromosomi prelaze i razmjenjuju neke genetske informacije.
diplotene	Naziva se i faza dvostrukog lanca. Homologni hromozomi u bivalentima se međusobno odbijaju i ostaju povezani samo u hijazmama.
dijakineza	U ovoj fazi, bivalenti divergiraju na periferiji jezgra.
Metafaza I	Školjka jezgra je uništena, formira se fisiono vreteno. Bivalenti se kreću u centar ćelije i postavljaju se duž ekvatorijalne ravni.
Anafaza I	Bivalenti se raspadaju, nakon čega se svaki hromozom iz para kreće do najbližeg pola ćelije. Ne dolazi do razdvajanja na hromatide.
Telofaza I	Proces divergencije hromozoma je završen. Formiraju se odvojena jezgra ćelija kćeri, svaka sa haploidnim skupom. Kromosomi se despiraliziraju i formira se nuklearna ovojnica. Ponekad dolazi do citokineze, odnosno do podjele samog ćelijskog tijela.
Druga podjela (equational)
Profaza II	Hromozomi se kondenzuju, ćelijski centar se deli. Nuklearni omotač je uništen. Formira se podjelno vreteno, okomito na prvo.
Metafaza II	U svakoj od ćelija kćeri, hromozomi se poredaju duž ekvatora. Svaki od njih se sastoji od dvije hromatide.
Anafaza II	Svaki hromozom je podijeljen na hromatide. Ovi dijelovi se razilaze prema suprotnim polovima.
Telofaza II	Nastali pojedinačni hromatidni hromozomi su despiralizovani. Formira se nuklearni omotač.

Dakle, očito je da su faze diobe mejoze mnogo složenije od procesa mitoze. Ali, kao što je već spomenuto, to ne umanjuje biološku ulogu indirektne podjele, budući da one obavljaju različite funkcije.

Inače, mejoza i njene faze se također primjećuju kod nekih protozoa. Međutim, u pravilu uključuje samo jednu podjelu. Pretpostavlja se da se takva jednostepena forma kasnije razvila u modernu, dvostepenu.

Razlike i sličnosti mitoze i mejoze

Na prvi pogled se čini da su razlike između ova dva procesa očigledne, jer se radi o potpuno različitim mehanizmima. Međutim, dubljom analizom ispada da razlike između mitoze i mejoze nisu toliko globalne, da na kraju dovode do stvaranja novih ćelija.

Prije svega, vrijedi razgovarati o tome šta je zajedničko ovim mehanizmima. U stvari, postoje samo dvije slučajnosti: u istom slijedu faza, a takođe i u činjenici da

prije oba tipa podjele dolazi do replikacije DNK. Iako, što se tiče mejoze, prije početka profaze I, ovaj proces nije završen u potpunosti, završavajući u jednoj od prvih podfaza. I redoslijed faza, iako sličan, ali, zapravo, događaji koji se u njima događaju ne poklapaju se u potpunosti. Dakle, sličnosti između mitoze i mejoze nisu toliko brojne.

Mnogo je više razlika. Prije svega, mitoza se javlja u dok je mejoza usko povezana s formiranjem zametnih stanica i sporogenezom. U samim fazama procesi se ne poklapaju u potpunosti. Na primjer, ukrštanje u mitozi se dešava tokom interfaze, a ne uvijek. U drugom slučaju, ovaj proces objašnjava anafazu mejoze. Rekombinacija gena u indirektnoj diobi se obično ne provodi, što znači da ne igra nikakvu ulogu u evolucijskom razvoju organizma i održavanju intraspecifične raznolikosti. Broj ćelija nastalih mitozom je dvije, a genetski su identične majčinim i imaju diploidni skup hromozoma. Prilikom podjele redukcije sve je drugačije. Rezultat mejoze je 4 različit od majke. Osim toga, oba mehanizma se značajno razlikuju u trajanju, a to je zbog ne samo razlike u broju koraka fisije, već i trajanja svakog od koraka. Na primjer, prva profaza mejoze traje mnogo duže, jer se u to vrijeme dešavaju konjugacija hromozoma i križanje. Zbog toga se dodatno dijeli na nekoliko faza.

Općenito, sličnosti između mitoze i mejoze su prilično beznačajne u poređenju sa njihovim razlikama jedna od druge. Gotovo je nemoguće zbuniti ove procese. Stoga je sada čak donekle iznenađujuće da se podjela redukcije ranije smatrala vrstom mitoze.

Posljedice mejoze

Kao što je već spomenuto, nakon završetka procesa redukcijske diobe umjesto matične ćelije sa diploidnim setom hromozoma formiraju se četiri haploidna. A ako govorimo o razlikama između mitoze i mejoze, ovo je najznačajnije. Obnavljanje potrebne količine, ako je riječ o zametnim stanicama, dolazi nakon oplodnje. Dakle, sa svakom novom generacijom nema udvostručavanja broja hromozoma.

Osim toga, tijekom mejoze se javlja u procesu reprodukcije, što dovodi do održavanja intraspecifične raznolikosti. Dakle, činjenica da se čak i braća i sestre ponekad jako razlikuju jedni od drugih je upravo rezultat mejoze.

Inače, sterilnost nekih hibrida u životinjskom carstvu je također problem redukcijske diobe. Činjenica je da kromosomi roditelja koji pripadaju različitim vrstama ne mogu ući u konjugaciju, što znači da je proces formiranja punopravnih održivih zametnih stanica nemoguć. Dakle, mejoza je u osnovi evolucijskog razvoja životinja, biljaka i drugih organizama.

Mejoza- ovo je poseban način podjele eukariotskih stanica, uslijed čega dolazi do prijelaza stanica iz diploidnog stanja u haploidno. Mejoza se sastoji od dvije uzastopne diobe kojima prethodi jedna replikacija DNK.

Prva mejotička podjela (mejoza 1) pozvao smanjenje, budući da se tokom ove diobe broj hromozoma smanjuje za polovicu: iz jedne diploidne ćelije (2 n 4c) formiraju dva haploida (1 n 2c).

Interfaza 1 (na početku - 2 n 2c, na kraju - 2 n 4c) - sinteza i akumulacija supstanci i energije potrebnih za realizaciju obje diobe, povećanje veličine ćelije i broja organela, udvostručavanje centriola, replikacija DNK koja se završava profazom 1.

Profaza 1 (2n 4c) - demontaža nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove ćelije, formiranje niti fisionog vretena, "nestanak" nukleola, kondenzacija dvohromatidnih hromozoma, konjugacija homolognih hromozoma i ukrštanje. Konjugacija- proces konvergencije i preplitanja homolognih hromozoma. Par konjugiranih homolognih hromozoma naziva se dvovalentan. Prelazak- proces razmene homolognih regiona između homolognih hromozoma.

Profaza 1 je podijeljena u faze:

leptoten(završetak replikacije DNK),
zigoten(konjugacija homolognih hromozoma, formiranje bivalenta),
pachytene(crossing over, rekombinacija gena),
diplotene(detekcija chiasmata, 1 blok ljudske oogeneze),
dijakineza(terminalizacija hijazme).

1 - leptoten; 2 - zigoten; 3 - pahiten; 4 - diploten; 5 - dijakineza; 6 - metafaza 1; 7 - anafaza 1; 8 - telofaza 1; 9 - profaza 2; 10 - metafaza 2; 11 - anafaza 2; 12 - telofaza 2.

Metafaza 1 (2n 4c) - poravnanje bivalenta u ekvatorijalnoj ravni ćelije, vezanje niti fisionog vretena na jednom kraju za centriole, a drugim - na centromere hromozoma.

Anafaza 1 (2n 4c) - nasumična nezavisna divergencija dvohromatidnih hromozoma ka suprotnim polovima ćelije (iz svakog para homolognih hromozoma, jedan hromozom prelazi na jedan pol, drugi na drugi), rekombinacija hromozoma.

Telofaza 1 (1n 2c u svakoj ćeliji) - formiranje nuklearnih membrana oko grupa dvokromatidnih hromozoma, podjela citoplazme. U mnogim biljkama, ćelija iz anafaze 1 odmah prelazi u profazu 2.

Druga mejotička podjela (mejoza 2) pozvao equational.

Interfaza 2 , ili interkineza (1n 2c), je kratka pauza između prve i druge mejotičke diobe tokom koje se ne događa replikacija DNK. karakteristika životinjskih ćelija.

Profaza 2 (1n 2c) - demontaža nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove ćelije, formiranje filamentnih filamenata vretena.

Metafaza 2 (1n 2c) - poravnanje dvohromatidnih hromozoma u ekvatorijalnoj ravni ćelije (metafazna ploča), vezivanje vlakana vretena jednim krajem za centriole, drugim - za centromere hromozoma; 2 blok oogeneze kod ljudi.

Anafaza 2 (2n 2With) - podjela dvokromatidnih hromozoma na hromatide i divergencija ovih sestrinskih hromatida na suprotne polove ćelije (u ovom slučaju hromatide postaju nezavisni jednohromatidni hromozomi), rekombinacija hromozoma.

Telofaza 2 (1n 1c u svakoj ćeliji) - dekondenzacija hromozoma, formiranje nuklearnih membrana oko svake grupe hromozoma, raspadanje niti fisionog vretena, pojava nukleola, podela citoplazme (citotomija) sa formiranjem četiri haploidne ćelije kao rezultat.

Biološki značaj mejoze . Mejoza je središnji događaj gametogeneze kod životinja i sporogeneze kod biljaka. Kao osnova kombinativne varijabilnosti, mejoza osigurava genetsku raznolikost gameta.

Sa brojem smanjenim za dva u odnosu na roditeljsku ćeliju. Podjela ćelije putem mejoze odvija se u dvije glavne faze: mejoza I i mejoza II. Na kraju mejotičkog procesa formiraju se četiri. Prije nego što ćelija koja se dijeli uđe u mejozu, prolazi kroz period koji se naziva interfaza.

Interfaza

Faza G1: faza razvoja ćelije prije sinteze DNK. U ovoj fazi, ćelija, koja se priprema za podelu, povećava se u masi.
S-faza: period tokom kojeg se DNK sintetiše. Za većinu ćelija ova faza traje kratak vremenski period.
Faza G2: period nakon sinteze DNK, ali prije početka profaze. Ćelija nastavlja sintetizirati dodatne proteine i rasti u veličini.

U posljednjoj fazi interfaze, stanica još uvijek ima jezgre. okruženi nuklearnom membranom, a ćelijski hromozomi su duplicirani, ali su u obliku. Dva para nastala replikacijom jednog para nalaze se izvan jezgra. Na kraju interfaze, ćelija ulazi u prvu fazu mejoze.

mejoza I:

Profaza I

U profazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Kromosomi se kondenziraju i vežu za nuklearni omotač.
Dolazi do sinapse (parna konvergencija homolognih hromozoma) i formira se tetrada. Svaka tetrada se sastoji od četiri hromatide.
Može doći do genetske rekombinacije.
Kromosomi se kondenziraju i odvajaju od nuklearne ovojnice.
Isto tako, centriole migriraju jedna od druge, a nuklearni omotač i nukleoli su uništeni.
Kromosomi počinju migrirati u metafaznu (ekvatorijalnu) ploču.

Na kraju profaze I, ćelija ulazi u metafazu I.

Metafaza I

U metafazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Tetrade su poređane na metafaznoj ploči.
homologni hromozomi su orijentisani na suprotne polove ćelije.

Na kraju metafaze I, ćelija ulazi u anafazu I.

Anafaza I

U anafazi I mejoze se javljaju sljedeće promjene:

Hromozomi se kreću na suprotne krajeve ćelije. Slično mitozi, kinetohori stupaju u interakciju s mikrotubulama kako bi pomjerili hromozome do polova ćelije.
Za razliku od mitoze, oni ostaju zajedno nakon što se presele na suprotne polove.

Na kraju anafaze I, ćelija ulazi u telofazu I.

Telofaza I

U telofazi I mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Vlakna vretena nastavljaju pomicati homologne hromozome do polova.
Kada se kretanje završi, svaki pol ćelije ima haploidni broj hromozoma.
U većini slučajeva, citokineza (podjela) se događa istovremeno s telofazom I.
Na kraju telofaze I i citokineze formiraju se dvije ćelije kćeri, svaka sa polovinom broja hromozoma od prvobitne roditeljske ćelije.
Ovisno o vrsti ćelije, mogu se pojaviti različiti procesi u pripremi za mejozu II. Međutim, genetski materijal se ne replicira ponovo.

Na kraju telofaze I, ćelija ulazi u profazu II.

Mejoza II:

Profaza II

U profazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Jezgra i jezgra se uništavaju sve dok se ne pojavi fisijsko vreteno.
U ovoj fazi se hromozomi više ne repliciraju.
Kromosomi počinju da migriraju na metafaznu ploču II (na ekvatoru ćelije).

Na kraju profaze II ćelije ulaze u metafazu II.

Metafaza II

U metafazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Kromosomi se nižu na metafaznoj ploči II u centru ćelije.
Kinetohorne niti sestrinskih hromatida razilaze se na suprotne polove.

Na kraju metafaze II ćelije ulaze u anafazu II.

Anafaza II

U anafazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Sestrinske hromatide se odvajaju i počinju da se kreću na suprotne krajeve (polove) ćelije. Vlakna vretena koja nisu povezana s hromatidama se rastežu i izdužuju ćelije.
Kada se uparene sestrinske hromatide odvoje jedna od druge, svaka od njih se smatra kompletnim hromozomom, tzv.
U pripremi za sljedeću fazu mejoze, dva pola ćelija također se udaljavaju jedan od drugog tokom anafaze II. Na kraju anafaze II, svaki pol sadrži kompletnu kompilaciju hromozoma.

Nakon anafaze II, stanice ulaze u telofazu II.

Telofaza II

U telofazi II mejoze javljaju se sljedeće promjene:

Odvojena jezgra se formiraju na suprotnim polovima.
Dolazi do citokineze (podjela citoplazme i stvaranje novih stanica).
Na kraju mejoze II nastaju četiri ćelije kćeri. Svaka ćelija ima upola manji broj hromozoma od originalne roditeljske ćelije.

rezultat mejoze

Krajnji rezultat mejoze je proizvodnja četiri kćeri ćelije. Ove ćelije imaju dva manje hromozoma nego roditelj. Tokom mejoze nastaju samo polne ćelije. Drugi se dijele mitozom. Kada se genitalije spoje tokom oplodnje, postaju. Diploidne ćelije imaju kompletan skup homolognih hromozoma.

Ovo je važan proces u evolucijskom smislu, koji omogućava organizmima da stvaraju različite populacije kao odgovor na promjene okoliša. Bez razumijevanja značaja mejoze, nemoguće je dalje proučavanje takvih dijelova biologije kao što su selekcija, genetika i ekologija.

Šta je mejoza

Ovaj način diobe karakterističan je za formiranje gameta kod životinja, biljaka i gljiva. Mejoza proizvodi ćelije koje imaju haploidni skup hromozoma, koji se nazivaju i polne ćelije.

Za razliku od druge varijante umnožavanja ćelija - mitoze, u kojoj je broj hromozoma kćeri jedinki karakterističan za majku, tokom mejoze se broj hromozoma prepolovi. To se dešava u dvije faze – mejoza 1 i mejoza 2. Prvi dio procesa je sličan mitozi – prije nje se događa udvostručenje DNK, povećanje broja hromozoma. Slijedi podjela redukcije. Kao rezultat, formiraju se ćelije sa haploidnim (a ne diploidnim) skupom hromozoma.

Osnovni koncepti

Da bismo razumjeli šta je mejoza, potrebno je zapamtiti definicije nekih pojmova kako se ne bismo kasnije vraćali na njih.

Kromosom - struktura u jezgri stanice, koja ima nukleoproteinsku prirodu i u kojoj je koncentrirana većina nasljednih informacija.
Somatske i zametne ćelije - ćelije tela koje imaju drugačiji skup hromozoma. Normalno (isključujući poliploide) somatske ćelije su diploidne (2n) i polne haploidne (n). Kada se dvije zametne ćelije spoje, formira se kompletna somatska ćelija.
Centromera je dio hromozoma odgovoran za ekspresiju gena i međusobno povezivanje hromatida.
Telomere - krajnji dijelovi hromozoma, obavljaju zaštitnu funkciju.
Mitoza je način podjele somatskih stanica, stvarajući kopije identične njima u procesu.
Euhromatin i heterohromatin su delovi hromatina u jezgru. Prvi zadržava despiralizirano stanje, drugi je spiraliziran.

Koraci procesa

Mejoza ćelije sastoji se od dvije uzastopne diobe.

Prva divizija. Tokom profaze 1, hromozomi se mogu vidjeti čak i uz pomoć svjetlosnog mikroskopa. Struktura dvostrukog hromozoma sastoji se od dvije hromatide i centromere. Dolazi do spiralizacije i, kao rezultat, skraćivanja hromatida u hromozomu. Mejoza počinje u metafazi 1. Homologni hromozomi se nalaze u ekvatorijalnoj ravni ćelije. Ovo se naziva poravnanje tetrada (bivalenta) hromatide prema hromatidi. U ovom trenutku se dešavaju procesi konjugacije i ukrštanja, oni su opisani u nastavku. Tokom ovih radnji, telomeri često prelaze i preklapaju jedni druge. Školjka jezgra počinje da se raspada, nukleol nestaje i fisione niti vretena postaju vidljive. Tokom anafaze 1, cijeli hromozomi, koji se sastoje od dvije hromatide, kreću se na polove, i to na nasumičan način.

Kao rezultat prve podjele u fazi telofaze 1, formiraju se dvije ćelije sa jednim skupom DNK (za razliku od mitoze, čije su ćelije kćeri diploidne). Interfaza je kratka jer ne zahtijeva dupliciranje DNK.

U drugoj diobi u fazi metafaze 2, već jedan kromosom (od dvije kromatide) odlazi u ekvatorijalni dio ćelije, formirajući metafaznu ploču. Centromera svakog hromozoma se dijeli, hromatide se razilaze prema polovima. U fazi telofaze ove podjele formiraju se dvije ćelije koje sadrže svaki haploidni set hromozoma. Već postoji normalna međufaza.

konjugaciju i ukrštanje

Konjugacija je proces fuzije homolognih hromozoma, a crossing over je izmjena odgovarajućih dijelova homolognih hromozoma (počinje u profazi prve diobe, završava u metafazi 1 ili u anafazi 1 kada hromozomi divergiraju). To su dva povezana procesa koji su uključeni u dodatnu rekombinaciju genetskog materijala. Dakle, hromozomi u haploidnim ćelijama nisu slični onima kod majke, ali već postoje sa supstitucijama.

Raznolikost gameta

Gamete nastale tokom mejoze nisu homologne jedna drugoj. Kromosomi se razilaze u ćelije kćeri nezavisno jedan od drugog, tako da mogu donijeti različite alele budućem potomstvu. Razmotrite najjednostavniji klasični problem: odredite vrste gameta formiranih u roditeljskom organizmu prema dvije jednostavne osobine. Neka nam bude tamnooki i tamnokosi roditelj, heterozigot za ove osobine. Formula alela koja ga karakterizira izgledat će kao AaBb. Polne ćelije će izgledati ovako: AB, Ab, aB, ab. To su četiri vrste. Naravno, broj alela u živom organizmu sa mnogim osobinama bit će višestruko veći, što znači da će biti višestruko više opcija za raznolikost gameta. Ovi procesi su pojačani konjugacijom i ukrštanjem koji se dešavaju u procesu fisije.

Postoje greške u replikaciji i divergenciji hromozoma. To dovodi do stvaranja defektnih gameta. Normalno, takve ćelije treba da se podvrgnu apoptozi (ćelijskoj smrti), ali ponekad se spajaju sa drugom zametnom ćelijom, formirajući novi organizam. Na primjer, na taj način se kod osobe formira Daunova bolest povezana sa jednim dodatnim hromozomom.

Treba napomenuti da se formirane zametne ćelije u različitim organizmima dalje razvijaju. Na primjer, kod osobe se iz jedne roditeljske ćelije formiraju četiri ekvivalentna spermatozoida - kao u klasičnoj mejozi, šta je jajna stanica - nešto je teže saznati. Od četiri potencijalno identične ćelije formiraju se jedno jaje i tri redukciona tijela.

Mejoza: biološki značaj

Zašto se u procesu mejoze smanjuje broj hromozoma u ćeliji je razumljivo: da ovaj mehanizam ne postoji, onda kada se dvije zametne stanice spoje, dolazi do stalnog povećanja hromozomskog skupa. Zbog redukcijske diobe, u procesu reprodukcije, iz fuzije dvije gamete nastaje punopravna diploidna stanica. Tako je očuvana postojanost vrste, stabilnost njenog hromozomskog seta.

Polovina DNK organizma kćeri sadržavat će genetske informacije majke, a pola očeve.

Mehanizmi mejoze leže u osnovi sterilnosti međuvrsnih hibrida. Zbog činjenice da ćelije takvih organizama sadrže hromozome dve vrste, tokom metafaze 1 ne mogu da uđu u konjugaciju i proces formiranja zametnih ćelija je poremećen. Plodni hibridi mogući su samo između blisko povezanih vrsta. U slučaju poliploidnih organizama (na primjer, mnoge poljoprivredne biljke), u stanicama s ravnomjernim skupom hromozoma (oktoploidi, tetraploidi), hromozomi se divergiraju kao u klasičnoj mejozi. U slučaju triploida, hromatide se formiraju neravnomjerno, postoji veliki rizik od dobivanja neispravnih gameta. Ove biljke se razmnožavaju vegetativno.

Dakle, razumijevanje šta je mejoza je fundamentalno pitanje biologije. Procesi seksualne reprodukcije, gomilanje slučajnih mutacija i njihov prijenos na potomstvo su u osnovi nasljedne varijabilnosti i neodređene selekcije. Savremena selekcija se formira na osnovu ovih mehanizama.

Varijante mejoze

Razmatrana varijanta podjele u mejozi karakteristična je uglavnom za višećelijske organizme. U najjednostavnijem, mehanizam izgleda nešto drugačije. U tom procesu, odvija se jedna mejotička podjela, odnosno prelazna faza se također pomiče. Takav mehanizam se smatra primitivnijim. Služio je kao osnova za podelu haploidnih ćelija savremenih životinja, biljaka, gljiva, koja se odvija u dve faze i obezbeđuje najbolju rekombinaciju genetskog materijala.

Razlike između mejoze i mitoze

Sumirajući razlike između ova dva tipa diobe, potrebno je napomenuti ploidnost ćelija kćeri. Ako je tokom mitoze količina DNK, hromozoma u obe generacije jednaka - diploidna, onda u mejozi nastaju haploidne ćelije. U ovom slučaju, kao rezultat prvog procesa, formiraju se dvije, a kao rezultat drugog - četiri ćelije. U mitozi nema prelaska. Biološki značaj ovih podjela također varira. Ako je cilj mejoze formiranje zametnih stanica i njihovo naknadno spajanje u različitim organizmima, odnosno rekombinacija genetskog materijala u generacijama, onda je cilj mitoze održavanje stabilnosti tkiva i integriteta tijela.