Mejoza, razlike od mitoze. Faze mejoze U kojoj fazi mejoze dolazi do popravka jezgrene membrane?

Mitoza- glavna metoda diobe eukariotskih stanica, u kojoj se prvo događa udvostručenje, a zatim ravnomjerna raspodjela nasljednog materijala između stanica kćeri.

Mitoza je kontinuirani proces u kojem postoje četiri faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Prije mitoze stanica se priprema za diobu ili interfazu. Razdoblje pripreme stanice za mitozu i sama mitoza zajedno čine mitotski ciklus. U nastavku je kratak opis faza ciklusa.

Interfaza sastoji se od tri razdoblja: presintetskog ili postmitotskog, - G 1, sintetskog - S, postsintetskog ili premitotskog, - G 2.

Presintetsko razdoblje (2n 2c, gdje n- broj kromosoma, S- broj molekula DNA) - rast stanica, aktivacija procesa biološke sinteze, priprema za sljedeće razdoblje.

Sintetičko razdoblje (2n 4c) je replikacija DNK.

Postsintetsko razdoblje (2n 4c) - priprema stanice za mitozu, sintezu i nakupljanje proteina i energije za nadolazeću diobu, povećanje broja organela, udvostručenje centriola.

Profaza (2n 4c) - rastavljanje nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje niti fisijskih vretena, "nestanak" jezgrica, kondenzacija dvokromatidnih kromosoma.

metafaza (2n 4c) - poravnanje najzgusnutijih dvokromatidnih kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini stanice (metafazna ploča), pričvršćivanje vlakana vretena jednim krajem na centriole, a drugim - na centromere kromosoma.

Anafaza (4n 4c) - podjela dvokromatidnih kromosoma u kromatide i divergencija tih sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice (u ovom slučaju kromatide postaju neovisni jednokromatidni kromosomi).

Telofaza (2n 2c u svakoj stanici kćeri) - dekondenzacija kromosoma, stvaranje jezgrinih membrana oko svake skupine kromosoma, raspadanje niti fisijskih vretena, pojava jezgrice, dioba citoplazme (citotomija). Citotomija u životinjskim stanicama nastaje zbog fisijske brazde, u biljnim stanicama - zbog stanične ploče.

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

Biološki značaj mitoze. Stanice kćeri nastale kao rezultat ove metode diobe genetski su identične majčinim. Mitoza osigurava postojanost kromosomske garniture u nizu generacija stanica. U osnovi je procesa kao što su rast, regeneracija, aseksualna reprodukcija itd.

- To je poseban način diobe 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 dioba (mejoza 1) zove se redukcija, jer se upravo tijekom te diobe broj kromosoma prepolovi: od jedne diploidne stanice (2 n 4c) tvore dva haploida (1 n 2c).

Interfaza 1(na početku - 2 n 2c, na kraju - 2 n 4c) - sinteza i nakupljanje tvari i energije potrebnih za provedbu obje diobe, povećanje veličine stanice i broja organela, udvostručenje centriola, replikacija DNA, koja završava u profazi 1.

Profaza 1 (2n 4c) - rastavljanje nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje filamenata fisijskih vretena, "nestanak" jezgrica, kondenzacija dvokromatidnih kromosoma, konjugacija homolognih kromosoma i crossing over. Konjugacija- proces konvergencije i ispreplitanja homolognih kromosoma. Par konjugiranih homolognih kromosoma naziva se dvovalentan. Crossing over je proces izmjene homolognih regija između homolognih kromosoma.

Profaza 1 je podijeljena u faze: leptoten(završetak replikacije DNK), zigoten(konjugacija homolognih kromosoma, stvaranje bivalenata), pahiten(crossing over, rekombinacija gena), diploten(detekcija chiasmata, 1 blok ljudske oogeneze), dijakineza(terminalizacija kijazme).

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 bivalenata u ekvatorijalnoj ravnini stanice, pričvršćivanje niti fisijskih vretena na jednom kraju na centriole, a na drugom - na centromere kromosoma.

Anafaza 1 (2n 4c) - slučajna neovisna divergencija dvokromatidnih kromosoma na suprotne polove stanice (od svakog para homolognih kromosoma jedan kromosom prelazi na jedan pol, drugi na drugi), rekombinacija kromosoma.

Telofaza 1 (1n 2c u svakoj stanici) – stvaranje jezgrinih membrana oko skupina dvokromatidnih kromosoma, dioba citoplazme. U mnogim biljkama stanica iz anafaze 1 odmah prelazi u profazu 2.

Druga mejotička dioba (mejoza 2) nazvao jednadžbeni.

Interfaza 2, ili interkineza (1n 2c), kratki je prekid između prve i druge mejotičke diobe tijekom kojeg ne dolazi do replikacije DNA. svojstven životinjskim stanicama.

Profaza 2 (1n 2c) - rastavljanje nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje vretenastih vlakana.

Metafaza 2 (1n 2c) - poravnanje dvokromatidnih kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini stanice (metafazna ploča), pričvršćivanje vlakana vretena s jednim krajem na centriole, drugi - na centromere kromosoma; 2 blok oogeneze kod ljudi.

Anafaza 2 (2n 2S) - podjela dvokromatidnih kromosoma u kromatide i divergencija tih sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice (u ovom slučaju kromatide postaju neovisni jednokromatidni kromosomi), rekombinacija kromosoma.

Telofaza 2 (1n 1c u svakoj stanici) - dekondenzacija kromosoma, stvaranje jezgrinih membrana oko svake skupine kromosoma, raspadanje niti fisijskih vretena, pojava jezgrice, dioba citoplazme (citotomija) uz stvaranje četiriju haploidnih stanica kao rezultat.

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

Amitoza

Amitoza- izravna dioba interfazne jezgre stezanjem bez stvaranja kromosoma, izvan mitotskog ciklusa. Opisano za starenje, patološki promijenjene i osuđene na smrt stanice. Nakon amitoze, stanica se ne može vratiti u normalni mitotski ciklus.

staničnog ciklusa

staničnog ciklusa- život stanice od trenutka nastanka do diobe ili smrti. Obavezna komponenta staničnog ciklusa je mitotski ciklus koji uključuje razdoblje pripreme za diobu i samu mitozu. Osim toga, u životnom ciklusu postoje razdoblja odmora, tijekom kojih stanica obavlja vlastite funkcije i bira svoju daljnju sudbinu: smrt ili povratak u mitotski ciklus.

Ići predavanja №12"Fotosinteza. kemosinteza"

Ići predavanja №14"Razmnožavanje organizama"

Poznato je da živi organizmi dišu, jedu, množe se i umiru, to je njihova biološka funkcija. Ali zašto se sve ovo događa? Zbog opeka - stanica koje također dišu, hrane se, umiru i množe se. Ali kako se to događa?

O građi stanica

Kuća se sastoji od cigle, blokova ili trupaca. Dakle, tijelo se može podijeliti na elementarne jedinice - stanice. Čitava raznolikost živih bića sastoji se od njih, razlika je samo u njihovom broju i vrstama. Od njih se sastoje mišići, koštano tkivo, koža, svi unutarnji organi - toliko se razlikuju po svojoj namjeni. Ali bez obzira na to koje funkcije ova ili ona stanica obavlja, sve su raspoređene na približno isti način. Prije svega, svaka "cigla" ima ljusku i citoplazmu s organelama smještenim u njoj. Neke stanice nemaju jezgru, nazivaju se prokariotskim, ali svi više ili manje razvijeni organizmi sastoje se od eukariotske stanice koje imaju jezgru u kojoj su pohranjene genetske informacije.

Organele smještene u citoplazmi su raznolike i zanimljive, obavljaju važne funkcije. U stanicama životinjskog podrijetla izolirani su endoplazmatski retikulum, ribosomi, mitohondriji, Golgijev kompleks, centrioli, lizosomi i motorički elementi. Uz pomoć njih odvijaju se svi procesi koji osiguravaju funkcioniranje tijela.

vitalnost stanica

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 stanice. Nevjerojatno je, ali svaka "cigla" ima svoj život. Zbog svojih organela prima i prerađuje hranjive tvari, kisik, a sav višak uklanja prema van. Sama citoplazma i endoplazmatski retikulum obavljaju transportnu funkciju, mitohondriji su, između ostalog, odgovorni za disanje, kao i za opskrbu energijom. Golgijev kompleks uključen je u nakupljanje i uklanjanje staničnih otpadnih produkata. I druge organele sudjeluju u složenim procesima. I u određenoj fazi počinje se dijeliti, odnosno odvija se proces reprodukcije. Vrijedno je detaljnije razmotriti.

proces diobe stanica

Razmnožavanje je jedna od faza u razvoju živog organizma. Isto vrijedi i za stanice. U određenoj fazi životnog ciklusa ulaze u stanje kada postaju spremni za reprodukciju. jednostavno se dijele na dva dijela, izdužuju se i zatim tvore pregradu. Ovaj proces je jednostavan i gotovo potpuno proučavan na primjeru štapićastih bakterija.

Sa svime je malo kompliciranije. Razmnožavaju se na tri različita načina, koji se nazivaju amitoza, mitoza i mejoza. Svaki od ovih putova ima svoje karakteristike, svojstven je određenoj vrsti stanica. Amitoza

smatra se najjednostavnijim, a naziva se i izravna binarna fisija. Udvostručuje molekulu DNK. Međutim, ne stvara se fisijsko vreteno, pa je ova metoda energetski najučinkovitija. Amitoza se uočava kod jednostaničnih organizama, dok se višestanična tkiva razmnožavaju drugim mehanizmima. Međutim, ponekad se opaža na mjestima gdje je mitotička aktivnost smanjena, na primjer, u zrelim tkivima.

Ponekad se izravna dioba izdvaja kao vrsta mitoze, ali neki znanstvenici to smatraju zasebnim mehanizmom. Tijek ovog procesa, čak iu starim stanicama, prilično je rijedak. Zatim će se razmotriti mejoza i njezine faze, proces mitoze, kao i sličnosti i razlike ovih metoda. U usporedbi s jednostavnim dijeljenjem, oni su složeniji i savršeniji. To se posebno odnosi na redukcijsku podjelu, tako da će karakteristike faza mejoze biti najdetaljnije.

Važnu ulogu u staničnoj diobi imaju centrioli - posebne organele, obično smještene uz Golgijev kompleks. Svaka takva struktura sastoji se od 27 mikrotubula grupiranih po tri. Cijela struktura je cilindrična. Centrioli izravno sudjeluju u formiranju diobenog vretena stanice u procesu neizravne diobe, o čemu će biti riječi kasnije.

Mitoza

Životni vijek stanica varira. Neki žive nekoliko dana, a neki se mogu pripisati stogodišnjacima, jer se njihova potpuna promjena događa vrlo rijetko. I gotovo sve te stanice razmnožavaju se mitozom. Za većinu njih prosječno između razdoblja diobe prođe 10-24 sata. Sama mitoza traje kratko vrijeme - kod životinja oko 0,5-1

sat, a kod biljaka oko 2-3. Ovaj mehanizam osigurava rast stanične populacije i reprodukciju jedinica identičnih po svom genetskom sadržaju. Tako se na elementarnoj razini promatra kontinuitet generacija. Broj kromosoma ostaje nepromijenjen. Upravo je ovaj mehanizam najčešća varijanta reprodukcije eukariotskih stanica.

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

Mitoza se sastoji od nekoliko faza koje se razlikuju po svojim morfološkim značajkama. Stanje u kojem je stanica spremna za neizravnu diobu naziva se interfaza, a sam proces je podijeljen u još 5 faza, koje treba detaljnije razmotriti.

Faze mitoze

Budući da je u interfazi, stanica se priprema za diobu: dolazi do sinteze DNA i proteina. Ova faza je podijeljena u još nekoliko, tijekom kojih cijela struktura raste i kromosomi se dupliciraju. U tom stanju stanica ostaje do 90% cijelog životnog ciklusa.

Preostalih 10% zauzima izravno odjeljenje, koje je podijeljeno u 5 stupnjeva. Tijekom mitoze biljnih stanica oslobađa se i preprofaza, koje u svim ostalim slučajevima nema. Nastaju nove strukture, jezgra se pomiče u središte. Formira se predprofazna vrpca koja označava predloženo mjesto buduće podjele.

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

stol 1

Umjetničko ime	Karakteristično
Profaza	Jezgra se povećava u veličini, kromosomi u njoj se spiraliziraju, postaju vidljivi pod mikroskopom. Vreteno se formira u citoplazmi. Jezgrica se često raspada, ali to se ne događa uvijek. Sadržaj genetskog materijala u stanici ostaje nepromijenjen.
prometafaza	Nuklearna membrana se raspada. Kromosomi počinju aktivno, ali nasumično kretanje. U konačnici, svi oni dolaze u ravninu metafazne ploče. Ovaj korak traje do 20 minuta.
metafaza	Kromosomi se poredaju duž ekvatorijalne ravnine vretena na približno jednakoj udaljenosti od oba pola. Broj mikrotubula koji drže cijelu strukturu u stabilnom stanju doseže maksimum. Sestrinske kromatide se međusobno odbijaju, zadržavajući vezu samo u centromeri.
Anafaza	Najkraća faza. Kromatide se razdvajaju i međusobno odbijaju prema najbližim polovima. Ovaj se proces ponekad izdvaja zasebno i naziva se anafaza A. U budućnosti se sami polovi podjele razilaze. U stanicama nekih protozoa diobeno se vreteno poveća i do 15 puta. I ovaj podfaza se zove anafaza B. Trajanje i redoslijed procesa u ovoj fazi je promjenjiv.
Telofaza	Nakon završetka divergencije na suprotne polove, kromatide prestaju. Dolazi do dekondenzacije kromosoma, odnosno do njihovog povećanja. Započinje rekonstrukcija nuklearnih membrana budućih stanica kćeri. Vretenasti mikrotubuli nestaju. Formiraju se jezgre, nastavlja se sinteza RNK.

Nakon završetka diobe genetske informacije dolazi do citokineze ili citotomije. Ovaj izraz se odnosi na formiranje tijela stanica kćeri iz tijela majke. U ovom slučaju, organele su u pravilu podijeljene na pola, iako su iznimke moguće, formira se particija. Citokineza se u pravilu ne izdvaja u zasebnu fazu, smatrajući je unutar telofaze.

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

O kromosomima

Još uvijek nemajući pojma o genetici, ljudi su znali da mnoge kvalitete potomaka ovise o roditeljima. S razvojem biologije postalo je očito da su informacije o pojedinom organizmu pohranjene u svakoj stanici, a dio njih se prenosi budućim generacijama.

Krajem 19. stoljeća otkriveni su kromosomi - strukture koje se sastoje od duge

molekule DNA. To je postalo moguće s usavršavanjem mikroskopa, a čak i sada se mogu vidjeti samo tijekom razdoblja podjele. Najčešće se otkriće pripisuje njemačkom znanstveniku W. Flemingu, koji ne samo da je modernizirao sve što je proučavano prije njega, već je dao i svoj doprinos: bio je jedan od prvih koji je proučavao staničnu strukturu, mejozu i njezine faze, te uveo i pojam "mitoza". Sam koncept "kromosoma" predložio je malo kasnije drugi znanstvenik - njemački histolog G. Waldeyer.

Građa kromosoma u trenutku kada su jasno vidljivi prilično je jednostavna – to su dvije kromatide koje su sredinom spojene centromerom. To je specifičan slijed nukleotida i ima važnu ulogu u procesu reprodukcije stanica. U konačnici, kromosom je izvana u profazi i metafazi, kada se najbolje vidi, nalikuje slovu X.

1900. godine, opisujući principe prijenosa nasljednih osobina otkriveni su. Tada je konačno postalo jasno da su upravo kromosomi ono čime se prenosi genetska informacija. U budućnosti su znanstvenici proveli niz eksperimenata koji su to dokazali. A onda je predmet proučavanja bio učinak koji dioba stanica ima na njih.

Mejoza

Za razliku od mitoze, ovaj mehanizam na kraju dovodi do stvaranja dviju stanica s nizom kromosoma 2 puta manjim od izvornog. Dakle, proces mejoze služi kao prijelaz iz diploidne faze u haploidnu, a na prvom mjestu

govorimo o diobi jezgre, a već u drugom - cijele stanice. Obnavljanje punog skupa kromosoma događa se kao rezultat daljnjeg spajanja gameta. Zbog smanjenja broja kromosoma ova se metoda definira i kao redukcijska dioba stanica.

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

Mejozu ne treba brkati s gametogenezom, iako su ta dva procesa usko povezana. Oba mehanizma sudjeluju u stvaranju zametnih stanica, ali među njima postoji niz ozbiljnih razlika. Mejoza se odvija u dvije faze diobe, od kojih se svaka sastoji od 4 glavne faze, između kojih postoji kratka stanka. Trajanje cijelog procesa ovisi o količini DNA u jezgri i strukturi kromosomske organizacije. Općenito, mnogo je dulje od mitoze.

Inače, jedan od glavnih razloga značajne raznolikosti vrsta je mejoza. Kao rezultat redukcijske diobe dolazi do cijepanja kromosomskog skupa na dva dijela, tako da nastaju nove kombinacije gena, koje, prije svega, potencijalno povećavaju prilagodljivost i prilagodljivost organizama, dobivajući na kraju određene skupove svojstava i kvaliteta.

Faze mejoze

Kao što je već spomenuto, redukcijska dioba stanica konvencionalno se dijeli u dvije faze. Svaka od ovih faza podijeljena je u još 4. A prva faza mejoze - profaza I, pak, podijeljena je u 5 zasebnih faza. Dok se ovaj proces nastavlja proučavati, drugi bi se mogli identificirati u budućnosti. Sada se razlikuju sljedeće faze mejoze:

tablica 2

Umjetničko ime	Karakteristično
Prva liga (smanjenje)
Profaza I
leptoten	Na drugi način, ova faza se naziva faza tankih niti. Kromosomi pod mikroskopom izgledaju poput zamršene lopte. Ponekad je proleptoten izoliran kada su pojedinačne niti još uvijek teško razaznati.
zigoten	Faza spajanja niti. Homologni, to jest slični u morfologiji i genetici, parovi kromosoma se spajaju. U procesu fuzije, odnosno konjugacije, nastaju bivalenti, odnosno tetrade. Takozvani relativno stabilni kompleksi parova kromosoma.
pahiten	Faza debelih niti. U ovoj fazi dolazi do spiralizacije kromosoma i dovršetka replikacije DNA, nastaju chiasmati – dodirne točke pojedinih dijelova kromosoma – kromatide. Odvija se proces križanja. Kromosomi se križaju i razmjenjuju neke dijelove genetskih informacija.
diploten	Također se naziva stadij dvostruke niti. Homologni kromosomi u bivalentima se međusobno odbijaju i ostaju povezani samo u hijazmama.
dijakineza	U ovoj fazi bivalenti se razilaze na periferiji jezgre.
Metafaza I	Ljuska jezgre je uništena, formira se fisijsko vreteno. Bivalenti se pomiču u središte stanice i poredaju duž ekvatorijalne ravnine.
Anafaza I	Bivalenti se raspadaju, nakon čega se svaki kromosom iz para pomiče na najbliži pol stanice. Ne dolazi do razdvajanja na kromatide.
Telofaza I	Proces divergencije kromosoma je završen. Formiraju se zasebne jezgre stanica kćeri, svaka s haploidnim skupom. Kromosomi se despiraliziraju i formira se jezgrina ovojnica. Ponekad postoji citokineza, odnosno dioba samog tijela stanice.
Druga podjela (jednak)
Profaza II	Kromosomi se kondenziraju, stanično središte se dijeli. Nuklearna ovojnica je uništena. Formira se diobeno vreteno, okomito na prvo.
Metafaza II	U svakoj od stanica kćeri, kromosomi se poredaju duž ekvatora. Svaki od njih sastoji se od dvije kromatide.
Anafaza II	Svaki je kromosom podijeljen na kromatide. Ovi dijelovi divergiraju prema suprotnim polovima.
Telofaza II	Nastali jednostruki kromatidni kromosomi su despiralizirani. Nastaje nuklearna ovojnica.

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

Usput, mejoza i njezine faze također se promatraju u nekim protozoama. Međutim, u pravilu uključuje samo jednu podjelu. Pretpostavlja se da se takav jednostupanjski oblik kasnije razvio u moderni, dvostupanjski.

Razlike i sličnosti mitoze i mejoze

Na prvi pogled čini se da su razlike između ova dva procesa očite, jer se radi o potpuno različitim mehanizmima. No, dubljom analizom ispada da razlike između mitoze i mejoze nisu toliko globalne, da na kraju dovode do stvaranja novih stanica.

Prije svega, vrijedi razgovarati o tome što je tim mehanizmima zajedničko. Zapravo, postoje samo dvije podudarnosti: u istom slijedu faza, a također iu činjenici da

prije obje vrste diobe dolazi do replikacije DNA. Iako, s obzirom na mejozu, prije početka profaze I, ovaj proces nije dovršen u potpunosti, završavajući u jednoj od prvih podfaza. I slijed faza, iako sličan, ali zapravo se događaji koji se u njima događaju ne podudaraju u potpunosti. Dakle, sličnosti između mitoze i mejoze nisu tako brojne.

Postoji mnogo više razlika. Prije svega, mitoza se javlja u dok je mejoza usko povezana s stvaranjem zametnih stanica i sporogenezom. U samim fazama procesi se u potpunosti ne poklapaju. Na primjer, crossing over u mitozi događa se tijekom interfaze, a ne uvijek. U drugom slučaju, ovaj proces je odgovoran za anafazu mejoze. Rekombinacija gena u neizravnoj diobi najčešće se ne provodi, što znači da ne igra nikakvu ulogu u evolucijskom razvoju organizma i održavanju intraspecifične raznolikosti. Broj stanica koje nastaju mitozom je dvije, genetski su identične majčinim i imaju diploidan set kromosoma. Kod redukcijske diobe sve je drugačije. Rezultat mejoze je 4 drugačiji od majčinog. Osim toga, oba se mehanizma značajno razlikuju u trajanju, a to nije samo zbog razlike u broju koraka fisije, već i zbog trajanja svakog od koraka. Na primjer, prva profaza mejoze traje puno dulje, jer se u to vrijeme događa konjugacija kromosoma i crossing over. Zato je dodatno podijeljen u nekoliko faza.

Općenito, sličnosti između mitoze i mejoze prilično su beznačajne u usporedbi s njihovim međusobnim razlikama. Gotovo je nemoguće zbuniti ove procese. Stoga je sada čak pomalo iznenađujuće da se redukcijska dioba prije smatrala vrstom mitoze.

Posljedice mejoze

Kao što je već spomenuto, nakon završetka procesa redukcijske diobe, umjesto matične stanice s diploidnim skupom kromosoma, formiraju se četiri haploidna. A ako govorimo o razlikama između mitoze i mejoze, ovo je najznačajnija. Obnavljanje potrebne količine, ako govorimo o zametnim stanicama, događa se nakon oplodnje. Dakle, sa svakom novom generacijom ne dolazi do udvostručenja broja kromosoma.

Osim toga, tijekom procesa reprodukcije dolazi do mejoze, 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, problem redukcijske diobe predstavlja i sterilnost nekih hibrida u životinjskom svijetu. Činjenica je da kromosomi roditelja koji pripadaju različitim vrstama ne mogu ući u konjugaciju, što znači da je proces stvaranja punopravnih održivih zametnih stanica nemoguć. Dakle, mejoza je ta koja je u osnovi evolucijskog razvoja životinja, biljaka i drugih organizama.

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

Prva mejotička dioba (mejoza 1) nazvao smanjenje, budući da se tijekom te diobe broj kromosoma smanjuje za polovicu: od jedne diploidne stanice (2 n 4c) tvore dva haploida (1 n 2c).

Interfaza 1 (na početku - 2 n 2c, na kraju - 2 n 4c) - sinteza i nakupljanje tvari i energije potrebnih za provedbu obje diobe, povećanje veličine stanice i broja organela, udvostručenje centriola, replikacija DNA, koja završava u profazi 1.

Profaza 1 (2n 4c) - rastavljanje nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje niti fisijskih vretena, "nestajanje" jezgrica, kondenzacija dvokromatidnih kromosoma, konjugacija homolognih kromosoma i crossing over. Konjugacija- proces konvergencije i ispreplitanja homolognih kromosoma. Par konjugiranih homolognih kromosoma naziva se dvovalentan. Prelazak preko- proces izmjene homolognih regija između homolognih kromosoma.

Profaza 1 je podijeljena u faze:

leptoten(završetak replikacije DNK),
zigoten(konjugacija homolognih kromosoma, stvaranje bivalenata),
pahiten(crossing over, rekombinacija gena),
diploten(detekcija chiasmata, 1 blok ljudske oogeneze),
dijakineza(terminalizacija kijazme).

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 bivalenata u ekvatorijalnoj ravnini stanice, pričvršćivanje niti fisijskih vretena na jednom kraju na centriole, a na drugom - na centromere kromosoma.

Anafaza 1 (2n 4c) - slučajna neovisna divergencija dvokromatidnih kromosoma na suprotne polove stanice (od svakog para homolognih kromosoma jedan kromosom prelazi na jedan pol, drugi na drugi), rekombinacija kromosoma.

Telofaza 1 (1n 2c u svakoj stanici) – stvaranje jezgrinih membrana oko skupina dvokromatidnih kromosoma, dioba citoplazme. U mnogim biljkama stanica iz anafaze 1 odmah prelazi u profazu 2.

Druga mejotička dioba (mejoza 2) nazvao jednadžbeni.

Interfaza 2 , ili interkineza (1n 2c), kratki je prekid između prve i druge mejotičke diobe tijekom kojeg ne dolazi do replikacije DNA. svojstven životinjskim stanicama.

Profaza 2 (1n 2c) - rastavljanje nuklearnih membrana, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje filamenata fisijskih vretena.

Metafaza 2 (1n 2c) - poravnanje dvokromatidnih kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini stanice (metafazna ploča), pričvršćivanje vlakana vretena s jednim krajem na centriole, drugi - na centromere kromosoma; 2 blok oogeneze kod ljudi.

Anafaza 2 (2n 2S) - podjela dvokromatidnih kromosoma u kromatide i divergencija tih sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice (u ovom slučaju kromatide postaju neovisni jednokromatidni kromosomi), rekombinacija kromosoma.

Telofaza 2 (1n 1c u svakoj stanici) - dekondenzacija kromosoma, stvaranje jezgrinih membrana oko svake skupine kromosoma, raspadanje niti fisijskih vretena, pojava jezgrice, dioba citoplazme (citotomija) uz stvaranje četiriju haploidnih stanica kao rezultat.

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

S brojem smanjenim za dva u odnosu na matičnu ćeliju. Dioba stanica kroz mejozu odvija se u dvije glavne faze: mejoza I i mejoza II. Na kraju mejotičkog procesa nastaju četiri. Prije nego što stanica koja se dijeli uđe u mejozu, prolazi kroz razdoblje koje se naziva interfaza.

Interfaza

Faza G1: stupanj razvoja stanice prije sinteze DNA. U ovoj fazi stanica, pripremajući se za diobu, povećava masu.
S-faza: razdoblje tijekom kojeg se sintetizira DNA. Za većinu stanica ova faza traje kratko.
Faza G2: razdoblje nakon sinteze DNA, ali prije početka profaze. Stanica nastavlja sintetizirati dodatne proteine i rasti u veličini.

U posljednjoj fazi interfaze stanica još ima jezgrice. okružena nuklearnom membranom, a stanični kromosomi su duplicirani, ali su u obliku. Dva para nastala replikacijom jednog para nalaze se izvan jezgre. Na kraju interfaze stanica ulazi u prvi stadij mejoze.

Mejoza I:

Profaza I

U profazi I mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Kromosomi se kondenziraju i pričvršćuju za jezgrinu ovojnicu.
Dolazi do sinapse (konvergencija homolognih kromosoma u paru) i formira se tetrada. Svaka tetrada se sastoji od četiri kromatide.
Može doći do genetske rekombinacije.
Kromosomi se kondenziraju i odvajaju od ovojnice jezgre.
Isto tako, centrioli migriraju jedan od drugoga, a nuklearna ovojnica i nukleoli bivaju uništeni.
Kromosomi počinju migrirati u metafaznu (ekvatorijalnu) ploču.

Na kraju profaze I stanica ulazi u metafazu I.

Metafaza I

U metafazi I mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Tetrade su poredane na metafaznoj ploči.
homologni kromosomi su orijentirani na suprotne polove stanice.

Na kraju metafaze I stanica ulazi u anafazu I.

Anafaza I

U anafazi I mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Kromosomi se pomiču na suprotne krajeve stanice. Slično mitozi, kinetohori stupaju u interakciju s mikrotubulima kako bi pomaknuli kromosome na polove stanice.
Za razliku od mitoze, oni ostaju zajedno nakon što se pomaknu na suprotne polove.

Na kraju anafaze I stanica ulazi u telofazu I.

Telofaza I

U telofazi I mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Vlakna vretena nastavljaju pomicati homologne kromosome prema polovima.
Nakon što je kretanje završeno, svaki pol stanice ima haploidan broj kromosoma.
U većini slučajeva, citokineza (dioba) se događa istovremeno s telofazom I.
Na kraju telofaze I i citokineze formiraju se dvije stanice kćeri, svaka s upola manjim brojem kromosoma od izvorne roditeljske stanice.
Ovisno o vrsti stanice, mogu se odvijati različiti procesi u pripremi za mejozu II. Međutim, genetski materijal se više ne replicira.

Na kraju telofaze I stanica ulazi u profazu II.

Mejoza II:

Profaza II

U profazi II mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Jezgra i jezgra se uništavaju sve dok se ne pojavi fisijsko vreteno.
Kromosomi se više ne repliciraju u ovoj fazi.
Kromosomi počinju migrirati u metafaznu ploču II (na ekvatoru stanice).

Na kraju profaze II stanice ulaze u metafazu II.

Metafaza II

U metafazi II mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Kromosomi se poredaju na metafaznoj ploči II u središtu stanica.
Kinetohorne niti sestrinskih kromatida divergiraju na suprotne polove.

Na kraju metafaze II stanice ulaze u anafazu II.

Anafaza II

U anafazi II mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Sestrinske kromatide se odvajaju i počinju kretati prema suprotnim krajevima (polovima) stanice. Vretenasta vlakna koja nisu povezana s kromatidima rastežu se i izdužuju stanice.
Nakon što su uparene sestrinske kromatide odvojene jedna od druge, svaka od njih se smatra potpunim kromosomom, tzv.
U pripremi za sljedeću fazu mejoze, dva pola stanica također se udaljavaju jedan od drugog tijekom anafaze II. Na kraju anafaze II svaki pol sadrži potpunu kompilaciju kromosoma.

Nakon anafaze II stanice ulaze u telofazu II.

Telofaza II

U telofazi II mejoze dolazi do sljedećih promjena:

Odvojene jezgre nastaju na suprotnim polovima.
Dolazi do citokineze (dioba citoplazme i stvaranje novih stanica).
Na kraju mejoze II nastaju četiri stanice kćeri. Svaka stanica ima polovicu broja kromosoma od izvorne roditeljske stanice.

rezultat mejoze

Krajnji rezultat mejoze je proizvodnja četiri stanice kćeri. Ove stanice imaju dva kromosoma manje od roditelja. Tijekom mejoze nastaju samo spolne stanice. Drugi se dijele mitozom. Kad se spolni organi tijekom oplodnje spoje, postaju. Diploidne stanice imaju kompletan set homolognih kromosoma.

Ovo je važan proces u evolucijskom smislu, koji omogućuje organizmima stvaranje različitih populacija kao odgovor na promjene okoliša. Bez razumijevanja značaja mejoze nemoguće je dalje proučavati dijelove biologije kao što su selekcija, genetika i ekologija.

Što je mejoza

Ovaj način diobe karakterističan je za nastanak gameta kod životinja, biljaka i gljiva. Mejozom nastaju stanice koje imaju haploidni skup kromosoma, koje se nazivaju i spolne stanice.

Za razliku od druge varijante umnožavanja stanica - mitoze, u kojoj je broj kromosoma jedinki kćeri karakterističan za majku, tijekom mejoze broj kromosoma se prepolovi. To se događa u dvije faze – mejoza 1 i mejoza 2. Prvi dio procesa sličan je mitozi – prije nje se događa udvostručenje DNK, povećanje broja kromosoma. Slijedi redukcijska podjela. Kao rezultat toga nastaju stanice s haploidnim (a ne diploidnim) skupom kromosoma.

Osnovni koncepti

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

Kromosom - struktura u jezgri stanice, koja ima nukleoproteinsku prirodu i u kojoj je koncentrirana većina nasljednih informacija.
Somatske i zametne stanice - stanice tijela koje imaju različit skup kromosoma. Normalno (isključujući poliploide) somatske stanice su diploidne (2n) i spolno haploidne (n). Kada se dvije spolne stanice spoje, nastaje potpuna somatska stanica.
Centromere je dio kromosoma odgovoran za ekspresiju gena i međusobno povezivanje kromatida.
Telomere - krajnji dijelovi kromosoma, obavljaju zaštitnu funkciju.
Mitoza je način dijeljenja somatskih stanica, pri čemu se stvaraju kopije identične njima.
Eukromatin i heterokromatin su dijelovi kromatina u jezgri. Prvi zadržava despiralizirano stanje, drugi je spiraliziran.

Koraci procesa

Mejoza stanice sastoji se od dvije uzastopne diobe.

Prva divizija. Tijekom profaze 1, kromosomi se mogu vidjeti čak i svjetlosnim mikroskopom. Struktura dvostrukog kromosoma sastoji se od dvije kromatide i centromere. Dolazi do spiralizacije i kao rezultat skraćivanja kromatida u kromosomu. Mejoza počinje u metafazi 1. Homologni kromosomi nalaze se u ekvatorijalnoj ravnini stanice. To se naziva poravnanje tetrada (bivalenata) kromatida prema kromatidima. U ovom trenutku nastaju procesi konjugacije i križanja, koji su opisani u nastavku. Tijekom ovih radnji telomeri se često međusobno križaju i preklapaju. Ljuska jezgre počinje se raspadati, jezgrica nestaje i postaju vidljive niti fisijskog vretena. Tijekom anafaze 1, cijeli kromosomi, koji se sastoje od dvije kromatide, pomiču se prema polovima, i to na slučajan način.

Kao rezultat prve diobe u fazi telofaze 1 nastaju dvije stanice s jednim skupom DNA (za razliku od mitoze, čije su stanice kćeri diploidne). Interfaza je kratka jer ne zahtijeva duplikaciju DNA.

U drugoj diobi u fazi metafaze 2 već jedan kromosom (iz dvije kromatide) odlazi u ekvatorijalni dio stanice, tvoreći metafaznu ploču. Centromera svakog kromosoma se dijeli, kromatide divergiraju prema polovima. U fazi telofaze ove diobe formiraju se dvije stanice koje sadrže svaki haploidni set kromosoma. Već postoji normalna međufaza.

konjugacija i krosing over

Konjugacija je proces spajanja homolognih kromosoma, a crossing over je izmjena odgovarajućih dijelova homolognih kromosoma (počinje u profazi prve diobe, završava u metafazi 1 ili u anafazi 1 kada se kromosomi raziđu). To su dva povezana procesa koji su uključeni u dodatnu rekombinaciju genetskog materijala. Dakle, kromosomi u haploidnim stanicama nisu slični onima u majčinim, već već postoje sa supstitucijama.

Raznolikost gameta

Gamete nastale tijekom mejoze nisu međusobno homologne. Kromosomi se razdvajaju u stanice kćeri neovisno jedni o drugima, tako da mogu donijeti različite alele budućim potomcima. Razmotrimo najjednostavniji klasični problem: odredite tipove gameta formiranih u roditeljskom organizmu prema dvije jednostavne osobine. Imajmo tamnookog i tamnokosog roditelja, heterozigota po ovim osobinama. Formula alela koja ga karakterizira izgledat će kao AaBb. Spolne stanice će izgledati ovako: AB, Ab, aB, ab. To su četiri vrste. Naravno, broj alela u živom organizmu s mnogo svojstava bit će višestruko veći, što znači da će biti višestruko više mogućnosti za raznolikost gameta. Ti su procesi pojačani konjugacijom i crossing overom koji se javljaju u procesu fisije.

Postoje greške u replikaciji i divergenciji kromosoma. To dovodi do stvaranja neispravnih gameta. Obično bi takve stanice trebale proći kroz apoptozu (stanična smrt), ali ponekad se spoje s drugom zametnom stanicom, tvoreći novi organizam. Na primjer, Downova bolest nastaje kod osobe na ovaj način, povezana s jednim dodatnim kromosomom.

Treba napomenuti da se formirane spolne stanice u različitim organizmima dalje razvijaju. Primjerice, kod čovjeka iz jedne roditeljske stanice nastaju četiri ekvivalentna spermija - kao što je u klasičnoj mejozi, što je jajašce - to je nešto teže otkriti. Od četiri potencijalno identične stanice nastaje jedno jaje i tri redukcijska tjelešca.

Mejoza: biološki značaj

Razumljivo je zašto se u procesu mejoze broj kromosoma u stanici smanjuje: ako taj mehanizam ne postoji, tada bi pri spajanju dviju zametnih stanica došlo do stalnog povećanja skupa kromosoma. Zbog redukcijske diobe, u procesu razmnožavanja, spajanjem dviju gameta nastaje punopravna diploidna stanica. Dakle, očuvana je postojanost vrste, stabilnost njezinog skupa kromosoma.

Polovica DNK organizma kćeri sadržavat će genetske informacije majke, a pola oca.

Mehanizmi mejoze temelj su sterilnosti međuvrsnih hibrida. Zbog činjenice da stanice takvih organizama sadrže kromosome dviju vrsta, tijekom metafaze 1 ne mogu ući u konjugaciju i proces stvaranja zametnih stanica je poremećen. Plodni hibridi mogući su samo između blisko srodnih vrsta. U slučaju poliploidnih organizama (na primjer, mnoge poljoprivredne biljke), u stanicama s jednakim skupom kromosoma (oktoploidi, tetraploidi), kromosomi se razilaze kao u klasičnoj mejozi. U slučaju triploida, kromatide se formiraju neravnomjerno, postoji veliki rizik od dobivanja neispravnih gameta. Ove biljke razmnožavaju se vegetativno.

Stoga je razumijevanje što je mejoza temeljno pitanje biologije. Procesi spolnog razmnožavanja, nakupljanje slučajnih mutacija i njihov prijenos na potomstvo temelj su nasljedne varijabilnosti i neodređene selekcije. Na temelju ovih mehanizama formira se moderna selekcija.

Varijante mejoze

Razmatrana varijanta diobe u mejozi karakteristična je uglavnom za višestanične organizme. U najjednostavnijem, mehanizam izgleda nešto drugačije. U tom procesu odvija se jedna mejotička dioba, faza crossing-overa se također pomiče. Takav mehanizam smatra se primitivnijim. Poslužio je kao osnova za diobu haploidnih stanica modernih životinja, biljaka, gljiva, koja se odvija u dvije faze i osigurava najbolju rekombinaciju genetskog materijala.

Razlike između mejoze i mitoze

Sumirajući razlike između ove dvije vrste diobe, potrebno je uočiti ploidnost stanica kćeri. Ako je tijekom mitoze količina DNA, kromosoma u obje generacije ista – diploidna, tada u mejozi nastaju haploidne stanice. U ovom slučaju, kao rezultat prvog procesa, formiraju se dvije, a kao rezultat drugog - četiri stanice. U mitozi nema crossing overa. Biološki značaj ovih podjela također varira. Ako je cilj mejoze stvaranje zametnih stanica i njihovo kasnije spajanje u različitim organizmima, odnosno rekombinacija genetskog materijala u generacijama, onda je cilj mitoze održavanje stabilnosti tkiva i cjelovitosti tijela.