Meiose, forskjeller fra mitose. Faser av meiose I hvilken fase av meiose repareres kjernemembranen?

Mitose- hovedmetoden for deling av eukaryote celler, der dobling først skjer, og deretter en jevn fordeling av arvelig materiale mellom datterceller.

Mitose er en kontinuerlig prosess der det er fire faser: profase, metafase, anafase og telofase. Før mitose forbereder cellen seg på deling, eller interfase. Perioden med celleforberedelse for mitose og mitose selv utgjør sammen mitotisk syklus. Nedenfor er en kort beskrivelse av fasene i syklusen.

Interfase består av tre perioder: presyntetisk eller postmitotisk, - G 1, syntetisk - S, postsyntetisk eller premitotisk, - G 2.

Presyntetisk periode (2n 2c, hvor n- antall kromosomer, Med- antall DNA-molekyler) - cellevekst, aktivering av biologiske synteseprosesser, forberedelse til neste periode.

Syntetisk periode (2n 4c) er DNA-replikasjon.

Postsyntetisk periode (2n 4c) - forberedelse av cellen for mitose, syntese og akkumulering av proteiner og energi for den kommende divisjonen, en økning i antall organeller, dobling av sentrioler.

Profase (2n 4c) - demontering av kjernemembraner, divergensen av sentrioler til forskjellige poler i cellen, dannelsen av fisjonsspindeltråder, "forsvinningen" av nukleolene, kondenseringen av to-kromatidkromosomer.

metafase (2n 4c) - justering av de mest kondenserte to-kromatidkromosomene i ekvatorialplanet til cellen (metafaseplate), festing av spindelfibrene med den ene enden til sentriolene, den andre - til sentromerene til kromosomene.

Anafase (4n 4c) - delingen av to-kromatidkromosomer i kromatider og divergensen av disse søsterkromatidene til motsatte poler av cellen (i dette tilfellet blir kromatidene uavhengige enkeltkromatidkromosomer).

Telofase (2n 2c i hver dattercelle) - dekondensering av kromosomer, dannelse av kjernemembraner rundt hver gruppe kromosomer, desintegrering av fisjonsspindeltrådene, utseendet til nukleolus, delingen av cytoplasma (cytotomi). Cytotomi i dyreceller oppstår på grunn av fisjonsfuren, i planteceller - på grunn av celleplaten.

1 - profase; 2 - metafase; 3 - anafase; 4 - telofase.

Den biologiske betydningen av mitose. Dattercellene dannet som et resultat av denne delingsmetoden er genetisk identiske med moren. Mitose sikrer konstansen til kromosomsettet i en rekke cellegenerasjoner. Ligger til grunn for prosesser som vekst, regenerering, aseksuell reproduksjon, etc.

- Dette er en spesiell måte å dele eukaryote celler på, som et resultat av at overgangen av celler fra en diploid tilstand til en haploid skjer. Meiose består av to påfølgende divisjoner etterfulgt av en enkelt DNA-replikasjon.

Første meiotiske deling (meiose 1) kalt reduksjon, fordi det er under denne delingen at antall kromosomer halveres: fra en diploid celle (2 n 4c) danner to haploide (1 n 2c).

Interfase 1(i begynnelsen - 2 n 2c, på slutten - 2 n 4c) - syntese og akkumulering av stoffer og energi som er nødvendig for implementeringen av begge delingene, en økning i cellestørrelse og antall organeller, dobling av sentrioler, DNA-replikasjon, som ender i profeti 1.

Profase 1 (2n 4c) - demontering av kjernemembraner, divergens av sentrioler til ulike poler i cellen, dannelse av fisjonsspindelfilamenter, "forsvinning" av nukleoler, kondensering av to-kromatidkromosomer, konjugering av homologe kromosomer og kryssing. Konjugasjon- prosessen med konvergens og interlacing av homologe kromosomer. Et par konjugerende homologe kromosomer kalles bivalent. Overkryssing er prosessen med å utveksle homologe regioner mellom homologe kromosomer.

Profase 1 er delt inn i stadier: leptoten(fullføring av DNA-replikasjon), zygoten(konjugering av homologe kromosomer, dannelse av bivalente), pachyten(overkryssing, rekombinasjon av gener), diplotene(deteksjon av chiasmata, 1 blokk av menneskelig oogenese), diakinesis(terminalisering av chiasma).

1 - leptoten; 2 - zygoten; 3 - pachyten; 4 - diploten; 5 - diakinesis; 6 - metafase 1; 7 - anafase 1; 8 - telofase 1;
9 - profase 2; 10 - metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

Metafase 1 (2n 4c) - justering av bivalente i ekvatorialplanet til cellen, festing av fisjonsspindeltrådene i den ene enden til sentriolene, den andre - til sentromerene til kromosomene.

Anafase 1 (2n 4c) - tilfeldig uavhengig divergens av to-kromatidkromosomer til motsatte poler i cellen (fra hvert par homologe kromosomer flytter det ene kromosomet til den ene polen, det andre til den andre), rekombinasjon av kromosomer.

Telofase 1 (1n 2c i hver celle) - dannelsen av kjernemembraner rundt grupper av to-kromatidkromosomer, delingen av cytoplasma. I mange planter går en celle fra anafase 1 umiddelbart over til profase 2.

Andre meiotisk deling (meiose 2) kalt likning.

Interfase 2, eller interkinesis (1n 2c), er en kort pause mellom den første og andre meiotiske delingen der DNA-replikasjon ikke skjer. karakteristisk for dyreceller.

Profase 2 (1n 2c) - demontering av kjernefysiske membraner, divergens av sentrioler til forskjellige poler i cellen, dannelse av spindelfibre.

Metafase 2 (1n 2c) - justering av to-kromatidkromosomer i ekvatorialplanet til cellen (metafaseplate), festing av spindelfibrene med den ene enden til sentriolene, den andre - til sentromerene til kromosomene; 2 blokker av oogenese hos mennesker.

Anafase 2 (2n 2Med) - delingen av to-kromatidkromosomer i kromatider og divergensen av disse søsterkromatidene til motsatte poler av cellen (i dette tilfellet blir kromatidene uavhengige enkeltkromatidkromosomer), rekombinasjon av kromosomer.

Telofase 2 (1n 1c i hver celle) - dekondensering av kromosomer, dannelse av kjernemembraner rundt hver gruppe kromosomer, desintegrering av fisjonsspindeltrådene, utseendet til nukleolus, deling av cytoplasma (cytotomy) med dannelse av fire haploide celler som et resultat.

Den biologiske betydningen av meiose. Meiose er den sentrale hendelsen av gametogenese hos dyr og sporogenese hos planter. Som grunnlag for kombinativ variasjon, sikrer meiose det genetiske mangfoldet av kjønnsceller.

Amitose

Amitose- direkte deling av interfasekjernen ved innsnevring uten dannelse av kromosomer, utenfor den mitotiske syklusen. Beskrevet for aldring, patologisk endret og dømt til dødsceller. Etter amitose er cellen ikke i stand til å gå tilbake til den normale mitotiske syklusen.

cellesyklus

cellesyklus- livet til en celle fra øyeblikket den dukker opp til deling eller død. En obligatorisk komponent i cellesyklusen er den mitotiske syklusen, som inkluderer en periode med forberedelse til deling og mitose. I tillegg er det perioder med hvile i livssyklusen, der cellen utfører sine egne funksjoner og velger sin videre skjebne: død eller tilbakevending til mitotisk syklus.

Gå til forelesninger №12"Fotosyntese. Kjemosyntese"

Gå til forelesninger №14"Reproduksjon av organismer"

Det er kjent om levende organismer at de puster, spiser, formerer seg og dør, dette er deres biologiske funksjon. Men hvorfor skjer alt dette? På grunn av mursteinene - celler som også puster, mater, dør og formerer seg. Men hvordan skjer det?

Om strukturen til cellene

Huset består av murstein, blokker eller stokker. Så kroppen kan deles inn i elementære enheter - celler. Hele variasjonen av levende vesener består av dem, forskjellen ligger bare i antall og typer. Muskler, beinvev, hud, alle indre organer er sammensatt av dem - de er så forskjellige i deres formål. Men uansett hvilke funksjoner denne eller den cellen utfører, er de alle ordnet på omtrent samme måte. Først av alt har enhver "murstein" et skall og cytoplasma med organeller plassert i den. Noen celler har ikke en kjerne, de kalles prokaryote, men alle mer eller mindre utviklede organismer består av eukaryote celler som har en kjerne der genetisk informasjon er lagret.

Organeller lokalisert i cytoplasmaet er mangfoldige og interessante, de utfører viktige funksjoner. I celler av animalsk opprinnelse er endoplasmatisk retikulum, ribosomer, mitokondrier, Golgi-komplekset, sentrioler, lysosomer og motoriske elementer isolert. Ved hjelp av dem finner alle prosessene som sikrer kroppens funksjon sted.

cellevitalitet

Som allerede nevnt spiser alle levende ting, puster, formerer seg og dør. Dette utsagnet gjelder både for hele organismer, det vil si mennesker, dyr, planter osv., og for celler. Det er utrolig, men hver "kloss" har sitt eget liv. På grunn av sine organeller mottar og behandler den næringsstoffer, oksygen og fjerner alt overskudd til utsiden. Selve cytoplasmaet og det endoplasmatiske retikulum utfører en transportfunksjon, mitokondrier er blant annet ansvarlige for respirasjon, samt gir energi. Golgi-komplekset er involvert i akkumulering og fjerning av celleavfallsprodukter. Andre organeller er også involvert i komplekse prosesser. Og på et visst stadium begynner det å dele seg, det vil si at reproduksjonsprosessen finner sted. Det er verdt å vurdere nærmere.

celledelingsprosess

Reproduksjon er et av stadiene i utviklingen av en levende organisme. Det samme gjelder for celler. På et visst stadium av livssyklusen går de inn i en tilstand når de blir klare for reproduksjon. de deler seg ganske enkelt i to, forlenger og danner en skillevegg. Denne prosessen er enkel og nesten fullstendig studert på eksemplet med stavformede bakterier.

Med alt er litt mer komplisert. De formerer seg på tre forskjellige måter, som kalles amitose, mitose og meiose. Hver av disse banene har sine egne egenskaper, den er iboende i en bestemt type celle. Amitose

ansett som den enkleste, kalles den også direkte binær fisjon. Det dobler DNA-molekylet. Det dannes imidlertid ingen fisjonsspindel, så denne metoden er den mest energieffektive. Amitose observeres i encellede organismer, mens flercellet vev reproduseres ved andre mekanismer. Imidlertid er det noen ganger observert på steder der mitotisk aktivitet er redusert, for eksempel i modent vev.

Noen ganger er direkte deling isolert som en type mitose, men noen forskere anser det som en egen mekanisme. Forløpet av denne prosessen, selv i gamle celler, er ganske sjelden. Deretter vil meiose og dens faser, prosessen med mitose, samt likhetene og forskjellene til disse metodene, bli vurdert. Sammenlignet med enkel inndeling er de mer komplekse og perfekte. Dette gjelder spesielt reduksjonsdivisjonen, slik at egenskapene til fasene til meiose vil være mest detaljerte.

En viktig rolle i celledeling spilles av sentrioler - spesielle organeller, vanligvis plassert ved siden av Golgi-komplekset. Hver slik struktur består av 27 mikrotubuli gruppert i tre. Hele strukturen er sylindrisk. Centrioler er direkte involvert i dannelsen av celledelingsspindelen i prosessen med indirekte deling, som vil bli diskutert senere.

Mitose

Levetiden til cellene varierer. Noen lever i et par dager, og noen kan tilskrives hundreåringer, siden deres fullstendige forandring skjer svært sjelden. Og nesten alle disse cellene formerer seg ved mitose. For de fleste av dem går det i gjennomsnitt 10-24 timer mellom delingsperiodene. Mitose i seg selv tar en kort periode - hos dyr ca 0,5-1

time, og i planter ca 2-3. Denne mekanismen sikrer vekst av cellepopulasjonen og reproduksjon av enheter som er identiske i deres genetiske innhold. Slik observeres generasjonens kontinuitet på elementært nivå. Antall kromosomer forblir uendret. Det er denne mekanismen som er den vanligste varianten av reproduksjonen av eukaryote celler.

Betydningen av denne typen deling er stor - denne prosessen bidrar til å vokse og regenerere vev, på grunn av hvilken utviklingen av hele organismen skjer. I tillegg er det mitose som ligger til grunn for aseksuell reproduksjon. Og en annen funksjon er bevegelse av celler og erstatning av foreldede. Derfor er det feil å anta at på grunn av det faktum at stadiene av meiose er mer kompliserte, er dens rolle mye høyere. Begge disse prosessene utfører ulike funksjoner og er viktige og uerstattelige på hver sin måte.

Mitose består av flere faser som er forskjellige i deres morfologiske egenskaper. Tilstanden der cellen er, klar for indirekte deling, kalles interfase, og selve prosessen er delt inn i 5 flere stadier, som må vurderes mer detaljert.

Faser av mitose

Når den er i interfase, forbereder cellen seg på deling: syntesen av DNA og proteiner skjer. Dette stadiet er delt inn i flere, der hele strukturen vokser og kromosomene dupliseres. I denne tilstanden forblir cellen opptil 90 % av hele livssyklusen.

De resterende 10% okkuperes direkte av divisjonen, som er delt inn i 5 trinn. Under mitose av planteceller frigjøres også preprofase, som er fraværende i alle andre tilfeller. Nye strukturer dannes, kjernen beveger seg til sentrum. Et preprofasebånd dannes, som markerer det foreslåtte stedet for den fremtidige divisjonen.

I alle andre celler går prosessen med mitose som følger:

Tabell 1

Artistnavnet	Karakteristisk
Profase	Kjernen øker i størrelse, kromosomene i den spiraliserer, blir synlige under et mikroskop. Spindelen er dannet i cytoplasmaet. Nukleolus brytes ofte ned, men dette skjer ikke alltid. Innholdet av genetisk materiale i cellen forblir uendret.
prometafase	Kjernemembranen brytes ned. Kromosomer begynner aktive, men tilfeldige bevegelser. Til syvende og sist kommer de alle til metafaseplatens plan. Dette trinnet varer i opptil 20 minutter.
metafase	Kromosomer stiller opp langs ekvatorialplanet til spindelen i omtrent lik avstand fra begge polene. Antall mikrotubuli som holder hele strukturen i stabil tilstand når et maksimum. Søsterkromatider frastøter hverandre, og holder forbindelsen bare i sentromeren.
Anafase	Den korteste etappen. Kromatidene skiller seg og frastøter hverandre mot de nærmeste polene. Denne prosessen blir noen ganger skilt ut separat og kalles anafase A. I fremtiden divergerer selve divisjonspolene. I cellene til noen protozoer øker delingsspindelen i lengde opptil 15 ganger. Og dette understadiet kalles anafase B. Varigheten og sekvensen av prosesser på dette stadiet er variabel.
Telofase	Etter slutten av divergensen til motsatte poler stopper kromatidene. Dekondensering av kromosomer oppstår, det vil si deres økning i størrelse. Rekonstruksjonen av kjernemembranene til fremtidige datterceller begynner. Spindelmikrotubuli forsvinner. Kjerner dannes, RNA-syntese gjenopptas.

Etter fullføringen av delingen av genetisk informasjon oppstår cytokinese eller cytotomi. Dette begrepet refererer til dannelsen av kropper av datterceller fra morens kropp. I dette tilfellet er organellene som regel delt i to, selv om unntak er mulig, dannes en partisjon. Cytokinesis skilles som regel ikke ut i en egen fase, med tanke på det innenfor telofasen.

Så de mest interessante prosessene involverer kromosomer som bærer genetisk informasjon. Hva er de og hvorfor er de så viktige?

Om kromosomer

Fortsatt uten å ha den minste ide om genetikk, visste folk at mange kvaliteter til avkommet avhenger av foreldrene. Med utviklingen av biologi ble det åpenbart at informasjon om en bestemt organisme lagres i hver celle, og en del av den overføres til fremtidige generasjoner.

På slutten av 1800-tallet ble kromosomer oppdaget - strukturer bestående av en lang

DNA-molekyler. Dette ble mulig med forbedring av mikroskoper, og selv nå kan de bare sees i delingsperioden. Oftest tilskrives oppdagelsen den tyske forskeren W. Fleming, som ikke bare strømlinjeformet alt som ble studert før ham, men også ga sitt bidrag: han var en av de første som studerte cellestrukturen, meiosen og dens faser, og introduserte også begrepet "mitose". Selve konseptet "kromosom" ble foreslått litt senere av en annen vitenskapsmann - den tyske histologen G. Waldeyer.

Strukturen til kromosomer i øyeblikket når de er godt synlige er ganske enkel - de er to kromatider forbundet i midten av en sentromer. Det er en spesifikk sekvens av nukleotider og spiller en viktig rolle i prosessen med cellereproduksjon. Til syvende og sist er kromosomet eksternt i profase og metafase, når det kan sees best, ligner bokstaven X.

I 1900 ble det oppdaget å beskrive prinsippene for overføring av arvelige egenskaper. Da ble det endelig klart at kromosomer er akkurat det genetisk informasjon overføres med. I fremtiden utførte forskere en rekke eksperimenter som beviste dette. Og så var emnet for studien effekten som celledeling har på dem.

Meiose

I motsetning til mitose, fører denne mekanismen til slutt til dannelsen av to celler med et sett med kromosomer 2 ganger mindre enn den opprinnelige. Dermed fungerer prosessen med meiose som en overgang fra den diploide fasen til den haploide, og i første omgang

vi snakker om delingen av kjernen, og allerede i den andre - hele cellen. Restaurering av hele settet med kromosomer skjer som et resultat av ytterligere fusjon av gameter. På grunn av reduksjonen i antall kromosomer, er denne metoden også definert som reduksjonscelledeling.

Meiosis og dens faser ble studert av så kjente forskere som V. Fleming, E. Strasburgrer, V. I. Belyaev og andre. Studiet av denne prosessen i cellene til både planter og dyr fortsetter til i dag - det er så komplisert. I utgangspunktet ble denne prosessen ansett som en variant av mitose, men nesten umiddelbart etter oppdagelsen ble den likevel isolert som en egen mekanisme. Karakteriseringen av meiose og dens teoretiske betydning ble først tilstrekkelig beskrevet av August Weissmann så tidlig som i 1887. Siden den gang har studiet av reduksjonsfisjonsprosessen kommet mye videre, men konklusjonene som er trukket er ennå ikke tilbakevist.

Meiose skal ikke forveksles med gametogenese, selv om de to prosessene er nært beslektet. Begge mekanismene er involvert i dannelsen av kjønnsceller, men det er en rekke alvorlige forskjeller mellom dem. Meiose oppstår i to delingsstadier, som hver består av 4 hovedfaser, det er en kort pause mellom dem. Varigheten av hele prosessen avhenger av mengden DNA i kjernen og strukturen til kromosomorganisasjonen. Generelt er det mye lengre enn mitose.

En av hovedårsakene til betydelig artsmangfold er forresten meiose. Som et resultat av reduksjonsdeling blir settet med kromosomer delt i to, slik at nye kombinasjoner av gener oppstår, som først og fremst potensielt øker tilpasningsevnen og tilpasningsevnen til organismer, og til slutt mottar visse sett med egenskaper og kvaliteter.

Faser av meiose

Som allerede nevnt er reduksjonscelledeling konvensjonelt delt inn i to stadier. Hvert av disse stadiene er delt inn i ytterligere 4. Og den første fasen av meiose - profase I er på sin side delt inn i 5 separate stadier. Ettersom denne prosessen fortsetter å bli studert, kan andre bli identifisert i fremtiden. Følgende faser av meiose skilles nå ut:

tabell 2

Artistnavnet	Karakteristisk
Første divisjon (reduksjon)
Profesjon I
leptoten	På en annen måte kalles dette stadiet stadiet av tynne tråder. Kromosomer ser ut som en sammenfiltret ball under et mikroskop. Noen ganger isoleres et proleptoten når individuelle tråder fortsatt er vanskelige å skjelne.
zygoten	Stadiet med å slå sammen tråder. Homologe, det vil si lignende i morfologi og genetisk sett smelter par av kromosomer sammen. I fusjonsprosessen, det vil si konjugering, dannes bivalente eller tetrader. Såkalte ganske stabile komplekser av par av kromosomer.
pachyten	Stadium av tykke tråder. På dette stadiet spiraliserer kromosomene og DNA-replikasjonen er fullført, chiasmata dannes - kontaktpunktene til individuelle deler av kromosomene - kromatider. Prosessen med crossover finner sted. Kromosomer krysser over og utveksler noen deler av genetisk informasjon.
diplotene	Også kalt dobbeltstrengsstadiet. Homologe kromosomer i bivalente frastøter hverandre og forblir koblet bare i chiasmer.
diakinesis	På dette stadiet divergerer de bivalente i periferien av kjernen.
Metafase I	Skallet til kjernen blir ødelagt, en fisjonsspindel dannes. Bivalente beveger seg til midten av cellen og stiller seg opp langs ekvatorialplanet.
Anafase I	Bivalente brytes opp, hvoretter hvert kromosom fra paret beveger seg til nærmeste pol i cellen. Separasjon i kromatider skjer ikke.
Telofase I	Prosessen med divergens av kromosomer er fullført. Det dannes separate kjerner av datterceller, hver med et haploid sett. Kromosomer despiraliseres og kjernekappen dannes. Noen ganger er det cytokinese, det vil si delingen av selve cellekroppen.
Andre divisjon (likning)
Profase II	Kromosomer kondenserer, cellesenteret deler seg. Atomkonvolutten er ødelagt. En delingsspindel dannes, vinkelrett på den første.
Metafase II	I hver av dattercellene står kromosomene på linje langs ekvator. Hver av dem består av to kromatider.
Anafase II	Hvert kromosom er delt inn i kromatider. Disse delene divergerer mot motsatte poler.
Telofase II	De resulterende enkeltkromatidkromosomene despiraliseres. Den kjernefysiske konvolutten er dannet.

Så det er åpenbart at fasene av meiosedeling er mye mer kompliserte enn prosessen med mitose. Men, som allerede nevnt, forringer dette ikke den biologiske rollen til indirekte deling, siden de utfører forskjellige funksjoner.

Forresten, meiose og dens faser er også observert i noen protozoer. Imidlertid inkluderer det som regel bare én divisjon. Det antas at en slik ett-trinns form senere utviklet seg til en moderne, to-trinns.

Forskjeller og likheter mellom mitose og meiose

Ved første øyekast ser det ut til at forskjellene mellom disse to prosessene er åpenbare, fordi de er helt forskjellige mekanismer. Men med en dypere analyse viser det seg at forskjellene mellom mitose og meiose ikke er så globale, til slutt fører de til dannelsen av nye celler.

Først av alt er det verdt å snakke om hva disse mekanismene har til felles. Faktisk er det bare to tilfeldigheter: i samme sekvens av faser, og også i det faktum at

før begge typer deling skjer DNA-replikasjon. Selv om, med hensyn til meiose, før starten av profase I, er denne prosessen ikke fullført fullstendig, og ender i et av de første understadiene. Og sekvensen av faser, selv om den er lik, men faktisk hendelsene som skjer i dem, faller ikke helt sammen. Så likhetene mellom mitose og meiose er ikke så mange.

Det er mye flere forskjeller. Først av alt oppstår mitose mens meiose er nært knyttet til dannelsen av kjønnsceller og sporogenese. I selve fasene er ikke prosessene helt sammenfallende. For eksempel skjer overkryssing i mitose under interfase, og ikke alltid. I det andre tilfellet står denne prosessen for anafasen av meiose. Rekombinasjon av gener i indirekte deling utføres vanligvis ikke, noe som betyr at det ikke spiller noen rolle i den evolusjonære utviklingen av organismen og opprettholdelsen av intraspesifikk mangfold. Antall celler som følge av mitose er to, og de er genetisk identiske med moren og har et diploid sett med kromosomer. Under reduksjonsdeling er alt annerledes. Resultatet av meiose er 4 forskjellig fra mor. I tillegg skiller begge mekanismene seg betydelig i varighet, og dette skyldes ikke bare forskjellen i antall fisjonstrinn, men også varigheten av hvert av trinnene. For eksempel varer den første profasen av meiose mye lenger, fordi kromosomkonjugering og kryssing skjer på dette tidspunktet. Derfor er den i tillegg delt inn i flere stadier.

Generelt er likhetene mellom mitose og meiose ganske ubetydelige sammenlignet med deres forskjeller fra hverandre. Det er nesten umulig å forvirre disse prosessene. Derfor er det nå til og med noe overraskende at reduksjonsdivisjonen tidligere ble ansett som en type mitose.

Konsekvenser av meiose

Som allerede nevnt, etter slutten av reduksjonsdelingsprosessen, i stedet for modercellen med et diploid sett av kromosomer, dannes fire haploide. Og hvis vi snakker om forskjellene mellom mitose og meiose, er dette den viktigste. Gjenoppretting av den nødvendige mengden, hvis vi snakker om kjønnsceller, skjer etter befruktning. Med hver ny generasjon er det altså ingen dobling av antall kromosomer.

I tillegg, under meiose oppstår i prosessen med reproduksjon, fører dette til opprettholdelse av intraspesifikk mangfold. Så det faktum at selv søsken noen ganger er veldig forskjellige fra hverandre er nettopp et resultat av meiose.

Forresten, steriliteten til noen hybrider i dyreriket er også et problem med reduksjonsdeling. Faktum er at kromosomene til foreldre som tilhører forskjellige arter ikke kan inngå konjugering, noe som betyr at prosessen med dannelse av fullverdige levedyktige kjønnsceller er umulig. Dermed er det meiose som ligger til grunn for den evolusjonære utviklingen av dyr, planter og andre organismer.

Meiose- dette er en spesiell måte å dele eukaryote celler på, som et resultat av at overgangen av celler fra en diploid tilstand til en haploid skjer. Meiose består av to påfølgende divisjoner etterfulgt av en enkelt DNA-replikasjon.

Første meiotiske deling (meiose 1) kalt reduksjon, siden det er under denne delingen at antall kromosomer reduseres med det halve: fra en diploid celle (2 n 4c) danner to haploide (1 n 2c).

Interfase 1 (i begynnelsen - 2 n 2c, på slutten - 2 n 4c) - syntese og akkumulering av stoffer og energi som er nødvendig for implementering av begge delingene, en økning i cellestørrelse og antall organeller, dobling av sentrioler, DNA-replikasjon, som ender i profeti 1.

Profase 1 (2n 4c) - demontering av kjernemembraner, divergens av sentrioler til ulike poler i cellen, dannelse av fisjonsspindeltråder, "forsvinning" av nukleoler, kondensering av to-kromatide kromosomer, konjugering av homologe kromosomer og kryssing. Konjugasjon- prosessen med konvergens og interlacing av homologe kromosomer. Et par konjugerende homologe kromosomer kalles bivalent. Krysser over- prosessen med utveksling av homologe regioner mellom homologe kromosomer.

Profase 1 er delt inn i stadier:

leptoten(fullføring av DNA-replikasjon),
zygoten(konjugering av homologe kromosomer, dannelse av bivalente),
pachyten(overkryssing, rekombinasjon av gener),
diplotene(deteksjon av chiasmata, 1 blokk av menneskelig oogenese),
diakinesis(terminalisering av chiasma).

1 - leptoten; 2 - zygoten; 3 - pachyten; 4 - diploten; 5 - diakinesis; 6 - metafase 1; 7 - anafase 1; 8 - telofase 1; 9 - profase 2; 10 - metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

Metafase 1 (2n 4c) - justering av bivalente i ekvatorialplanet til cellen, festing av fisjonsspindeltrådene i den ene enden til sentriolene, den andre - til sentromerene til kromosomene.

Anafase 1 (2n 4c) - tilfeldig uavhengig divergens av to-kromatidkromosomer til motsatte poler i cellen (fra hvert par homologe kromosomer flytter det ene kromosomet til den ene polen, det andre til den andre), rekombinasjon av kromosomer.

Telofase 1 (1n 2c i hver celle) - dannelsen av kjernemembraner rundt grupper av to-kromatidkromosomer, delingen av cytoplasma. I mange planter går en celle fra anafase 1 umiddelbart over til profase 2.

Andre meiotisk deling (meiose 2) kalt likning.

Interfase 2 , eller interkinesis (1n 2c), er en kort pause mellom den første og andre meiotiske delingen der DNA-replikasjon ikke skjer. karakteristisk for dyreceller.

Profase 2 (1n 2c) - demontering av kjernefysiske membraner, divergens av sentrioler til forskjellige poler i cellen, dannelse av fisjonsspindelfilamenter.

Metafase 2 (1n 2c) - justering av to-kromatidkromosomer i ekvatorialplanet til cellen (metafaseplate), festing av spindelfibrene med den ene enden til sentriolene, den andre - til sentromerene til kromosomene; 2 blokker av oogenese hos mennesker.

Anafase 2 (2n 2Med) - delingen av to-kromatidkromosomer i kromatider og divergensen av disse søsterkromatidene til motsatte poler av cellen (i dette tilfellet blir kromatidene uavhengige enkeltkromatidkromosomer), rekombinasjon av kromosomer.

Telofase 2 (1n 1c i hver celle) - dekondensering av kromosomer, dannelse av kjernemembraner rundt hver gruppe kromosomer, desintegrering av fisjonsspindeltrådene, utseendet til nukleolus, deling av cytoplasma (cytotomy) med dannelse av fire haploide celler som et resultat.

Den biologiske betydningen av meiose . Meiose er den sentrale hendelsen av gametogenese hos dyr og sporogenese hos planter. Som grunnlag for kombinativ variasjon, sikrer meiose det genetiske mangfoldet av kjønnsceller.

Med tallet redusert med to i forhold til den overordnede cellen. Celledeling gjennom meiose skjer i to hovedstadier: meiose I og meiose II. På slutten av den meiotiske prosessen dannes fire. Før en celle som deler seg går inn i meiose, går den gjennom en periode som kalles interfase.

Interfase

Fase G1: stadium av celleutvikling før DNA-syntese. På dette stadiet øker cellen, som forbereder seg på deling, i masse.
S-fase: perioden hvor DNA syntetiseres. For de fleste celler tar denne fasen en kort periode.
Fase G2: perioden etter DNA-syntese, men før utbruddet av profase. Cellen fortsetter å syntetisere flere proteiner og vokse i størrelse.

I den siste fasen av interfasen har cellen fortsatt nukleoler. omgitt av en kjernemembran, og cellekromosomene er duplisert, men er i form. De to parene dannet fra replikasjonen av ett par er plassert utenfor kjernen. På slutten av interfasen går cellen inn i det første stadiet av meiose.

Meiose I:

Profesjon I

I profase I av meiose skjer følgende endringer:

Kromosomer kondenserer og fester seg til kjernekonvolutten.
Synapsis oppstår (parvis konvergens av homologe kromosomer) og en tetrad dannes. Hver tetrad består av fire kromatider.
Genetisk rekombinasjon kan forekomme.
Kromosomer kondenserer og løsner fra kjernefysiske konvolutten.
På samme måte migrerer sentriolene bort fra hverandre, og kjernekappen og nukleolene blir ødelagt.
Kromosomer begynner å migrere til metafaseplaten (ekvatorial).

På slutten av profase I går cellen inn i metafase I.

Metafase I

I metafase I av meiose skjer følgende endringer:

Tetradene er justert på metafaseplaten.
homologe kromosomer er orientert mot motsatte poler av cellen.

På slutten av metafase I går cellen inn i anafase I.

Anafase I

I anafase I av meiose skjer følgende endringer:

Kromosomer beveger seg til motsatte ender av cellen. I likhet med mitose interagerer kinetokorer med mikrotubuli for å flytte kromosomer til cellens poler.
I motsetning til mitose, forblir de sammen etter at de flytter til motsatte poler.

På slutten av anafase I går cellen inn i telofase I.

Telofase I

I telofase I av meiose skjer følgende endringer:

Spindelfibrene fortsetter å flytte homologe kromosomer til polene.
Når bevegelsen er fullført, har hver pol i cellen et haploid antall kromosomer.
I de fleste tilfeller skjer cytokinese (deling) samtidig med telofase I.
På slutten av telofase I og cytokinese dannes to datterceller, hver med halvparten av antallet kromosomer fra den opprinnelige foreldrecellen.
Avhengig av type celle, kan ulike prosesser oppstå som forberedelse til meiose II. Det genetiske materialet replikeres imidlertid ikke igjen.

På slutten av telofase I går cellen inn i profase II.

Meiose II:

Profase II

I profase II av meiose skjer følgende endringer:

Kjernen og kjernene blir ødelagt til fisjonsspindelen dukker opp.
Kromosomer replikeres ikke lenger i denne fasen.
Kromosomer begynner å migrere til metafaseplaten II (på celleekvator).

På slutten av profase II går cellene inn i metafase II.

Metafase II

I metafase II av meiose skjer følgende endringer:

Kromosomer er på linje på metafaseplaten II i midten av cellene.
Kinetochore-tråder av søsterkromatider divergerer til motsatte poler.

På slutten av metafase II går cellene inn i anafase II.

Anafase II

I anafase II av meiose skjer følgende endringer:

Søsterkromatider skiller seg og begynner å bevege seg til motsatte ender (poler) av cellen. Spindelfibre som ikke er assosiert med kromatider, strekkes og forlenger cellene.
Når sammenkoblede søsterkromatider er skilt fra hverandre, regnes hver av dem som et komplett kromosom, kalt.
Som forberedelse til neste stadium av meiose, beveger de to polene til cellene seg også bort fra hverandre under anafase II. På slutten av anafase II inneholder hver pol en komplett samling av kromosomer.

Etter anafase II går cellene inn i telofase II.

Telofase II

I telofase II av meiose skjer følgende endringer:

Separate kjerner dannes ved motsatte poler.
Cytokinesis oppstår (deling av cytoplasma og dannelse av nye celler).
På slutten av meiose II produseres fire datterceller. Hver celle har halvparten av antallet kromosomer av den opprinnelige foreldrecellen.

meiose resultat

Sluttresultatet av meiose er produksjonen av fire datterceller. Disse cellene har to færre kromosomer enn foreldrene. Under meiose produseres kun kjønnsceller. Andre deler seg etter mitose. Når kjønnsorganene forenes under befruktningen, blir de. Diploide celler har et komplett sett med homologe kromosomer.

Dette er en viktig prosess i evolusjonære termer, som lar organismer skape forskjellige populasjoner som svar på miljøendringer. Uten å forstå betydningen av meiose, er videre studier av slike deler av biologien som seleksjon, genetikk og økologi umulig.

Hva er meiose

Denne delingsmetoden er karakteristisk for dannelsen av kjønnsceller hos dyr, planter og sopp. Meiose produserer celler som har et haploid sett med kromosomer, også kalt kjønnsceller.

I motsetning til en annen variant av cellemultiplikasjon - mitose, der antallet kromosomer til datterindivider er karakteristisk for moren, halveres antallet kromosomer under meiose. Dette skjer i to stadier - meiose 1 og meiose 2. Den første delen av prosessen ligner mitose - DNA-dobling skjer før den, en økning i antall kromosomer. Deretter kommer reduksjonsdivisjonen. Som et resultat dannes celler med et haploid (i stedet for diploid) sett med kromosomer.

Enkle konsepter

For å forstå hva meiose er, er det nødvendig å huske definisjonene av noen begreper for ikke å komme tilbake til dem senere.

Kromosom - en struktur i kjernen til en celle, som har en nukleoprotein-natur og har konsentrert det meste av arvelig informasjon.
Somatiske og kjønnsceller - celler i kroppen som har et annet sett med kromosomer. Normalt (unntatt polyploider) er somatiske celler diploide (2n) og kjønnshaploide (n). Når to kjønnsceller smelter sammen, dannes en komplett somatisk celle.
Centromere er en del av kromosomet som er ansvarlig for genuttrykk og kobler kromatider til hverandre.
Telomerer - endedeler av kromosomer, utfører en beskyttende funksjon.
Mitose er en måte å dele somatiske celler på, og lage kopier som er identiske med dem i prosessen.
Eukromatin og heterokromatin er deler av kromatin i kjernen. Den første beholder den despiraliserte tilstanden, den andre er spiralisert.

Prosesstrinn

Meiose av en celle består av to påfølgende delinger.

Første divisjon. Under profase 1 kan kromosomer sees selv med et lysmikroskop. Strukturen til et dobbeltkromosom består av to kromatider og en sentromer. Spiralisering oppstår og, som et resultat, forkorting av kromatidene i kromosomet. Meiose begynner ved metafase 1. Homologe kromosomer er lokalisert i ekvatorialplanet til cellen. Dette kalles justering av tetrader (bivalente) av kromatid til kromatid. På dette tidspunktet skjer prosessene med konjugering og kryssing, de er beskrevet nedenfor. Under disse handlingene krysser telomerer ofte og overlapper hverandre. Skallet til kjernen begynner å gå i oppløsning, kjernen forsvinner og fisjonsspindeltrådene blir synlige. Under anafase 1 beveger hele kromosomer, bestående av to kromatider, seg til polene, og det på en tilfeldig måte.

Som et resultat av den første delingen i telofase 1-stadiet dannes to celler med et enkelt sett med DNA (i motsetning til mitose, hvis datterceller er diploide). Interfasen er kort fordi den ikke krever DNA-duplisering.

I den andre divisjonen på stadiet av metafase 2, går allerede ett kromosom (fra to kromatider) til den ekvatoriale delen av cellen, og danner en metafaseplate. Sentromeren til hvert kromosom deler seg, kromatidene divergerer mot polene. På telofasestadiet av denne delingen dannes to celler som inneholder hvert haploide sett med kromosomer. Det er allerede en normal interfase.

bøying og kryssing

Konjugering er prosessen med fusjon av homologe kromosomer, og kryssing er utvekslingen av de tilsvarende delene av homologe kromosomer (begynner i profasen til den første divisjonen, ender i metafase 1 eller i anafase 1 når kromosomene divergerer). Dette er to relaterte prosesser som er involvert i den ekstra rekombinasjonen av genetisk materiale. Dermed er ikke kromosomene i haploide celler lik de i moren, men eksisterer allerede med substitusjoner.

Variasjon av kjønnsceller

Gameter dannet under meiose er ikke homologe med hverandre. Kromosomer divergerer inn i datterceller uavhengig av hverandre, slik at de kan bringe en rekke alleler til fremtidige avkom. Tenk på det enkleste klassiske problemet: bestem hvilke typer gameter som dannes i foreldreorganismen i henhold til to enkle egenskaper. La oss ha en mørkøyd og mørkhåret forelder, heterozygot for disse egenskapene. Allelformelen som karakteriserer den vil se ut som AaBb. Kjønnsceller vil se slik ut: AB, Ab, aB, ab. Det er fire typer. Naturligvis vil antallet alleler i en levende organisme med mange egenskaper være mange ganger høyere, noe som betyr at det vil være mange ganger flere alternativer for mangfoldet av kjønnsceller. Disse prosessene forsterkes av konjugering og kryssing som skjer i fisjonsprosessen.

Det er feil i replikering og divergens av kromosomer. Dette fører til dannelsen av defekte kjønnsceller. Normalt skal slike celler gjennomgå apoptose (celledød), men noen ganger smelter de sammen med en annen kjønnscelle og danner en ny organisme. For eksempel dannes Downs sykdom hos en person på denne måten, forbundet med ett ekstra kromosom.

Det bør nevnes at de dannede kjønnscellene i ulike organismer gjennomgår videre utvikling. For eksempel, hos en person dannes fire ekvivalente sædceller fra en foreldrecelle - som i klassisk meiose, hva et egg er - det er noe vanskeligere å finne ut. Fra fire potensielt identiske celler dannes ett egg og tre reduksjonslegemer.

Meiose: biologisk betydning

Hvorfor i prosessen med meiose reduseres antallet kromosomer i en celle, er forståelig: hvis denne mekanismen ikke eksisterte, ville det være en konstant økning i kromosomsettet når to kjønnsceller smelter sammen. På grunn av reduksjonsdeling, i reproduksjonsprosessen, kommer en fullverdig diploid celle fra fusjonen av to gameter. Dermed bevares artens konstanthet, stabiliteten til kromosomsettet.

Halvparten av DNAet til datterorganismen vil inneholde mors og halvparten faderlig genetisk informasjon.

Mekanismene til meiose ligger til grunn for steriliteten til interspesifikke hybrider. På grunn av det faktum at cellene til slike organismer inneholder kromosomer fra to arter, kan de under metafase 1 ikke gå inn i konjugering og prosessen med dannelse av kjønnsceller blir forstyrret. Fertile hybrider er bare mulig mellom nært beslektede arter. Når det gjelder polyploide organismer (for eksempel mange landbruksplanter), i celler med et jevnt sett av kromosomer (oktoploider, tetraploider), divergerer kromosomene som ved klassisk meiose. Ved triploider dannes kromatider ujevnt, det er stor risiko for å få defekte kjønnsceller. Disse plantene forplanter seg vegetativt.

Å forstå hva meiose er er derfor et grunnleggende spørsmål om biologi. Prosessene med seksuell reproduksjon, akkumulering av tilfeldige mutasjoner og deres overføring til avkom ligger til grunn for arvelig variasjon og ubestemt seleksjon. Moderne utvalg er dannet på grunnlag av disse mekanismene.

Meiosevarianter

Den betraktede varianten av deling i meiose er hovedsakelig karakteristisk for flercellede organismer. I det enkleste ser mekanismen noe annerledes ut. I prosessen med det fortsetter en meiotisk divisjon, henholdsvis kryssingsfasen skifter også. En slik mekanisme anses som mer primitiv. Det fungerte som grunnlaget for delingen av haploide celler av moderne dyr, planter, sopp, som fortsetter i to faser og gir den beste rekombinasjonen av genetisk materiale.

Forskjeller mellom meiose og mitose

Ved å oppsummere forskjellene mellom disse to delingstypene, er det nødvendig å merke seg ploiditeten til dattercellene. Hvis mengden av DNA, kromosomer i begge generasjoner under mitose er den samme - diploide, dannes haploide celler i meiose. I dette tilfellet, som et resultat av den første prosessen, dannes to, og som et resultat av den andre - fire celler. Det er ingen overgang i mitose. Den biologiske betydningen av disse inndelingene varierer også. Hvis målet med meiose er dannelsen av kjønnsceller og deres påfølgende fusjon i forskjellige organismer, det vil si rekombinasjonen av genetisk materiale i generasjoner, så er målet med mitose å opprettholde vevsstabilitet og kroppens integritet.