В коя зона протича мейозата? Етапи на мейозата. Какво научихме

Всяка клетка в човешкото тяло има двоен набор от хромозоми- един от баща и един от майка. Той се обозначава с "2N" и се нарича диплоиден. Сперматозоидите и яйцеклетките съдържат един набор от хромозоми, означен като "1N" и наречен хаплоиден.

Процес образуване на хаплоиден наборот диплоиден, възникващ по време на образуването на зародишни клетки, се нарича мейоза. По отношение на броя на центромерите, първо се извършва редукционно делене (мейоза I), а след това еквационално делене (мейоза II). При мъжете мейозата протича по същия начин, както при повечето диплоидни видове, но при жените този процес има някои разлики.

Преминаванемежду хромозомите на бащата и майката осигурява пренареждането на генетичната информация между поколенията. По време на оплождането хаплоидните набори от хромозоми на спермата и яйцето се сливат, като по този начин се възстановява диплоидният набор в зиготата.

Мейоза I

Мейоза Iима много общо с митозата, но е по-сложен и продължителен процес.
първични сперматоцити и овоцити започва след G2 фаза на митозатаи следователно те имат диплоиден набор от хромозоми (2N), съдържащ репликирана ДНК като част от сестрински хроматиди (4C). Профаза I включва реципрочен обмен на майчини и бащини хроматиди чрез кръстосване.

Профаза I

лептотен. Хромозомите са представени под формата на дълги нишки, прикрепени в краищата си към ядрената мембрана.

зиготена. Хромозомите се свиват, образуват двойки и хомолозите се слепват (синапсис). Този процес характеризира точното подреждане на хромозомите (ген към ген в целия геном). Освен това в първичните сперматоцити хромозомите X и Y образуват синапсис само в краищата на късите си рамена.

Пачитена. Сестринските хроматиди започват да се разделят. Двойките хомоложни хромозоми, наречени бивалентни, имат четири двойни спирали на ДНК (тетради). Една или и двете хроматиди на всяка от бащините хромозоми се кръстосват с майчините и образуват синаптонемния комплекс. Всяка двойка хромозоми претърпява поне един кросинговър.

Диплотена. Хроматидите са разделени, с изключение на областите на кръстосване или хиазмата. Хромозомите на всички първични овоцити са в това състояние до овулацията.

Диакинеза. Реорганизираните хромозоми започват да се разделят. В този момент всеки двувалентен съдържа четири хроматиди, свързани с обикновени центромери, и несестрински хроматиди, свързани с хиазми.

Метафаза I, анафаза 1, тепофаза 1, цитокинеза I

Данни за етапа мейозаподобно на фазите на митозата. Основната разлика: вместо да разделят не-сестрински хроматиди, сдвоени кръстосани сестрински хроматиди, свързани с центромери, се разпределят към дъщерните клетки.

Накрая азВторичните сперматоцити и ооцити имат 23 хромозоми (1N), всяка от които се състои от две хроматиди (2C).

Мейоза II

При мейоза IIНастъпва краткосрочна интерфаза, по време на която не се извършва хромозомна репликация. Това е последвано от профаза, метафаза, анафаза, телофаза и цитокинеза. Сходството на всяка фаза на мейоза II с нейния аналог в митозата е, че двойки хроматиди (биваленти), свързани в центромерите, се подреждат и образуват метафазна плоча и след това се разпръскват в дъщерни клетки, последвано от репликация на центромерна ДНК.

Накрая мейоза IIклетките съдържат 23 хромозоми (IN), всяка от които се състои от един хроматид (1C).

Мейоза при мъжете

Сперматогенезанаричаме процес с продължителност до 64 дни, включващ всички етапи, през които сперматогонията се превръща в сперма. В този случай цитокинезата остава незавършена, което позволява всяко поколение клетки да бъде свързано чрез цитоплазмени мостове.

След диплоидния първичен сперматоцитпреминава през етап I на мейозата, появяват се два хаплоидни вторични сперматоцита. Това е последвано от мейоза II, която води до появата на четири хаплоидни spsrmatids. По време на спермиогенезата сперматидите се трансформират в сперматозоиди. Този процес включва:
- образуване на акрозома, съдържаща ензими, които улесняват проникването на семената;
- ядрена кондензация;
- отстраняване на по-голямата част от цитоплазмата;
- оформяне на врата, средната част и опашката.

Мейоза при жените

Оогенезата започва при плодана 12-седмична възраст и внезапно спира на 20-та седмица. Първичните овоцити остават в профаза I диплотенна форма до овулацията. Този етап се нарича диктиотен.

Обикновено узряване повече от един овоцит на месец. Под въздействието на хормоните първичният овоцит набъбва, натрупвайки цитоплазмен материал. След завършване на мейоза I, тя се наследява от една дъщерна клетка - вторичен овоцит. Второто ядро преминава в първото водещо тяло, което обикновено не се дели и се дегенерира с времето. След края на мейоза I вторичният овоцит навлиза в матката или фалопиевите тръби.

Мейоза IIВторичният овоцит спира на етапа на метафазата, преди спермата да влезе в него. След това процесът на делене завършва и се образува голям хаплоиден пронуклеус на яйцеклетката, който се слива с пронуклеуса на спермата, както и второ направляващо тяло, което се дегенерира.

В зависимост от това кога настъпва оплождането, продължителността на този процес е 12-50 години.

Медицинско значение на разбирането на мейозата

Диплоидният набор от хромозоми в соматичните клетки се редуцира до хаплоиден в зародишните клетки.
Бащините и майчините хромозоми претърпяват пренареждане, в резултат на което броят на възможните комбинации (с изключение на рекомбинациите в самите хромозоми) нараства до 223 (8 388 608).

Реасортирането на бащините и майчините алели в рамките на хромозомите създава безкрайно количество генетични вариации между гаметите.
Случайността на процеса на пренареждане на бащините и майчините алели по време на мейоза (и оплождане) позволява теорията на вероятността да бъде приложена към генетичните пропорции и генетичните вариации според законите на Мендел.

Гамета- генеративна, репродуктивна клетка, образувана в резултат (в споровите растения - в резултат) и съдържаща в ядрото си хаплоиден (единичен) набор от хромозоми. Осигурява предаването на наследствена информация от родители към потомци.

Гаметогенеза— процесът на образуване на зародишни клетки е в основата на продължаването на живота на Земята.

Организмите, в които различни индивиди произвеждат мъжки и женски гамети, са двудомни.
Видове организми, при които един и същ индивид произвежда както мъжки, така и женски гамети - хермафродити.

Органи, в които се образуват полови клетки, гамети - полови жлези

Както вече беше показано в темата, половите клетки са хаплоиден, т.е. имат единичен набор от хромозоми. Това е предвидено от природата, така че след като се обединят, две клетки с един комплект образуват пълноценен организъм с диплоиден - двоенкомплект.

Нека разгледаме по-подробно процеса на образуване на тези клетки...

Възпроизвеждане
Бъдещите зародишни клетки се образуват от „заготовки“ - специални клетки с двойно ( диплоиден) набор от хромозоми, наречени Оогония(жена) и сперматогония(мъжки клетки).
И в началото тези клетки се делят енергично, като се делят, за да увеличат броя си.
Интересно е, че в мъжкото и женското тяло този период настъпва по различно време.

ОвогонияТе се възпроизвеждат, когато човек дори не може да се нарече жена, все още е ембрион. Тези. Женското тяло се ражда с определен брой оогонии. След 7 месеца ембрионално развитие клетките започват да Сперматогониявъзпроизвеждат през целия репродуктивен период на мъжкото тяло. Този период е различен за всички организми, но, разбира се, той е много по-дълъг, отколкото при жените, и разбира се, в мъжкото тяло се образуват много повече зародишни клетки.
Височина
Растеж, увеличаване на размера, натрупване на хранителни вещества - всичко това са характеристики на етапа на растеж, подготовка за разделяне - до. На този етап тези клетки вече се наричат овоцити и сперматоцити от първи ред.
Важно: на този етап броят на хромозомите остава същият, но ДНК се удвоява!
Съзряване

Опашка- съдържа микротубули, които осигуряват подвижността на клетките.
- Настъпва мейоза 1 - броят на хромозомите намалява наполовина. Оформени сперматоцит от втори ред.
- Второ делене - мейоза 2 - образуват се четири хаплоидни клетки - сперматиди. Преминават към 4-ти етап на процеса.
4. Образуване (спермиогенеза)

Клетките са „завършени“. Те имат дълъг и труден път, за да стигнат до яйцето. В този маратон ще има само един победител, така че трябва да се подготвите: ядрото става по-плътно, хромозомите спираловидно, цитоплазмата напуска; се формира флагелум— поради това сперматозоидите извършват движение напред, трябва да съдържат много протеини и митохондрии. Спринтьорът е готов.

Тази статия ще ви помогне да научите за вида на клетъчното делене. Ще говорим накратко и ясно за мейозата, фазите, които съпътстват този процес, ще очертаем основните им характеристики и ще разберем какви характеристики характеризират мейозата.

Какво представлява мейозата?

Редукционното клетъчно делене, с други думи, мейозата, е вид ядрено делене, при което броят на хромозомите е наполовина.

В превод от старогръцки мейоза означава намаляване.

Този процес протича на два етапа:

Намаляване ;

На този етап от процеса на мейоза броят на хромозомите в клетката намалява наполовина.

Екваториален ;

По време на второто делене клетъчната хаплоидност се запазва.

ТОП 4 статиикоито четат заедно с това

Особеността на този процес е, че той се среща само в диплоидни, както и дори в полиплоидни клетки. И всичко това, защото в резултат на първото разделение в профаза 1 в странни полиплоиди не е възможно да се осигури сливане на двойки на хромозоми.

Фази на мейозата

В биологията разделянето протича през четири фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза . Мейозата не е изключение; особеността на този процес е, че протича на два етапа, между които има кратък интерфаза .

Първа дивизия:

Профаза 1 е доста сложен етап от целия процес като цяло, той се състои от пет етапа, които са включени в следната таблица:

*сцена*	*Знак*
лептотен	Хромозомите се скъсяват, ДНК кондензира и се образуват тънки нишки.
зиготена	Хомоложните хромозоми са свързани по двойки.
Пачитена	Най-дългата по продължителност фаза, по време на която хомоложните хромозоми са плътно прикрепени една към друга. В резултат на това някои области се разменят между тях.
Диплотена	Хромозомите са частично декондензирани и част от генома започва да изпълнява функциите си. Образува се РНК, синтезира се протеин, докато хромозомите все още са свързани една с друга.
Диакинеза	Отново възниква кондензация на ДНК, процесите на образуване спират, ядрената обвивка изчезва, центриолите са разположени на противоположни полюси, но хромозомите са свързани помежду си.

Профазата завършва с образуването на вретено на делене, разрушаване на ядрените мембрани и самото ядро.

Метафаза Първото разделение е важно с това, че хромозомите се подреждат по екваториалната част на вретеното.

По време на анафаза 1 Микротубулите се свиват, бивалентите се разделят и хромозомите се преместват към различни полюси.

За разлика от митозата, на етапа на анафазата цели хромозоми, които се състоят от две хроматиди, се преместват към полюсите.

На сцената телофази хромозомите се деспирират и се образува нова ядрена мембрана.

Ориз. 1. Схема на мейозата на първия етап на делене

Втора дивизия има следните признаци:

За профаза 2 характеризиращ се с кондензация на хромозоми и разделяне на клетъчния център, чиито продукти на делене се отклоняват към противоположните полюси на ядрото. Ядрената обвивка се разрушава и се образува ново вретено на делене, което е разположено перпендикулярно на първото вретено.
По време на метафази Хромозомите отново са разположени на екватора на вретеното.
По време на анафаза хромозомите се делят и хроматидите са разположени на различни полюси.
Телофаза индикира се чрез деспирализация на хромозомите и появата на нова ядрена мембрана.

Ориз. 2. Схема на мейозата на втория етап на делене

В резултат от една диплоидна клетка чрез това делене получаваме четири хаплоидни клетки. Въз основа на това заключаваме, че мейозата е форма на митоза, в резултат на която се образуват гамети от диплоидни клетки на половите жлези.

Значението на мейозата

По време на мейозата, на етапа на профаза 1, протича процесът пресичане - рекомбинация на генетичен материал. В допълнение, по време на анафаза, както първото, така и второто разделение, хромозомите и хроматидите се преместват към различни полюси в произволен ред. Това обяснява комбинираната изменчивост на изходните клетки.

В природата мейозата е от голямо значение, а именно:

Това е един от основните етапи на гаметогенезата;

Ориз. 3. Схема на гаметогенезата

Осъществява трансфера на генетичен код по време на репродукцията;
Получените дъщерни клетки не са подобни на майчината клетка и също се различават една от друга.

Мейозата е много важна за образуването на зародишни клетки, тъй като в резултат на оплождането на гаметите ядрата се сливат. В противен случай зиготата би имала два пъти повече хромозоми. Благодарение на това разделение половите клетки са хаплоидни и по време на оплождането се възстановява диплоидността на хромозомите.

Какво научихме?

Мейозата е вид делене на еукариотна клетка, при което четири хаплоидни клетки се образуват от една диплоидна клетка чрез намаляване на броя на хромозомите. Целият процес протича в два етапа – редукция и уравнение, всеки от които се състои от четири фази – профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Мейозата е много важна за образуването на гамети, за предаването на генетична информация на бъдещите поколения, а също така извършва рекомбинацията на генетичен материал.

Тест по темата

Оценка на доклада

Среден рейтинг: 4.6. Общо получени оценки: 967.

Вижте фигури 84, 85, 86. По какво се различават мъжките репродуктивни клетки от женските? Спомнете си как става деленето на клетките. Какво е митоза? Какви процеси протичат по време на всеки етап от митозата?

Основата на сексуалното размножаване е процесът на сливане на зародишни клетки - гамети. За разлика от нерепродуктивните клетки, половите клетки винаги имат един набор от хромозоми, което предотвратява увеличаването на броя на хромозомите в нов организъм. Образуването на клетки с един набор от хромозоми става по време на специален тип делене - мейоза.

Мейоза.Мейозата (от гръцки meiosis - намаляване, намаляване) е клетъчно делене, при което хромозомният набор в новообразуваните дъщерни клетки се разполовява.

Както митозата, така и мейозата се предхождат от интерфаза, по време на която се извършва редупликация на ДНК. Преди да започне деленето, всяка хромозома се състои от две ДНК молекули, които образуват две сестрински хроматиди, свързани с центромери. По този начин, преди да започне деленето, хромозомният набор на клетката е 2l, а количеството на ДНК се удвоява.

Процесът на мейоза се състои от две последователни разделения - мейоза I и мейоза II, които се разделят на същите етапи като митозата. В резултат на това се образуват не две, а четири клетки (фиг. 82).

Ориз. 82. Етапи на мейозата: 1 - профаза I; 2 - метафаза I; 3 - анафаза I; 4 - телофаза I; 5 - метафаза II; 6 - апафаза II; 7 - телофаза II

Профаза I.Този етап е много по-дълъг, отколкото при митозата. Хромозомите се спирали и се удебеляват. Хомоложните хромозоми са свързани по двойки помежду си, т.е. възниква тяхното конюгиране (от латинското конюгиране - връзка). В резултат на това в клетката се образува комплекс от двойни хромозоми (фиг. 83). След това се извършва обмен на гени между участъци от хомоложни хромозоми - кръстосване (от английското crossing over - пресичане, пресичане). Това води до нови комбинации от гени в хромозомите (фиг. 83). След това ядрената обвивка в клетката изчезва, центриолите се отклоняват към полюсите и се образува вретено на делене.

Ориз. 83. Конюгиране и кръстосване между хомоложни хромозоми (буквите показват гени, разположени на хромозоми)

Метафаза I.Хомоложните хромозоми са разположени по двойки в екваториалната зона на клетката над и под екваториалната равнина. Центромерите на хромозомите са свързани с нишките на вретеното.

Анафаза I.Хомоложните хромозоми се разпръскват към клетъчните полюси. Това е основната разлика между мейозата и митозата, където сестринските хроматиди се разделят. Така всеки полюс има само една хромозома от хомоложна двойка. Броят на хромозомите на полюсите е наполовина - настъпва намаляването му.

Телофаза I.Останалото клетъчно съдържание се разделя, образува се стеснение и се появяват две клетки с един набор от хромозоми (l). Всяка хромозома се състои от две сестрински хроматиди - две ДНК молекули. Образуването на две клетки не винаги се случва. Понякога телофазата се придружава само от образуването на две ядра.

Преди второто разделение на мейозата няма интерфаза. И двете получени клетки след период на почивка или незабавно започват второто мейотично делене. Мейоза II е напълно идентична с митозата и се случва в две клетки (ядра) синхронно.

Профаза II е много по-къса от профаза I. Ядрената обвивка изчезва отново и се образува вретено на делене.

В метафаза II хромозомите се подреждат в екваториалната равнина. Веригите на вретеното се свързват с центромерите на хромозомите. В анафаза II, както при митозата, сестринските хроматиди - хромозомите - се разминават към клетъчните полюси. На всеки полюс се образува единичен набор от хромозоми (p), като всяка хромозома се състои от една ДНК молекула. Телофаза II завършва с образуването на четири клетки (ядра) с един набор от хромозоми и една ДНК молекула във всяка.

Биологичното значение на мейозата е образуването на клетки с един набор от хромозоми. Гаметите, които след това се развиват от тях по време на половото размножаване, се сливат и в резултат двойният набор от хромозоми се възстановява. В допълнение, кръстосването води до нови комбинации от гени в клетъчните хромозоми, което служи като основа за комбинираната променливост на организмите.

Образуване на зародишни клетки при животни.Процесът на образуване на полови клетки се нарича гаметогенеза (от гамета и гръцки генезис - раждане). При животните гаметите се образуват в гениталните органи: в тестисите при мъжете и в яйчниците при жените.

Гаметогенезата протича последователно, на три етапа в съответните зони и завършва с образуването на сперматозоиди и яйцеклетки. На етапа на размножаване първичните зародишни клетки интензивно се делят чрез митоза, което значително увеличава броя им. В следващия етап на растеж клетките растат и съхраняват хранителни вещества. Този период съответства на интерфазата преди мейозата. След това клетката навлиза в етапа на съзряване, където настъпва мейоза, образуват се клетки с един набор от хромозоми и гаметите най-накрая се формират и узряват.

Ориз. 85. Сперматозоиди на бозайник: А - структура на схемата: 1 - глава; 2 - флакон с ензими: 3 - ядро: 4 - гърло; 5 - митохондрии; 6 - центриоли; 7 - опашка. B - снимка на светлинен микроскоп

Сперматогенезата се характеризира с образуването на мъжки зародишни клетки - сперматозоиди. От една първична зародишна клетка се образуват четири еднакви по големина гамети - сперматозоиди.

Оогенезата (от гръцки un - яйце и генезис) се характеризира с образуването на женски полови клетки - яйца. Процесът на образуване на яйцеклетката е много по-дълъг от този на спермата. Митохондриите, концентрирани в шията, осигуряват енергия на движещите се сперматозоиди.

Яйцето е кръгла, голяма, неподвижна клетка, съдържаща ядро, всички органели и много хранителни вещества под формата на жълтък (фиг. 86). Яйцеклетката на всеки животински вид винаги е много по-голяма от неговата сперма. Благодарение на неговите хранителни вещества се осигурява развитието на ембриона в началния етап (при риби, земноводни и бозайници) или през цялото ембрионално развитие (при влечуги и птици).

Ориз. 86. Строеж на яйцеклетка на бозайник: 1 - ядро; 2 - жълтъчни зърна

Размерът на яйцата варира значително при различните видове животни. При бозайниците те са средно 0,2 мм. При земноводните и рибите е 2-10 mm, а при влечугите и птиците достига няколко сантиметра.

Упражнения по преминатия материал

Какъв тип клетъчно делене е в основата на половото размножаване при животните? Какви клетки се образуват в резултат на това делене?
Каква е основната разлика между мейозата и митозата? 3. Обяснете защо мейотичното делене винаги предхожда сексуалното размножаване при животните. 4. Какво е биологичното значение на мейозата? 5. Какви са разликите в процесите на сперматогенеза и оогенеза?
Използвайте микроскоп, за да изследвате подготвени микропрепарати от сперма и яйцеклетки на бозайници. Сравнете структурата на спермата и яйцеклетката. Каква е причината за разликата?

Под Клетъчният цикъл се разбира като набор от събития, протичащи от образуването на клетка (включително самото делене) до нейното делене или смърт.Времевият интервал от деление до деление се нарича интерфаза, който от своя страна е разделен на три периода - G1 (пресинтетичен), S (синтетичен) и G2 (постсинтетичен). G1 е периодът на растеж, най-дългият във времето и включва периода G0, когато порасналата клетка е или в покой, или се диференцира, превръща се например в чернодробна клетка и функционира като чернодробна клетка и след това умира. Наборът от хромозоми и ДНК на диплоидна клетка през този период е 2n2c, където n е броят на хромозомите, c е броят на ДНК молекулите. В S-периода настъпва основното събитие на интерфазата - репликация на ДНК и наборът от хромозоми и ДНК става 2n4c, така че броят на ДНК молекулите се е удвоил. В G2 клетката активно синтезира необходимите ензими, броят на органелите се увеличава, наборът от хромозоми и ДНК не се променя - 2n4c. Възможността клетката да излезе от периода G2 в периода G0 понастоящем се отрича от повечето автори.

Митотичният цикъл се наблюдава в клетки, които се делят постоянно и нямат G0 период.Пример за такива клетки са много клетки от базалния слой на епитела, хемопоетични стволови клетки. Митотичният цикъл продължава около 24 часа, приблизителната продължителност на етапите за бързо делящи се човешки клетки е следната: G 1 период - 9 часа, S период - 10 часа, G 2 период - 4,5 часа, митоза - 0,5 часа.

Митоза- основният метод за разделяне на еукариотни клетки, при който дъщерните клетки запазват хромозомния набор от оригиналната майчина клетка.

Митозата е непрекъснат процес с четири фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза (2n4c) – ядрената мембрана се разрушава на фрагменти, центриолите се отклоняват към различни полюси на клетката, образуват се вретеновидни нишки, нуклеолите „изчезват“ и бихроматидните хромозоми се кондензират. Това е най-дългата фаза на митозата.

Метафаза (2n4c) – подреждане на максимално кондензирани бихроматидни хромозоми в екваториалната равнина на клетката (образува се метафазна плоча), прикрепване на вретеновидни нишки в единия край към центриолите, а другият към центромерите на хромозомите.

Анафаза (4n4c) - разделяне на двухроматидни хромозоми в хроматиди и дивергенция на тези сестрински хроматиди към противоположните полюси на клетката (в този случай хроматидите стават независими еднохроматидни хромозоми).

Телофаза (2n2cвъв всяка дъщерна клетка) - декондензация на хромозоми, образуване на ядрени мембрани около всяка група хромозоми, разпадане на нишки на вретено, поява на ядро, разделяне на цитоплазмата (цитотомия). Цитотомията в животинските клетки възниква поради браздата на разцепване, в растителните клетки - поради клетъчната пластина.

Ориз. . Фази на митоза

Биологично значение на митозата. Дъщерните клетки, образувани в резултат на този метод на делене, са генетично идентични с майчините. Митозата осигурява постоянството на хромозомния набор през редица клетъчни поколения. Той е в основата на процеси като растеж, регенерация, безполово размножаване и др.

Второто мейотично делене (мейоза 2) се нарича еквационално.

Профаза 2 (1n2c). Накратко, профаза 1, хроматинът е кондензиран, няма конюгация и пресичане, протичат процеси, обичайни за профазата - разпадането на ядрените мембрани на фрагменти, разминаването на центриолите към различни полюси на клетката, образуването на вретеновидни нишки.

Метафаза 2 (1n2c). Бихроматидните хромозоми се подреждат в екваториалната равнина на клетката и се образува метафазната плоча.

Създават се предпоставки за третата рекомбинация на генетичния материал - много хроматиди са мозаечни и тяхното разположение на екватора определя към кой полюс ще се преместят в бъдеще. Вретенообразните нишки са прикрепени към центромерите на хроматидите.

Анафаза 2 (2n2с).Настъпва разделянето на двухроматидните хромозоми на хроматиди и дивергенцията на тези сестрински хроматиди към противоположните полюси на клетката (в този случай хроматидите стават независими еднохроматидни хромозоми) и настъпва трета рекомбинация на генетичния материал.

Телофаза 2 (1n1cвъв всяка клетка). Хромозомите декондензират, образуват се ядрени мембрани, вретеновидни нишки се разрушават, появяват се нуклеоли и цитоплазмата се дели (цитотомия), за да образува в крайна сметка четири хаплоидни клетки.

Биологично значение на мейозата.

Мейозата е централното събитие на гаметогенезата при животните и спорогенезата при растенията. С негова помощ се поддържа постоянството на хромозомния набор - след сливането на гаметите не се случва удвояването му. Благодарение на мейозата се образуват генетично различни клетки, т.к По време на процеса на мейоза, рекомбинация на генетичен материал се случва три пъти: поради кръстосване (профаза 1), поради произволна, независима дивергенция на хомоложни хромозоми (анафаза 1) и поради случайна хроматидна дивергенция (анафаза 2).

Амитоза– директно разделяне на интерфазното ядро чрез свиване без хромозомна спирализация, без образуване на вретено на делене. Дъщерните клетки имат различен генетичен материал. Може да се ограничи само до ядрено делене, което води до образуването на дву- и многоядрени клетки. Описан за стареещи, патологично променени и обречени клетки. След амитоза клетката не е в състояние да се върне към нормалния митотичен цикъл. Обикновено се наблюдава във високоспециализирани тъкани, в клетки, които вече не трябва да се делят - в епитела, черния дроб.

Гаметогенеза. Гаметите се образуват в половите жлези - полови жлези. Процесът на развитие на гаметата се нарича гаметогенеза. Процесът на образуване на сперматозоиди се нарича сперматогенеза, а образуването на яйцеклетки е оогенеза (оогенеза). Предшественици на гамети - гаметоцитисе образуват в ранните етапи на ембрионалното развитие извън гонадите и след това мигрират в тях. В половите жлези има три различни области (или зони) - зоната на размножаване, зоната на растеж и зоната на съзряване на зародишните клетки. В тези зони протичат фазите на размножаване, растеж и узряване на гаметоцитите. Има още една фаза в сперматогенезата - фазата на образуване.

Фаза на размножаване.Диплоидните клетки в тази зона на гонадите (гонадите) се делят многократно чрез митоза. Увеличава се броят на клетките в половите жлези. Те се наричат оогонияИ сперматогония.

Фаза на растеж. По време на тази фаза сперматогониите и оогониите растат и настъпва репликация на ДНК. Получените клетки се наричат Ооцити от 1-ви ред и сперматоцити от 1-ви редс набор от хромозоми и ДНК 2n4s.

Фаза на съзряване.Същността на тази фаза е мейозата. Гаметоцитите от първи ред влизат в първото мейотично делене. В резултат на това се образуват гаметоцити от 2-ри ред (n2c), които влизат във второто мейотично делене и се образуват клетки с хаплоиден набор от хромозоми (nc) - яйца и кръгли сперматиди. Сперматогенезата също включва фаза на формиране, по време на който сперматидите се превръщат в сперматозоиди.

Сперматогенеза. По време на пубертета диплоидните клетки в семенните тубули на тестисите се делят митотично, произвеждайки много по-малки клетки, т.нар. сперматогония. Някои от получените клетки могат да претърпят повтарящи се митотични деления, което води до образуването на едни и същи клетки от сперматогония. Другата част спира да се дели и се увеличава по размер, навлизайки в следващата фаза на сперматогенезата - фазата на растеж.

Клетките на Сертоли осигуряват механична защита, подкрепа и хранене на развиващите се гамети. Сперматогониите, които са се увеличили по размер, се наричат Сперматоцити от 1-ви ред. Фазата на растеж съответства на интерфаза 1 на мейозата, т.е. По време на този процес клетките се подготвят за мейоза. Основните събития на фазата на растеж са репликацията на ДНК и натрупването на хранителни вещества.

Сперматоцити от 1-ви ред ( 2n4s) влизат в първото (редукционно) делене на мейозата, след което се образуват сперматоцити от 2-ри ред ( n2c). Сперматоцитите от 2-ри ред влизат във второто (еквационално) разделение на мейозата и се образуват кръгли сперматиди ( nc). От един сперматоцит от първи ред възникват четири хаплоидни сперматиди. Фазата на формиране се характеризира с факта, че първоначално сферичните сперматиди претърпяват серия от сложни трансформации, в резултат на които се образуват сперматозоиди.

При хората сперматогенезата започва през пубертета, периодът на образуване на сперматозоиди е три месеца, т.е. спермата се обновява на всеки три месеца. Сперматогенезата протича непрекъснато и синхронно в милиони клетки.

Структурата на спермата. Спермата на бозайниците има формата на дълга нишка.

Дължината на човешкия сперматозоид е 50-60 микрона. Структурата на спермата може да бъде разделена на "глава", "врат", междинна част и опашка. Главата съдържа ядрото и акрозома. Ядрото съдържа хаплоиден набор от хромозоми. Акрозомата (модифициран комплекс на Голджи) е органела, съдържаща ензими, използвани за разтваряне на мембраните на яйцето. В шията има две центриоли, а в междинната част - митохондрии. Опашката е представена от един, при някои видове два или повече флагела. Флагелумът е органела на движението и е подобен по структура на камшичетата и ресничките на протозоите. За движението на флагела се използва енергията на макроергичните връзки на АТФ; синтезът на АТФ се извършва в митохондриите. Сперматозоидът е открит през 1677 г. от А. Льовенхук.

Оогенеза.

За разлика от образуването на сперматозоиди, което се случва едва след достигане на пубертета, процесът на образуване на яйцеклетки при хората започва в ембрионалния период и протича с прекъсвания. В ембриона фазите на размножаване и растеж са напълно реализирани и започва фазата на съзряване. По времето, когато едно момиче се роди, неговите яйчници съдържат стотици хиляди овоцити от първи ред, спрени, „замразени“ в диплотенния стадий на профаза 1 на мейозата.

По време на пубертета мейозата ще се възобнови: приблизително всеки месец, под въздействието на половите хормони, един от овоцитите от 1-ви ред (рядко два) ще достигне метафаза 2 на мейозатаи овулират на този етап. Мейозата може да продължи до завършване само при условие на оплождане, проникване на сперматозоиди; ако оплождането не настъпи, овоцитът от 2-ри ред умира и се екскретира от тялото.

Оогенезата протича в яйчниците и се разделя на три фази – размножаване, растеж и съзряване. По време на репродуктивната фаза диплоидните оогонии се делят многократно чрез митоза. Фазата на растеж съответства на интерфаза 1 на мейозата, т.е. По време на него клетките се подготвят за мейоза, клетките значително се увеличават по размер поради натрупването на хранителни вещества. Основното събитие на фазата на растеж е репликацията на ДНК. По време на фазата на съзряване клетките се делят чрез мейоза. По време на първото мейотично делене те се наричат овоцити от 1-ви ред. В резултат на първото мейотично делене възникват две дъщерни клетки: малки, т.нар първото полярно тяло, а по-големи – Ооцит от 2-ри ред.

Второто разделение на мейозата достига метафаза 2, на този етап настъпва овулация - овоцитът напуска яйчника и навлиза във фалопиевите тръби.

Ако сперматозоид проникне в ооцита, второто мейотично делене продължава до завършване с образуването на яйцеклетката и второто полярно тяло, а първото полярно тяло с образуването на третото и четвъртото полярно тяло. Така в резултат на мейозата от един овоцит от 1-ви ред се образуват един овоцит и три полярни тела.

Структурата на яйцата.Формата на яйцата обикновено е кръгла. Размерите на яйцата варират в широки граници - от няколко десетки микрометра до няколко сантиметра (човешкото яйце е около 120 микрона). Структурните характеристики на яйцата включват: наличие на мембрани, разположени върху плазмената мембрана; и наличието в цитоплазмата на повече

или по-малко големи количества резервни хранителни вещества. При повечето животни яйцата имат допълнителни мембрани, разположени върху цитоплазмената мембрана. В зависимост от произхода има: първични, вторични и третични черупки. Първичните мембрани се образуват от вещества, секретирани от ооцита и, вероятно, от фоликуларните клетки. Образува се слой в контакт с цитоплазмената мембрана на яйцето. Той изпълнява защитна функция, осигурява видовата специфичност на проникването на спермата, т.е. не позволява на спермата на други видове да проникне в яйцето. При бозайниците тази мембрана се нарича лъскав. Вторичните мембрани се образуват от секрети на фоликуларните клетки на яйчника. Не всички яйца ги имат. Вторичната обвивка на яйцата на насекомите съдържа канал - микропила, през който сперматозоидите проникват в яйцето. Третичните черупки се образуват поради дейността на специални жлези на яйцепроводите. Например, от секретите на специални жлези, протеинът, подчерупковият пергамент, черупковите и надчерупковите мембрани се образуват при птици и влечуги.

Вторичните и третичните мембрани, като правило, се образуват в животински яйца, чиито ембриони се развиват във външната среда. Тъй като бозайниците претърпяват вътрематочно развитие, техните яйца имат само първични, брилянтенчерупка, на върха на която се намира сияйна корона- слой от фоликуларни клетки, които доставят хранителни вещества на яйцеклетката.

В яйцата се натрупва запас от хранителни вещества, който се нарича жълтък. Съдържа мазнини, въглехидрати, РНК, минерали, протеини, като основната част от тях са липопротеини и гликопротеини. Жълтъкът се съдържа в цитоплазмата обикновено под формата на жълтъчни гранули. Количеството хранителни вещества, натрупани в яйцето, зависи от условията, в които се развива ембрионът. Така че, ако развитието на яйцето се случва извън тялото на майката и води до образуването на големи животни, тогава жълтъкът може да представлява повече от 95% от обема на яйцето. Яйцата на бозайниците, които се развиват в тялото на майката, съдържат малко количество жълтък - по-малко от 5%, тъй като ембрионите получават необходимите за развитието хранителни вещества от майката.

В зависимост от количеството на съдържащия се жълтък се разграничават следните видове яйца: алецитал(не съдържат жълтък или имат малко количество жълтъчни включвания - бозайници, плоски червеи); изолецитален(с равномерно разпределен жълтък – ланцетник, морски таралеж); умерено телолецитален(с неравномерно разпределен жълтък – риби, земноводни); рязко телолецитален(жълтъкът заема най-голямата част и само малка част от цитоплазмата на животинския полюс е свободна от него - птици).

Поради натрупването на хранителни вещества, яйцата развиват полярност. Противоположните полюси се наричат вегетативенИ животински. Поляризацията се проявява във факта, че местоположението на ядрото в клетката се променя (измества се към анималния полюс), както и в разпределението на цитоплазмените включвания (в много яйца количеството жълтък се увеличава от животинския към вегетативния полюс). ).

Човешкото яйце е открито през 1827 г. от К. М. Баер.

Оплождане.Оплождането е процес на сливане на зародишни клетки, водещ до образуването на зигота. Самият процес на оплождане започва в момента на контакта между спермата и яйцеклетката. В момента на такъв контакт плазмената мембрана на акрозомния израстък и съседната част на мембраната на акрозомалния везикул се разтварят, ензимът хиалуронидаза и други биологично активни вещества, съдържащи се в акрозомата, се освобождават и разтварят частта от мембраната на яйцеклетката. . Най-често сперматозоидите се прибират напълно в яйцето; понякога камшикът остава отвън и се изхвърля. От момента, в който спермата проникне в яйцеклетката, гаметите престават да съществуват, тъй като те образуват една клетка - зиготата. Ядрото на спермата набъбва, неговият хроматин се разхлабва, ядрената мембрана се разтваря и се превръща в мъжки пронуклеус. Това се случва едновременно със завършването на второто мейотично делене на яйцеклетката, което се възобновява поради оплождането. Постепенно ядрото на яйцето се превръща в женски пронуклеус. Пронуклеусите се придвижват към центъра на яйцето, настъпва репликация на ДНК и след тяхното сливане наборът от хромозоми и ДНК на зиготата става 2n4c. Съединението на пронуклеусите представлява самото оплождане. Така оплождането завършва с образуването на зигота с диплоидно ядро.

В зависимост от броя на индивидите, участващи в половото размножаване, те разграничават: кръстосано оплождане - оплождане, в което участват гамети, образувани от различни организми; самооплождане - оплождане, при което се сливат гамети, образувани от един и същ организъм (тения).

Партеногенезата– девствено размножаване, една от формите на сексуално размножаване, при което не настъпва оплождане и от неоплодено яйце се развива нов организъм. Среща се в редица растителни видове, безгръбначни и гръбначни, с изключение на бозайниците, при които партеногенетичните ембриони умират в ранните етапи на ембриогенезата. Партеногенезата може да бъде изкуствена и естествена.

Изкуствената партеногенеза се предизвиква от човека чрез активиране на яйцето чрез излагане на различни вещества, механично дразнене, повишена температура и др.

По време на естествената партеногенеза яйцеклетката започва да се фрагментира и да се развива в ембрион без участието на сперма, само под влияние на вътрешни или външни причини. При постоянен (задължителен) при партеногенезата яйцата се развиват само партеногенетично, например при кавказките скални гущери. Всички животни от този вид са само женски. по желаниеПри партеногенезата ембрионите се развиват както партеногенетично, така и полово. Класически пример е, че при пчелите сперматеката на майката е устроена така, че тя може да снася оплодени и неоплодени яйца, а от неоплодените се развиват търтеи. Оплодените яйца се развиват в ларви на пчелите работнички - недоразвити женски, или в майки - в зависимост от естеството на хранене на ларвите. При цикличен