Millises tsoonis esineb meioos? Meioosi etapid. Mida me õppisime

Igal inimkeha rakul on topeltkomplekt kromosoomid- üks isalt ja teine emalt. Seda nimetatakse "2N" ja seda nimetatakse diploidseks. Sperma ja munarakk sisaldavad ühte kromosoomide komplekti, mida nimetatakse "1N" ja mida nimetatakse haploidseks.

Protsess haploidse komplekti moodustumine diploidsest, mis tekib sugurakkude moodustumise ajal, nimetatakse meioosiks. Tsentromeeride arvu osas toimub kõigepealt redutseerimine (meioos I) ja seejärel võrdsusjaotus (meioos II). Meestel toimub meioos samamoodi nagu enamikul diploidsetel liikidel, kuid naistel on sellel protsessil mõningaid erinevusi.

Üleminek isa ja ema kromosoomide vahel tagab geneetilise informatsiooni ümberkorraldamise põlvkondade vahel. Viljastamise käigus ühinevad sperma ja munaraku kromosoomide haploidsed komplektid, taastades nii sügoodis diploidse komplekti.

Meioos I

Meioos I on palju ühist mitoosiga, kuid see on keerulisem ja pikemaajaline protsess.
primaarsed spermatotsüüdid ja munarakud algab pärast Mitoosi G2 faas, ja seetõttu on neil diploidne kromosoomide komplekt (2N), mis sisaldab replitseeritud DNA-d õdekromatiidide (4C) osana. Profaas I hõlmab ema ja isa kromatiidide vastastikust vahetust ristumise kaudu.

Profaas I

Leptoteen. Kromosoomid on pikkade niitide kujul, mis on kinnitatud nende otstest tuumamembraani külge.

Sügoteen. Kromosoomid tõmbuvad kokku, moodustavad paare ja homoloogid kleepuvad kokku (sünapsis). See protsess iseloomustab kromosoomide täpset joondamist (geenide vahel kogu genoomis). Veelgi enam, primaarsetes spermatotsüütides moodustavad kromosoomid X ja Y sünapsi ainult nende lühikeste käte otstes.

Pachytena. Õdekromatiidid hakkavad eralduma. Homoloogiliste kromosoomide paaridel, mida nimetatakse bivalentseteks, on igaühel neli DNA topeltheeliksi (tetrad). Iga isa kromosoomi üks või mõlemad kromatiidid ristuvad ema kromosoomidega ja moodustavad sünaptonemaalse kompleksi. Iga kromosoomipaar läbib vähemalt ühe ristumise.

Diplotena. Kromatiidid on eraldatud, välja arvatud ülekäigupiirkonnad ehk chiasmata. Kõigi primaarsete munarakkude kromosoomid on selles olekus kuni ovulatsioonini.

Diakinees. Ümberkorraldatud kromosoomid hakkavad eralduma. Sel hetkel sisaldab iga kahevalentne nelja kromatiidi, mis on ühendatud tavaliste tsentromeeridega, ja mitte-õsarkromatiidi, mis on ühendatud chiasmata.

Metafaas I, anafaas 1, thepofaas 1, tsütokinees I

Lavaandmed meioos sarnane mitoosi faasidega. Peamine erinevus: mitte-õsarkromatiidide eraldamise asemel jaotatakse tsentromeeridega ühendatud ristuvad ristkromatiidid tütarrakkudele.

Lõpus I Sekundaarsetel spermatotsüütidel ja munarakkudel on 23 kromosoomi (1N), millest igaüks koosneb kahest kromatiidist (2C).

Meioos II

Kell meioos II Toimub lühiajaline interfaas, mille jooksul kromosoomi replikatsiooni ei toimu. Sellele järgneb profaas, metafaas, anafaas, telofaas ja tsütokinees. Meioosi II iga faasi sarnasus oma mitoosi vastasega seisneb selles, et tsentromeeris ühendatud kromatiidide paarid (kahevalentsed) reastuvad ja moodustavad metafaasiplaadi ning seejärel hajuvad tütarrakkudesse, millele järgneb tsentromeeri DNA replikatsioon.

Lõpus meioos II rakud sisaldavad 23 kromosoomi (IN), millest igaüks koosneb ühest kromatiidist (1C).

Meioos meestel

Spermatogenees nimetada protsessi, mis kestab kuni 64 päeva, sealhulgas kõik etapid, mille jooksul spermatogoonia muutub sperma. Sel juhul jääb tsütokinees mittetäielikuks, võimaldades iga rakkude põlvkonda ühendada tsütoplasmaatiliste sildadega.

Pärast diploidset primaarset spermatotsüüt läbib meioosi I staadiumi, ilmub kaks haploidset sekundaarset spermatotsüüti. Sellele järgneb meioos II, mille tulemusena ilmub neli haploidset spsrmatiidi. Spermiogeneesi käigus muutuvad spermatiidid spermatosoidideks. See protsess hõlmab järgmist:
- seemnete läbitungimist hõlbustavaid ensüüme sisaldava akrosoomi moodustumine;
- südamiku kondenseerumine;
- suurema osa tsütoplasmast eemaldamine;
- kaela, keskosa ja saba moodustamine.

Meioos naistel

Oogenees algab kell lootele 12 nädala vanuselt ja järsult peatub 20 nädala pärast. Primaarsed munarakud jäävad profaasi I diploteenvormi kuni ovulatsioonini. Seda etappi nimetatakse diktüoteeniks.

Tavaliselt küpseb mitte rohkem kui üks munarakk kuus. Hormoonide mõjul primaarne munarakk paisub, kogudes tsütoplasmaatilist materjali. I meioosi lõppedes pärib selle üks tütarrakk - sekundaarne munarakk. Teine tuum läheb esimesse juhtkehasse, mis tavaliselt ei jagune ja aja jooksul degenereerub. Pärast I meioosi lõppu siseneb sekundaarne munarakk emakasse või munajuhadesse.

Meioos II Sekundaarne munarakk peatub metafaasi staadiumis enne, kui sperma sinna siseneb. Pärast seda on jagunemisprotsess lõpule viidud ja moodustub muna suur haploidne protuum, mis sulandub sperma protuumaga, samuti teine juhtkeha, mis degenereerub.

Olenevalt viljastumise ajast on selle protsessi kestus 12-50 aastat.

Meioosi mõistmise meditsiiniline tähtsus

Somaatiliste rakkude diploidne kromosoomide komplekt taandub sugurakkudes haploidseks.
Isa ja ema kromosoomid läbivad ümbersorteerimise, mille tulemusena suureneb võimalike kombinatsioonide arv (v.a kromosoomide endi sees toimuvad rekombinatsioonid) 223-ni (8 388 608).

Isa ja ema alleelide ümberpaigutamine kromosoomides loob sugurakkude vahel lõpmatu hulga geneetilisi variatsioone.
Isa- ja emaalleelide ümberassorteerumise protsessi juhuslikkus meioosi (ja viljastumise) ajal võimaldab tõenäosusteooriat rakendada geneetilistele proportsioonidele ja geneetilisele variatsioonile vastavalt Mendeli seadustele.

Gamete- generatiivne paljunemisrakk, mis moodustub selle tulemusena (eostaimedel - selle tulemusena) ja sisaldab oma tuumas haploidset (ühtset) kromosoomide komplekti. Tagab päriliku teabe edastamise vanematelt järglastele.

Gametogenees— sugurakkude moodustumise protsess on Maal elu jätkumise aluseks.

Organismid, milles erinevad isendid toodavad isas- ja naissugurakke, on kahekojalised.
Organismitüübid, milles sama isend toodab nii isas- kui ka naissoost sugurakke - hermafrodiidid.

Elundid, milles moodustuvad sugurakud, sugurakud - sugunäärmed

Nagu teemas juba näidatud, on sugurakud haploidne, st. neil on üks kromosoomide komplekt. See on looduse poolt ette nähtud nii, et pärast ühinemist moodustavad kaks ühtse komplektiga rakku täisväärtusliku organismi. diploidne – kahekordne seatud.

Vaatame nende rakkude moodustumise protsessi üksikasjalikumalt...

Paljundamine
Tulevased sugurakud moodustuvad "toorikutest" - spetsiaalsetest rakkudest, millel on topelt ( diploidne) kromosoomide komplekt, mida nimetatakse Oogonia(naine) ja spermatogoonia(meesrakud).
Ja alguses jagunevad need rakud jõuliselt, jagunedes nende arvu suurendamiseks.
Huvitav on see, et mehe ja naise kehas toimub see periood erinevatel aegadel.

Ovogoonia Nad paljunevad, kui inimest ei saa isegi naiseks nimetada, see on ikkagi embrüo. Need. Naise keha sünnib teatud arvu oogooniatega. Pärast 7 kuud embrüo arengut hakkavad rakud Spermatogoonia paljunevad kogu meessoost keha paljunemisperioodi jooksul. See periood on kõigil organismidel erinev, kuid loomulikult on see palju pikem kui naistel ja loomulikult moodustub mehe kehas palju rohkem sugurakke.
Kõrgus
Kasv, suuruse suurenemine, toitainete kogunemine - kõik need on kasvufaasi tunnused, jagunemiseks ettevalmistamine. Just selles etapis nimetatakse neid rakke juba esimest järku munarakud ja spermatotsüüdid.
Tähtis: selles etapis jääb kromosoomide arv samaks, kuid DNA kahekordistub!
Küpsemine

Saba- sisaldab mikrotuubuleid, mis tagavad rakkude liikuvuse.
- Tekib meioos 1 – kromosoomide arv väheneb poole võrra. Moodustatud teise järgu spermatotsüüdid.
- Teine jagunemine - meioos 2 - moodustub neli haploidset rakku - spermatiidid. Nad liiguvad protsessi 4. etappi.
4. Moodustumine (spermiogenees)

Rakud on "valmis". Neil on munani jõudmiseks pikk ja raske teekond. Sellel maratonil on ainult üks võitja, seega tuleb valmistuda: tuum muutub tihedamaks, kromosoomid spiraalivad, tsütoplasma lahkub; on moodustamisel flagellum— tänu sellele liigub sperma edasi, see peab sisaldama palju valke ja mitokondreid. Sprinter on valmis.

See artikkel aitab teil õppida tundma rakkude jagunemise tüüpi. Räägime lühidalt ja selgelt meioosist, selle protsessiga kaasnevatest faasidest, visandame nende põhijooned ja selgitame välja, millised tunnused iseloomustavad meioosi.

Mis on meioos?

Rakkude jagunemise vähendamine, teisisõnu meioos, on tuumajagunemise tüüp, mille puhul kromosoomide arv väheneb poole võrra.

Vanakreeka keelest tõlgituna tähendab meioos vähendamist.

See protsess toimub kahes etapis:

Vähendades ;

Meioosi protsessi selles etapis väheneb kromosoomide arv rakus poole võrra.

Ekvatoriaalne ;

Teise jagunemise ajal säilib raku haploidsus.

TOP 4 artiklitkes sellega kaasa loevad

Selle protsessi eripära on see, et see toimub ainult diploidsetes ja isegi polüploidsetes rakkudes. Ja kõik sellepärast, et paaritute polüploidide 1. profaasis esimese jagunemise tulemusena ei ole võimalik tagada kromosoomide paarisliitmist.

Meioosi faasid

Bioloogias toimub jagunemine neljas faasis: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas . Meioos pole erand, selle protsessi eripära on see, et see toimub kahes etapis, mille vahel on lühike interfaas .

Esimene divisjon:

Profaas 1 on kogu protsessi kui terviku üsna keeruline etapp; see koosneb viiest etapist, mis on toodud järgmises tabelis:

*Lava*	*Sign*
Leptoteen	Kromosoomid lühenevad, DNA kondenseerub ja tekivad õhukesed ahelad.
Sügoteen	Homoloogsed kromosoomid on ühendatud paarikaupa.
Pachytena	Kestusega pikim faas, mille jooksul on homoloogsed kromosoomid üksteisega tihedalt seotud. Selle tulemusena vahetatakse nende vahel mõningaid alasid.
Diplotena	Kromosoomid on osaliselt dekondenseerunud ja osa genoomist hakkab oma ülesandeid täitma. Moodustub RNA, sünteesitakse valke, samal ajal kui kromosoomid on endiselt üksteisega seotud.
Diakinees	Taas toimub DNA kondenseerumine, moodustumise protsessid seiskuvad, tuumaümbris kaob, tsentrioolid paiknevad vastaspoolustel, kuid kromosoomid on omavahel seotud.

Profaas lõpeb lõhustumisspindli moodustumisega, tuumamembraanide ja tuuma enda hävimisega.

Metafaas Esimene jaotus on märkimisväärne selle poolest, et kromosoomid joonduvad piki spindli ekvatoriaalosa.

ajal anafaas 1 Mikrotuubulid tõmbuvad kokku, bivalentsid eralduvad ja kromosoomid liiguvad erinevatele poolustele.

Erinevalt mitoosist liiguvad anafaasi staadiumis poolustele terved kromosoomid, mis koosnevad kahest kromatiidist.

Laval telofaasid kromosoomid despiraalivad ja moodustub uus tuumamembraan.

Riis. 1. Jagunemise esimese etapi meioosi skeem

Teine divisjon on järgmised märgid:

Sest profaas 2 mida iseloomustab kromosoomide kondenseerumine ja rakukeskuse jagunemine, mille jagunemisproduktid lahknevad tuuma vastaspoolustele. Tuumaümbris hävib ja moodustub uus lõhustumise spindel, mis asub risti esimese spindliga.
ajal metafaasid Kromosoomid asuvad jällegi spindli ekvaatoril.
ajal anafaasis kromosoomid jagunevad ja kromatiidid paiknevad erinevatel poolustel.
Telofaas mida näitab kromosoomide despiralisatsioon ja uue tuumamembraani ilmumine.

Riis. 2. Jagunemise teise etapi meioosi skeem

Selle tulemusena saame ühest diploidsest rakust selle jagunemise kaudu neli haploidset rakku. Selle põhjal järeldame, et meioos on mitoosi vorm, mille tulemusena moodustuvad sugunäärmete diploidsetest rakkudest sugurakud.

Meioosi tähendus

Meioosi ajal, faasi 1 etapis, toimub protsess üle minemine - geneetilise materjali rekombinatsioon. Lisaks liiguvad anafaasi ajal nii esimese kui ka teise jagunemise käigus kromosoomid ja kromatiidid juhuslikus järjekorras erinevatele poolustele. See seletab algsete rakkude kombineeritud varieeruvust.

Looduses on meioosil suur tähtsus, nimelt:

See on gametogeneesi üks peamisi etappe;

Riis. 3. Gametogeneesi skeem

Teostab geneetilise koodi ülekandmist paljunemise ajal;
Saadud tütarrakud ei ole emarakuga sarnased ja erinevad ka üksteisest.

Meioos on sugurakkude moodustumise jaoks väga oluline, kuna sugurakkude viljastamise tulemusena tuumad sulanduvad. Vastasel juhul oleks sügoodil kaks korda rohkem kromosoome. Tänu sellele jagunemisele on sugurakud haploidsed ning viljastamise käigus taastub kromosoomide diploidsus.

Mida me õppisime?

Meioos on eukarüootse raku jagunemise tüüp, mille käigus kromosoomide arvu vähendamise teel moodustub ühest diploidsest rakust neli haploidset rakku. Kogu protsess toimub kahes etapis – taandamine ja võrrand, millest igaüks koosneb neljast faasist – profaas, metafaas, anafaas ja telofaas. Meioos on väga oluline sugurakkude moodustumisel, geneetilise informatsiooni edasikandmisel tulevastele põlvkondadele ning teostab ka geneetilise materjali rekombinatsiooni.

Test teemal

Aruande hindamine

Keskmine hinne: 4.6. Saadud hinnanguid kokku: 967.

Vaadake jooniseid 84, 85, 86. Mille poolest erinevad meeste sugurakud naiste omadest? Pidage meeles, kuidas rakkude jagunemine toimub. Mis on mitoos? Millised protsessid toimuvad mitoosi igas etapis?

Sugulise paljunemise aluseks on sugurakkude - sugurakkude - ühinemise protsess. Erinevalt mittereproduktiivsetest rakkudest on sugurakkudel alati üks kromosoomide komplekt, mis takistab kromosoomide arvu suurenemist uues organismis. Ühe kromosoomikomplektiga rakkude moodustumine toimub spetsiaalse jagunemise - meioosi - ajal.

Meioos. Meioos (kreeka keelest meioos – kahanemine, kahanemine) on rakkude jagunemine, mille käigus äsja moodustunud tütarrakkudes kogunenud kromosoom poolitatakse.

Nii mitoosile kui ka meioosile eelneb interfaas, mille käigus toimub DNA reduplikatsioon. Enne jagunemise algust koosneb iga kromosoom kahest DNA molekulist, mis moodustavad kaks tsentromeeridega ühendatud sõsarkromatiidi. Seega on enne jagunemise algust raku kromosoomikomplekt 2l ja DNA kogus kahekordistub.

Meioosi protsess koosneb kahest järjestikusest jagunemisest - meioos I ja meiosis II, mis jagunevad samadeks etappideks nagu mitoos. Selle tulemusena ei moodustu mitte kaks, vaid neli rakku (joonis 82).

Riis. 82. Meioosi staadiumid: 1 - profaas I; 2 - metafaas I; 3 - anafaas I; 4 - telofaas I; 5 - metafaas II; 6 - apafaas II; 7 - telofaas II

Profaas I. See etapp on palju pikem kui mitoosi korral. Kromosoomid spiraalivad ja paksenevad. Homoloogsed kromosoomid on omavahel paarikaupa ühendatud, st toimub nende konjugatsioon (ladina konjugatsioonist - ühendus). Selle tulemusena moodustub rakus topeltkromosoomide kompleks (joon. 83). Seejärel toimub homoloogsete kromosoomide lõikude vahel geenide vahetus – crossing over (inglise keelest crossing over – intersection, crossing). See toob kaasa uued geenide kombinatsioonid kromosoomides (joonis 83). Pärast seda kaob raku tuumaümbris, tsentrioolid lahknevad poolustele ja moodustub lõhustumise spindel.

Riis. 83. Konjugatsioon ja ristumine homoloogsete kromosoomide vahel (tähed tähistavad kromosoomides paiknevaid geene)

Metafaas I. Homoloogsed kromosoomid asuvad paarikaupa raku ekvatoriaalvööndis ekvaatoritasapinnast kõrgemal ja allpool. Kromosoomide tsentromeerid on ühendatud spindli ahelatega.

Anafaas I. Homoloogsed kromosoomid hajuvad raku poolustele. See on peamine erinevus meioosi ja mitoosi vahel, kus õdekromatiidid eralduvad. Seega on igal poolusel ainult üks kromosoom homoloogsest paarist. Kromosoomide arv poolustel väheneb poole võrra – toimub selle vähenemine.

Telofaas I.Ülejäänud raku sisu jaguneb, moodustub ahenemine ja ilmuvad kaks ühe kromosoomikomplektiga rakku (l). Iga kromosoom koosneb kahest sõsarkromatiidist – kahest DNA molekulist. Kahe raku moodustumist ei toimu alati. Mõnikord kaasneb telofaasiga ainult kahe tuuma moodustumine.

Enne meioosi teist jagunemist interfaasi ei ole. Mõlemad saadud rakud alustavad pärast puhkeperioodi või kohe teist meiootilist jagunemist. Meioos II on täiesti identne mitoosiga ja esineb kahes rakus (tuumas) sünkroonselt.

Profaas II on palju lühem kui profaas I. Tuumaümbris kaob uuesti ja moodustub lõhustumise spindel.

II metafaasis reastuvad kromosoomid ekvatoriaaltasandil. Spindli ahelad ühenduvad kromosoomide tsentromeeridega. Anafaasis II, nagu ka mitoosi korral, lahknevad sõsarkromatiidid - kromosoomid - raku pooluste suunas. Igal poolusel moodustub üks kromosoomide komplekt (p), kus iga kromosoom koosneb ühest DNA molekulist. Telofaas II lõpeb nelja raku (tuuma) moodustumisega, millest igaühes on üks kromosoomide komplekt ja üks DNA molekul.

Meioosi bioloogiline tähtsus on ühe kromosoomikomplektiga rakkude moodustumine. Sugurakud, mis seejärel sugulisel paljunemisel neist arenevad, ühinevad ja selle tulemusel taastatakse kahekordne kromosoomide komplekt. Lisaks põhjustab ristumine rakukromosoomides uusi geenide kombinatsioone, mis on organismide kombineeritud varieeruvuse aluseks.

Sugurakkude moodustumine loomadel. Sugurakkude moodustumise protsessi nimetatakse gametogeneesiks (suguraku ja kreeka geneesist - sünd). Loomadel tekivad sugurakud suguelundites: isastel munandites ja emastel munasarjades.

Gametogenees kulgeb järjestikku, kolmes etapis vastavates tsoonides ja lõpeb sperma ja munarakkude moodustumisega. Paljunemisetapis jagunevad primaarsed sugurakud intensiivselt mitoosi teel, mis suurendab oluliselt nende arvu. Järgmises kasvufaasis rakud kasvavad ja säilitavad toitaineid. See periood vastab meioosieelsele interfaasile. Järgmisena jõuab rakk küpsemisfaasi, kus toimub meioos, moodustuvad ühe kromosoomikomplektiga rakud ning lõpuks moodustuvad ja küpsevad sugurakud.

Riis. 85. Imetaja spermatosoidid: A - struktuuriskeem: 1 - pea; 2 - viaal ensüümidega: 3 - südamik: 4 - kael; 5 - mitokondrid; 6 - tsentrioolid; 7 - saba. B - valgusmikroskoobi foto

Spermatogeneesi iseloomustab meeste sugurakkude - spermatosoidide - moodustumine. Ühest primaarsest sugurakust moodustub neli võrdse suurusega sugurakku – sperma.

Oogeneesi (kreeka keelest un - muna ja genesis) iseloomustab naiste sugurakkude - munade - moodustumine. Muna moodustumise protsess on palju pikem kui spermatosoidide oma. Kaelale koondunud mitokondrid annavad energiat liikuvatele spermatosoididele.

Muna on ümmargune, suur, liikumatu rakk, mis sisaldab tuuma, kõiki organelle ja palju toitaineid munakollase kujul (joonis 86). Mis tahes loomaliigi munarakk on alati palju suurem kui tema sperma. Tänu toitainetele on embrüo areng tagatud algstaadiumis (kaladel, kahepaiksetel ja imetajatel) või kogu embrüonaalse arengu vältel (roomajatel ja lindudel).

Riis. 86. Imetaja munaraku ehitus: 1 - tuum; 2 - munakollased terad

Munade suurus on erinevate loomaliikide lõikes väga erinev. Imetajatel on need keskmiselt 0,2 mm. Kahepaiksetel ja kaladel on see 2–10 mm ning roomajatel ja lindudel mitme sentimeetrini.

Läbitud materjalil põhinevad harjutused

Millist tüüpi rakkude jagunemine on loomade seksuaalse paljunemise aluseks? Millised rakud tekivad selle jagunemise tulemusena?
Mis on peamine erinevus meioosi ja mitoosi vahel? 3. Selgitage, miks meiootiline jagunemine eelneb loomadel alati sugulisele paljunemisele. 4. Mis on meioosi bioloogiline tähtsus? 5. Mille poolest erinevad spermatogeneesi ja oogeneesi protsessid?
Imetajate sperma ja munarakkude ettevalmistatud mikronäidiste uurimiseks kasutage mikroskoopi. Võrrelge sperma ja munaraku struktuuri. Mis on erinevuse põhjus?

Under Rakutsükli all mõistetakse sündmuste kogumit, mis toimub raku moodustumisest (kaasa arvatud jagunemine ise) kuni selle jagunemiseni või surmani. Ajavahemikku jagamisest jagamiseni nimetatakse interfaas, mis omakorda jaguneb kolmeks perioodiks - G1 (esünteetiline), S (sünteetiline) ja G2 (postsünteetiline). G1 on kasvuperiood, ajaliselt pikim ja sisaldab G0 perioodi, mil kasvanud rakk on kas puhkeseisundis või diferentseerub, muutub näiteks maksarakuks ja toimib maksarakuna ning seejärel sureb. Diploidse raku kromosoomide ja DNA kogum sel perioodil on 2n2c, kus n on kromosoomide arv, c on DNA molekulide arv. S-perioodil toimub interfaasi põhisündmus - DNA replikatsioon ning kromosoomide ja DNA komplekt muutub 2n4c-ks, seega on DNA molekulide arv kahekordistunud. G2-s sünteesib rakk aktiivselt vajalikke ensüüme, organellide arv suureneb, kromosoomide komplekt ja DNA ei muutu - 2n4c. Enamik autoreid eitab praegu võimalust, et rakk väljub G2 perioodist G0 perioodi.

Mitootilist tsüklit täheldatakse rakkudes, mis pidevalt jagunevad ja millel puudub G0 periood. Selliste rakkude näideteks on paljud epiteeli basaalkihi rakud, vereloome tüvirakud. Mitootiline tsükkel kestab umbes 24 tundi, kiiresti jagunevate inimrakkude etappide ligikaudne kestus on järgmine: G 1 periood - 9 tundi, S periood - 10 tundi, G 2 periood - 4,5 tundi, mitoos - 0,5 tundi.

Mitoos- peamine eukarüootsete rakkude jagunemise meetod, mille puhul tütarrakud säilitavad algse emaraku kromosoomikomplekti.

Mitoos on pidev protsess, millel on neli faasi: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas.

Profaas (2n4c) – tuumamembraan laguneb fragmentideks, tsentrioolid lahknevad raku erinevatele poolustele, moodustuvad spindliniidid, tuumakesed "kaovad" ja bikromatiidide kromosoomid kondenseeruvad. See on mitoosi pikim faas.

Metafaas (2n4c) – maksimaalselt kondenseerunud bikromatiidide kromosoomide joondamine raku ekvatoriaaltasandil (tekib metafaasiplaat), spindliniitide kinnitumine ühest otsast tsentrioolidele, teisest kromosoomide tsentromeeridele.

Anafaas (4n4c) - kahekromatiidiliste kromosoomide jagunemine kromatiidideks ja nende sõsarkromatiidide lahknemine raku vastaspoolustele (sel juhul muutuvad kromatiidid iseseisvateks ühekromatiidilisteks kromosoomideks).

Telofaas (2n2c igas tütarrakus) - kromosoomide dekondenseerumine, tuumamembraanide moodustumine iga kromosoomirühma ümber, spindli niitide lagunemine, tuuma ilmumine, tsütoplasma jagunemine (tsütotoomia). Tsütotoomia loomarakkudes toimub lõhustamisvao tõttu, taimerakkudes - rakuplaadi tõttu.

Riis. . Mitoosi faasid

Mitoosi bioloogiline tähtsus. Selle jagunemismeetodi tulemusena moodustunud tütarrakud on emaga geneetiliselt identsed. Mitoos tagab kromosoomikomplekti püsivuse mitme rakupõlvkonna jooksul. See on selliste protsesside aluseks nagu kasv, taastumine, mittesuguline paljunemine jne.

Teist meiootilist jagunemist (meioos 2) nimetatakse võrrandiks.

Profaas 2 (1n2c). Lühidalt öeldes, profaas 1, kromatiin on kondenseerunud, konjugatsiooni ja ristumist ei toimu, toimuvad profaasile tavapärased protsessid - tuumamembraanide lagunemine fragmentideks, tsentrioolide lahknemine raku erinevatele poolustele, spindli filamentide moodustumine.

Metafaas 2 (1n2c). Bikromatiidide kromosoomid reastuvad raku ekvatoriaaltasandil ja moodustub metafaasiplaat.

Loomisel on eeldused geneetilise materjali kolmandaks rekombinatsiooniks - paljud kromatiidid on mosaiigilised ja nende asukoht ekvaatoril määrab, millisele poolusele nad tulevikus liiguvad. Spindli filamendid on kinnitatud kromatiidide tsentromeeride külge.

Anafaas 2 (2n2с). Toimub kahekromatiidi kromosoomide jagunemine kromatiidideks ja nende sõsarkromatiidide lahknemine raku vastaspoolustele (sel juhul muutuvad kromatiidid iseseisvateks ühekromatiidilisteks kromosoomideks) ning toimub kolmas geneetilise materjali rekombinatsioon.

Telofaas 2 (1n1c igas lahtris). Kromosoomid dekondenseeruvad, moodustuvad tuumamembraanid, spindli filamendid hävivad, ilmuvad tuumad ja tsütoplasma jaguneb (tsütotoomia), moodustades lõpuks neli haploidset rakku.

Meioosi bioloogiline tähtsus.

Meioos on loomade gametogeneesi ja taimede sporogeneesi keskne sündmus. Selle abiga säilitatakse kromosoomikomplekti püsivus - pärast sugurakkude sulandumist selle kahekordistumist ei toimu. Tänu meioosile tekivad geneetiliselt erinevad rakud, sest Meioosi protsessi käigus toimub geneetilise materjali rekombinatsioon kolmel korral: ristumise tõttu (profaas 1), homoloogsete kromosoomide juhusliku sõltumatu lahknemise tõttu (anafaas 1) ja juhusliku kromatiidide lahknemise tõttu (anafaas 2).

Amitoos– faasidevahelise tuuma otsene jagunemine ahenemise teel ilma kromosoomi spiraliseerumiseta, ilma jagunemisspindli moodustumiseta. Tütarrakkudel on erinev geneetiline materjal. Võib piirduda ainult tuumade jagunemisega, mis viib kahe- ja mitmetuumaliste rakkude moodustumiseni. Kirjeldatud vananevate, patoloogiliselt muutunud ja hukule määratud rakkude jaoks. Pärast amitoosi ei suuda rakk naasta normaalsesse mitoositsüklisse. Tavaliselt täheldatakse seda väga spetsialiseerunud kudedes, rakkudes, mis ei pea enam jagunema – epiteelis, maksas.

Gametogenees. Sugurakud moodustuvad sugunäärmetes - sugunäärmed. Sugurakkude arengu protsessi nimetatakse gametogenees. Sperma moodustumise protsessi nimetatakse spermatogenees, ja munarakkude moodustumine on oogenees (oogenees). Sugurakkude eelkäijad - gametotsüüdid moodustuvad embrüonaalse arengu varases staadiumis väljaspool sugunäärmeid ja rändavad seejärel neisse. Sugunäärmetes on kolm erinevat piirkonda (või tsooni) - sigimistsoon, kasvutsoon ja sugurakkude küpsemise tsoon. Nendes tsoonides toimuvad gametotsüütide paljunemise, kasvu ja küpsemise faasid. Spermatogeneesis on veel üks faas – moodustumise faas.

Paljunemisfaas. Diploidsed rakud selles sugunäärmete (sugunäärmete) tsoonis jagunevad mitoosi teel korduvalt. Rakkude arv sugunäärmetes suureneb. Neid nimetatakse oogonia Ja spermatogoonia.

Kasvufaas. Selles faasis kasvavad spermatogooniad ja oogooniad ning toimub DNA replikatsioon. Saadud rakke nimetatakse 1. järku munarakud ja 1. järgu spermatotsüüdid kromosoomide ja DNA komplektiga 2n4s.

Küpsemise faas. Selle faasi olemus on meioos. Esimest järku gametotsüüdid sisenevad esimesse meiootilisse jagunemisse. Selle tulemusena moodustuvad 2. järku gametotsüüdid (n2c), mis sisenevad teise meiootilist jagunemist, ja moodustuvad haploidse kromosoomikomplektiga rakud (nc) - munad ja ümarad spermatiidid. Spermatogenees hõlmab ka moodustumise faas, mille käigus spermatiidid muutuvad spermatosoidideks.

Spermatogenees. Puberteedieas jagunevad diploidsed rakud munandite seemnetuubulites mitootiliselt, tekitades palju väiksemaid rakke, nn. spermatogoonia. Mõned saadud rakud võivad läbida korduva mitootilise jagunemise, mille tulemusena moodustuvad samad spermatogooniarakud. Teine osa lõpetab jagunemise ja suureneb, sisenedes spermatogeneesi järgmisse faasi - kasvufaasi.

Sertoli rakud pakuvad arenevatele sugurakkudele mehaanilist kaitset, tuge ja toitumist. Spermatogooniaid, mille suurus on suurenenud, nimetatakse 1. järku spermatotsüüdid. Kasvufaas vastab meioosi 1. interfaasile, st. Selle protsessi käigus valmistatakse rakud ette meioosiks. Kasvufaasi peamised sündmused on DNA replikatsioon ja toitainete kogunemine.

1. järku spermatsüüdid ( 2n4s) sisenevad meioosi esimesse (redutseerimis) jagunemisse, mille järel moodustuvad 2. järku spermatotsüüdid ( n2c). 2. järku spermatsüüdid sisenevad meioosi teise (võrrandi) jagunemisse ja moodustuvad ümmargused spermatiidid ( nc). Ühest esimest järku spermatotsüüdist tekib neli haploidset spermatiidi. Moodustamise faasi iseloomustab asjaolu, et algselt kerakujulised spermatiidid läbivad mitmeid keerulisi transformatsioone, mille tulemusena moodustuvad spermatosoidid.

Inimesel algab spermatogenees puberteedieas, spermatosoidide moodustumise periood on kolm kuud, s.o. spermat uuendatakse iga kolme kuu tagant. Spermatogenees toimub miljonites rakkudes pidevalt ja sünkroonselt.

Sperma struktuur. Imetajate sperma on pika niidi kujuga.

Inimese sperma pikkus on 50-60 mikronit. Sperma struktuuri võib jagada "peaks", "kaelaks", vaheosaks ja sabaks. Pea sisaldab tuuma ja akrosoom. Tuum sisaldab haploidset kromosoomide komplekti. Akrosoom (modifitseeritud Golgi kompleks) on organell, mis sisaldab ensüüme, mida kasutatakse munamembraanide lahustamiseks. Kaelas on kaks tsentriooli ja vahepealses osas mitokondrid. Saba on esindatud ühe, mõnel liigil kahe või enama viburiga. Lipu on liikumisorganell ja sarnaneb ehituselt algloomade lipu ja ripsmetega. Lipude liikumiseks kasutatakse ATP makroergiliste sidemete energiat, ATP süntees toimub mitokondrites. Spermatosoidi avastas 1677. aastal A. Leeuwenhoek.

Oogenees.

Erinevalt spermatosoidide moodustumisest, mis toimub alles pärast puberteedi saavutamist, algab munarakkude moodustumise protsess inimestel embrüonaalses perioodis ja kulgeb katkendlikult. Embrüos on paljunemise ja kasvu faasid täielikult realiseeritud ning algab küpsemise faas. Tüdruku sündimise ajaks sisaldavad tema munasarjad sadu tuhandeid esimest järku ootsüüte, mis on meioosi 1. faasi diploteenfaasis peatunud, "külmunud".

Puberteedieas taastub meioos: umbes iga kuu jõuab suguhormoonide mõjul üks 1. järku munarakke (harva kaks). meioosi metafaas 2 ja ovulatsioon selles etapis. Meioos võib kulgeda lõpuni ainult viljastumise, spermatosoidide tungimise tingimusel, kui viljastumist ei toimu, sureb II järku munarakk ja eritub organismist.

Oogenees toimub munasarjades ja jaguneb kolmeks faasiks – paljunemine, kasv ja küpsemine. Paljunemisfaasis jaguneb diploidne oogoonia korduvalt mitoosi teel. Kasvufaas vastab meioosi 1. interfaasile, st. Selle käigus valmistatakse rakke ette meioosiks, rakkude suurus suureneb oluliselt toitainete kogunemise tõttu. Kasvufaasi peamine sündmus on DNA replikatsioon. Küpsemisfaasis jagunevad rakud meioosi teel. Esimesel meiootilisel jagunemisel nimetatakse neid 1. järku munarakkudeks. Esimese meiootilise jagunemise tulemusena tekib kaks tütarrakku: väikesed, nn esimene polaarkeha ja suurem – 2. järku munarakk.

Meioosi teine jagunemine jõuab metafaasi 2, selles etapis toimub ovulatsioon - munarakk lahkub munasarjast ja siseneb munajuhadesse.

Kui sperma tungib munarakku, siis teine meiootiline jagunemine lõpeb munaraku ja teise polaarkeha moodustumisega ning esimene polaarkeha kolmanda ja neljanda polaarkeha moodustumisega. Seega moodustub meioosi tulemusena ühest 1. järku munarakust üks munarakk ja kolm polaarkeha.

Munade struktuur. Munade kuju on tavaliselt ümmargune. Munade suurused on väga erinevad – mitmekümnest mikromeetrist mitme sentimeetrini (inimese muna on umbes 120 mikronit). Munade struktuursete tunnuste hulka kuuluvad: plasmamembraani peal paiknevate membraanide olemasolu; ja rohkemate olemasolu tsütoplasmas

või vähem suurtes kogustes varutoitaineid. Enamikul loomadel on munadel täiendavad membraanid, mis asuvad tsütoplasmaatilise membraani peal. Sõltuvalt päritolust on olemas: esmased, sekundaarsed ja tertsiaarsed kestad. Primaarsed membraanid moodustuvad munaraku ja võib-olla ka follikulaarsete rakkude poolt sekreteeritud ainetest. Muna tsütoplasmaatilise membraaniga kokkupuutel moodustub kiht. See täidab kaitsefunktsiooni, tagab spermatosoidide läbitungimise liigispetsiifilisuse, st ei lase teiste liikide spermal munarakku tungida. Imetajatel nimetatakse seda membraani läikiv. Sekundaarsed membraanid moodustuvad munasarja follikulaarsete rakkude sekretsioonidest. Kõigil munadel neid pole. Putukamunade sekundaarne kest sisaldab kanalit - mikropüüli, mille kaudu sperma tungib munarakku. Tertsiaarsed kestad moodustuvad munajuhade spetsiaalsete näärmete tegevuse tõttu. Näiteks spetsiaalsete näärmete eritistest moodustuvad lindudel ja roomajatel valk, subshell pärgament, kesta ja supra kesta membraanid.

Sekundaarsed ja tertsiaarsed membraanid moodustuvad reeglina loomamunades, mille embrüod arenevad väliskeskkonnas. Kuna imetajatel toimub emakasisene areng, on nende munadel ainult esmane, geniaalne kest, mille peal asub särav kroon- follikulaarsete rakkude kiht, mis toimetab munarakku toitaineid.

Munadesse koguneb toitainete varu, mida nimetatakse munakollaseks. See sisaldab rasvu, süsivesikuid, RNA-d, mineraale, valke, millest suurem osa on lipoproteiinid ja glükoproteiinid. Munakollane sisaldub tsütoplasmas tavaliselt munakollase graanulite kujul. Munasse kogunenud toitainete hulk sõltub embrüo arenemise tingimustest. Seega, kui muna areng toimub väljaspool ema keha ja põhjustab suurte loomade moodustumist, võib munakollane moodustada üle 95% muna mahust. Ema keha sees arenevad imetajate munad sisaldavad vähesel määral munakollast – alla 5%, kuna embrüod saavad arenguks vajalikud toitained emalt.

Sõltuvalt munakollase kogusest eristatakse järgmist tüüpi mune: aletsitaalne(ei sisalda munakollast ega vähesel määral munakollase lisandeid – imetajad, lestaussid); isoletsitaalne(ühtlaselt jaotunud munakollasega – lansett, merisiilik); mõõdukalt teloletsitaalne(ebaühtlaselt jaotunud munakollasega – kalad, kahepaiksed); teravalt teloletsitaalne(suurima osa hõivab munakollane ja ainult väike osa tsütoplasmast loomapooluse juures on sellest vaba - linnud).

Toitainete kogunemise tõttu areneb munades polaarsus. Nimetatakse vastaspoolused vegetatiivne Ja loomalik. Polarisatsioon väljendub selles, et rakus muutub tuuma asukoht (nihkub loomapooluse poole), samuti tsütoplasmaatiliste inklusioonide jaotumises (paljudes munades suureneb munakollase hulk loomalt vegetatiivsele poolusele ).

Inimmuna avastas 1827. aastal K.M. Baer.

Väetamine. Viljastamine on sugurakkude sulandumise protsess, mille tulemusena moodustub sügoot. Viljastamisprotsess ise algab sperma ja munaraku kokkupuute hetkest. Sellise kokkupuute hetkel lahustub akrosoomi väljakasvu plasmamembraan ja akrosoomi vesiikuli membraani külgnev osa, ensüüm hüaluronidaas ja muud akrosoomis sisalduvad bioloogiliselt aktiivsed ained eralduvad ning lahustavad munamembraani osa. . Kõige sagedamini tõmbub sperma täielikult munarakku, mõnikord jääb lipp väljapoole ja visatakse ära. Alates hetkest, kui sperma tungib munarakku, lakkavad sugurakud eksisteerimast, kuna moodustavad ühe raku – sigooti. Sperma tuum paisub, selle kromatiin lõtvub, tuumamembraan lahustub ja see muutub mehelikuks protuumiks. See toimub samaaegselt munaraku tuuma teise meiootilise jagunemise lõpuleviimisega, mis jätkus viljastumise tõttu. Järk-järgult muutub munaraku tuum naissoost esituumaks. Protuumad liiguvad muna keskmesse, toimub DNA replikatsioon ja pärast nende sulandumist muutub sügoodi kromosoomide komplekt ja DNA. 2n4c. Protuumade liit esindab viljastumist ennast. Seega lõpeb viljastumine diploidse tuumaga sigooti moodustumisega.

Sõltuvalt sugulisel paljunemisel osalevate isendite arvust eristavad nad: ristviljastumine - viljastumine, milles osalevad erinevate organismide poolt moodustatud sugurakud; iseviljastumine - viljastumine, mille käigus ühinevad sama organismi (paelusside) moodustatud sugurakud.

Partenogenees– neitsipaljunemine, üks sugulise paljunemise vorme, mille puhul viljastumist ei toimu ning viljastamata munarakust areneb uus organism. Seda leidub paljudel taimeliikidel, selgrootutel ja selgrootutel, välja arvatud imetajad, kelle partenogeneetilised embrüod surevad embrüogeneesi varases staadiumis. Partenogenees võib olla kunstlik või loomulik.

Kunstliku partenogeneesi põhjustab inimene munaraku aktiveerumisel erinevate ainetega kokkupuutel, mehaanilise ärrituse, temperatuuri tõusuga jne.

Loodusliku partenogeneesi käigus hakkab munarakk killustuma ja arenema embrüoks ilma spermatosoidide osaluseta, ainult sisemiste või väliste põhjuste mõjul. Kell püsiv (kohustuslik) partenogeneesis arenevad munad ainult partenogeneetiliselt, näiteks kaukaasia kivisisalikel. Kõik selle liigi loomad on ainult emased. valikuline Partenogeneesis arenevad embrüod nii partenogeneetiliselt kui ka seksuaalselt. Klassikaline näide on see, et mesilastel on mesilasema spermateek kujundatud nii, et ta saaks muneda viljastatud ja viljastamata mune ning viljastamata munadest arenevad droonid. Viljastatud munadest arenevad töömesilaste vastsed – vähearenenud emased või mesilasemad – olenevalt vastsete toitumise iseloomust. Kell tsükliline