U kojoj zoni dolazi do mejoze? Faze mejoze. Što smo naučili

Svaka stanica u ljudskom tijelu ima dvostruki set kromosoma- jedan od oca i jedan od majke. Označava se "2N" i naziva se diploidnim. Spermij i jajašce sadrže jedan set kromosoma, označen kao "1N" i nazvan haploidni.

Postupak formiranje haploidnog skupa od diploidnog, koji se javlja tijekom stvaranja zametnih stanica naziva se mejoza. Što se tiče broja centromera, prvo dolazi redukcijska dioba (mejoza I), a potom ekvaciona dioba (mejoza II). Kod muškaraca se mejoza odvija na isti način kao kod većine diploidnih vrsta, ali kod žena ovaj proces ima neke razlike.

Prelazak preko između kromosoma oca i majke osigurava preslagivanje genetskih informacija između generacija. Tijekom oplodnje haploidni setovi kromosoma spermija i jajne stanice se spajaju, čime se obnavlja diploidni set u zigoti.

Mejoza I

Mejoza I ima mnogo zajedničkog s mitozom, ali je složeniji i dugotrajniji proces.
primarnih spermatocita i oocita počinje nakon G2 faza mitoze, te stoga imaju diploidni set kromosoma (2N), koji sadrži repliciranu DNK kao dio sestrinskih kromatida (4C). Profaza I uključuje recipročnu izmjenu majčinskih i očinskih kromatida kroz crossover.

Profaza I

Leptoten. Kromosomi su predstavljeni u obliku dugih niti, pričvršćenih na svojim krajevima za nuklearnu membranu.

zigoten. Kromosomi se kontrahiraju, formiraju parove, a homolozi se lijepe zajedno (sinapsa). Ovaj proces karakterizira točno poravnanje kromosoma (gen do gena kroz cijeli genom). Štoviše, u primarnim spermatocitima kromosomi X i Y tvore sinapsu samo na krajevima svojih kratkih krakova.

Pachytena. Sestrinske kromatide počinju se odvajati. Parovi homolognih kromosoma, koji se nazivaju bivalenti, imaju svaki po četiri DNA dvostruke spirale (tetrade). Jedna ili obje kromatide svakog od očevih kromosoma križaju se s majčinima i tvore sinaptonemalni kompleks. Svaki par kromosoma prolazi kroz najmanje jedan crossing over.

Diplotena. Kromatide su odvojene, s izuzetkom područja križanja ili chiasmata. Kromosomi svih primarnih oocita su u ovom stanju do ovulacije.

dijakineza. Reorganizirani kromosomi počinju se odvajati. U ovom trenutku svaki bivalent sadrži četiri kromatide povezane običnim centromerama i nesestrinske kromatide povezane kijazmama.

Metafaza I, anafaza 1, tepofaza 1, citokineza I

Podaci o fazi mejoza slično fazama mitoze. Glavna razlika: umjesto odvajanja nesestrinskih kromatida, uparene križne sestrinske kromatide povezane centromerama raspoređuju se u stanice kćeri.

Na kraju ja Sekundarni spermatociti i oociti imaju 23 kromosoma (1N), od kojih se svaki sastoji od dvije kromatide (2C).

Mejoza II

Na mejoza II Dolazi do kratkotrajne interfaze tijekom koje ne dolazi do replikacije kromosoma. Nakon toga slijede profaza, metafaza, anafaza, telofaza i citokineza. Sličnost svake faze mejoze II sa svojim parnjakom u mitozi je u tome što se parovi kromatida (bivalenti), povezani na centromeri, poredaju i tvore metafaznu ploču, a zatim se raspršuju u stanice kćeri, nakon čega slijedi replikacija DNK centromere.

Na kraju mejoza II stanice sadrže 23 kromosoma (IN), od kojih se svaki sastoji od jedne kromatide (1C).

Mejoza kod muškaraca

Spermatogeneza nazivamo proces koji traje do 64 dana, uključujući sve faze tijekom kojih se spermatogoniji pretvaraju u spermije. U tom slučaju citokineza ostaje nedovršena, što omogućuje da se svaka generacija stanica poveže citoplazmatskim mostovima.

Nakon diploidnog primarnog spermatocit prolazi kroz I. stupanj mejoze, pojavljuju se dva haploidna sekundarna spermatocita. Nakon toga slijedi mejoza II, koja rezultira pojavom četiriju haploidnih spsrmatida. Tijekom spermiogeneze spermatide se pretvaraju u spermatozoide. Ovaj proces uključuje:
- stvaranje akrosoma koji sadrži enzime koji olakšavaju prodiranje sjemena;
- kondenzacija jezgre;
- uklanjanje većeg dijela citoplazme;
- formiranje vrata, srednjeg dijela i repa.

Mejoza kod žena

Oogeneza počinje u fetus u dobi od 12 tjedana i iznenada prestaje do 20. tjedna. Primarni oociti ostaju u diplotenskom obliku profaze I do ovulacije. Ovaj stadij se naziva diktioten.

Obično sazrijeva ne više od jedne oocite mjesečno. Pod utjecajem hormona primarna oocita bubri, nakupljajući citoplazmatski materijal. Po završetku mejoze I nasljeđuje ga jedna stanica kćer – sekundarna oocita. Druga jezgra prelazi u prvo tijelo vodilicu, koje se obično ne dijeli i s vremenom degenerira. Nakon završetka mejoze I, sekundarna oocita ulazi u maternicu ili jajovode.

Mejoza II Sekundarni oocit se zaustavlja u fazi metafaze prije nego što spermij uđe u njega. Nakon toga je proces diobe završen i nastaje veliki haploidni pronukleus jajne stanice koji se stapa s pronukleusom spermija, kao i drugo tijelo vodilje koje degenerira.

Ovisno o tome kada dolazi do oplodnje, trajanje ovog procesa je 12-50 godina.

Medicinska važnost razumijevanja mejoze

Diploidna garnitura kromosoma u somatskim stanicama reducira se na haploidnu u spolnim stanicama.
Očevi i majčini kromosomi prolaze kroz preslagivanje, uslijed čega se broj mogućih kombinacija (isključujući rekombinacije unutar samih kromosoma) povećava na 223 (8 388 608).

Reasortiranje očevih i majčinih alela unutar kromosoma stvara beskonačnu količinu genetske varijacije između gameta.
Slučajnost procesa preslagivanja očinskih i majčinih alela tijekom mejoze (i oplodnje) omogućuje primjenu teorije vjerojatnosti na genetske proporcije i genetsku varijaciju prema Mendelovim zakonima.

Gameta- generativna, reproduktivna stanica, nastala kao rezultat (kod spornih biljaka - kao rezultat) i sadrži u svojoj jezgri haploidni (jedan) set kromosoma. Osigurava prijenos nasljednih informacija od roditelja do potomaka.

Gametogeneza— proces nastanka spolnih stanica temelj je nastavka života na Zemlji.

Organizmi u kojima različite jedinke proizvode muške i ženske spolne stanice su dvodomni.
Vrste organizama kod kojih ista jedinka proizvodi i muške i ženske spolne stanice - hermafroditi.

Organi u kojima nastaju spolne stanice, gamete - spolne žlijezde

Kao što je već pokazano u temi, spolne stanice su haploidan, tj. imaju jedan set kromosoma. To je priroda zamislila tako da, nakon što se ujedine, dvije stanice s jednim skupom tvore punopravni organizam s diploidni – dvostruki postaviti.

Pogledajmo detaljnije proces nastanka ovih stanica...

Reprodukcija
Buduće zametne stanice formiraju se iz "praznina" - posebnih stanica s dvostrukim ( diploidan) skup kromosoma tzv Oogonija(žensko) i spermatogonija(muške stanice).
I isprva se te stanice snažno dijele, dijeleći se kako bi povećale svoj broj.
Zanimljivo je da se u muškom i ženskom tijelu ovo razdoblje događa u različito vrijeme.

Ovogonija Razmnožavaju se kada se osoba ne može ni nazvati ženom, to je još uvijek embrij. Oni. Žensko tijelo rađa se s određenim brojem oogonija. Nakon 7 mjeseci embrionalnog razvoja stanice počinju Spermatogonije reproducirati tijekom cijelog reproduktivnog razdoblja muškog tijela. To je razdoblje različito za sve organizme, ali je, naravno, mnogo duže nego kod žena, i naravno, u muškom tijelu stvara se mnogo više spolnih stanica.
Visina
Rast, povećanje veličine, nakupljanje hranjivih tvari - sve su to karakteristike faze rasta, priprema za diobu - do. U ovoj fazi se te stanice već nazivaju oocite i spermatocite prvog reda.
Važno: u ovoj fazi broj kromosoma ostaje isti, ali se DNK udvostručuje!
Sazrijevanje

Rep- sadrži mikrotubule koji osiguravaju pokretljivost stanica.
- Dolazi do mejoze 1 – broj kromosoma se prepolovi. Formirano spermatocit drugog reda.
- Druga dioba - mejoza 2 - nastaju četiri haploidne stanice - spermatide. Prelaze u 4. fazu procesa.
4. Stvaranje (spermiogeneza)

Stanice su "gotove". Imaju dug i težak put do jajeta. U ovom maratonu bit će samo jedan pobjednik, stoga se morate pripremiti: jezgra postaje gušća, kromosomi se spiraliziraju, citoplazma odlazi; se formira flagelum— zahvaljujući tome spermij se kreće naprijed, mora sadržavati puno proteina i mitohondrija. Sprinter je spreman.

Ovaj članak će vam pomoći da naučite o vrsti stanične diobe. Kratko i jasno ćemo govoriti o mejozi, fazama koje prate ovaj proces, navesti njihove glavne značajke i saznati koje značajke karakteriziraju mejozu.

Što je mejoza?

Redukcijska stanična dioba, odnosno mejoza, vrsta je nuklearne diobe u kojoj se broj kromosoma prepolovi.

U prijevodu sa starogrčkog, mejoza znači smanjenje.

Ovaj se proces odvija u dvije faze:

Smanjenje ;

U ovoj fazi procesa mejoze broj kromosoma u stanici je prepolovljen.

Ekvatorijalni ;

Tijekom druge diobe održava se haploidija stanice.

TOP 4 artiklakoji čitaju uz ovo

Osobitost ovog procesa je da se događa samo u diploidnim, pa čak iu poliploidnim stanicama. A sve zato što kao rezultat prve diobe u profazi 1 u neparnim poliploidima nije moguće osigurati parnu fuziju kromosoma.

Faze mejoze

U biologiji se dioba odvija kroz četiri faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza . Mejoza nije iznimka; osobitost ovog procesa je da se odvija u dvije faze, između kojih postoji kratak međufaza .

Prva liga:

Profaza 1 je prilično složena faza cijelog procesa u cjelini; sastoji se od pet faza, koje su uključene u sljedeću tablicu:

*Pozornica*	*Znak*
Leptoten	Kromosomi se skraćuju, DNK kondenzira i nastaju tanke niti.
zigoten	Homologni kromosomi povezani su u parove.
Pachytena	Najduža faza u trajanju, tijekom koje su homologni kromosomi čvrsto povezani jedan s drugim. Kao rezultat toga, neka područja se međusobno razmjenjuju.
Diplotena	Kromosomi su djelomično dekondenzirani, a dio genoma počinje obavljati svoje funkcije. Nastaje RNA, sintetizira se protein, dok su kromosomi još međusobno povezani.
dijakineza	Ponovno dolazi do kondenzacije DNA, prestaju procesi stvaranja, nestaje jezgrina ovojnica, centrioli se nalaze na suprotnim polovima, ali su kromosomi međusobno povezani.

Profaza završava stvaranjem fisijskog vretena, destrukcijom nuklearnih membrana i same jezgrice.

Metafaza Prva je podjela značajna po tome što se kromosomi poredaju duž ekvatorijalnog dijela vretena.

Tijekom anafaza 1 Mikrotubule se skupljaju, bivalenti se odvajaju, a kromosomi se pomiču na različite polove.

Za razliku od mitoze, u fazi anafaze cijeli kromosomi, koji se sastoje od dvije kromatide, pomiču se prema polovima.

Na pozornici telofaze kromosomi despiriraju i nastaje nova nuklearna membrana.

Riža. 1. Shema mejoze prvog stadija diobe

Druga divizija ima sljedeće znakove:

Za profaza 2 karakterizira kondenzacija kromosoma i dioba staničnog središta, čiji produkti diobe divergiraju na suprotne polove jezgre. Nuklearna ovojnica se razara i nastaje novo fisijsko vreteno koje se nalazi okomito na prvo vreteno.
Tijekom metafaze Kromosomi su opet smješteni na ekvatoru vretena.
Tijekom anafaza kromosomi se dijele i kromatide se nalaze na različitim polovima.
Telofaza indicirana despiralizacijom kromosoma i pojavom nove nuklearne membrane.

Riža. 2. Shema mejoze drugog stadija diobe

Kao rezultat, od jedne diploidne stanice ovom diobom dobivamo četiri haploidne stanice. Na temelju toga zaključujemo da je mejoza oblik mitoze, uslijed koje iz diploidnih stanica spolnih žlijezda nastaju gamete.

Značenje mejoze

Tijekom mejoze, u fazi profaze 1, dolazi do procesa prelazeći preko - rekombinacija genetskog materijala. Osim toga, tijekom anafaze, i prve i druge diobe, kromosomi i kromatide pomiču se na različite polove nasumičnim redoslijedom. Ovo objašnjava kombinativnu varijabilnost izvornih stanica.

U prirodi mejoza ima veliki značaj, i to:

Ovo je jedan od glavnih stadija gametogeneze;

Riža. 3. Shema gametogeneze

Obavlja prijenos genetskog koda tijekom reprodukcije;
Nastale stanice kćeri nisu slične matičnoj stanici i također se razlikuju jedna od druge.

Mejoza je vrlo važna za stvaranje spolnih stanica, jer kao rezultat oplodnje spolnih stanica dolazi do stapanja jezgri. Inače bi zigota imala dvostruko veći broj kromosoma. Zahvaljujući ovoj diobi spolne stanice su haploidne, a tijekom oplodnje obnavlja se diploidnost kromosoma.

Što smo naučili?

Mejoza je vrsta diobe eukariotske stanice u kojoj redukcijom broja kromosoma iz jedne diploidne stanice nastaju četiri haploidne stanice. Cijeli proces odvija se u dvije faze – redukcija i jednadžba, od kojih se svaka sastoji od četiri faze – profaze, metafaze, anafaze i telofaze. Mejoza je vrlo važna za nastanak gameta, za prijenos genetskih informacija budućim generacijama, a također provodi rekombinaciju genetskog materijala.

Test na temu

Ocjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.6. Ukupno primljenih ocjena: 967.

Pogledajte slike 84, 85, 86. Po čemu se muške spolne stanice razlikuju od ženskih? Prisjetite se kako dolazi do diobe stanica. Što je mitoza? Koji se procesi odvijaju tijekom svake faze mitoze?

Temelj spolnog razmnožavanja je proces spajanja zametnih stanica – gameta. Za razliku od nereproduktivnih stanica, spolne stanice uvijek imaju jedan set kromosoma, što sprječava povećanje broja kromosoma u novom organizmu. Stvaranje stanica s jednim nizom kromosoma događa se tijekom posebne vrste diobe - mejoze.

Mejoza. Mejoza (od grč. meiosis – smanjenje, smanjenje) je stanična dioba pri kojoj se kromosomska garnitura u novonastalim stanicama kćerima prepolovi.

I mitozi i mejozi prethodi interfaza, tijekom koje dolazi do reduplikacije DNA. Prije početka diobe, svaki se kromosom sastoji od dvije molekule DNA, koje tvore dvije sestrinske kromatide povezane centromerama. Dakle, prije početka diobe, kromosomski set stanice je 2l, a količina DNA je udvostručena.

Proces mejoze sastoji se od dvije uzastopne diobe - mejoze I i mejoze II, koje se dijele na iste faze kao i mitoza. Kao rezultat toga, ne nastaju dvije, nego četiri stanice (slika 82).

Riža. 82. Faze mejoze: 1 - profaza I; 2 - metafaza I; 3 - anafaza I; 4 - telofaza I; 5 - metafaza II; 6 - apafaza II; 7 - telofaza II

Profaza I. Ova faza je mnogo duža nego u mitozi. Kromosomi se spiraliziraju i zadebljaju. Homologni kromosomi međusobno su povezani u parovima, tj. dolazi do njihove konjugacije (od latinske konjugacije - veza). Uslijed toga u stanici nastaje kompleks dvostrukih kromosoma (slika 83). Zatim dolazi do razmjene gena između dijelova homolognih kromosoma - križanje (od engleskog crossing over - sjecište, križanje). To dovodi do novih kombinacija gena u kromosomima (slika 83). Nakon toga jezgri ovoj u stanici nestaje, centrioli divergiraju prema polovima i nastaje fisijsko vreteno.

Riža. 83. Konjugacija i crossing over između homolognih kromosoma (slova označavaju gene koji se nalaze na kromosomima)

Metafaza I. Homologni kromosomi nalaze se u parovima u ekvatorijalnoj zoni stanice iznad i ispod ekvatorijalne ravnine. Centromeri kromosoma povezani su s nitima vretena.

Anafaza I. Homologni kromosomi raspršuju se do polova stanice. Ovo je glavna razlika između mejoze i mitoze, gdje se sestrinske kromatide odvajaju. Dakle, svaki pol ima samo jedan kromosom iz homolognog para. Broj kromosoma na polovima se prepolovi – dolazi do njegove redukcije.

Telofaza I. Ostatak sadržaja stanice se dijeli, stvara se suženje i pojavljuju se dvije stanice s jednim nizom kromosoma (l). Svaki se kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide – dvije molekule DNA. Ne dolazi uvijek do stvaranja dviju stanica. Ponekad je telofaza popraćena samo stvaranjem dviju jezgri.

Prije druge diobe mejoze nema interfaze. Obje rezultirajuće stanice, nakon razdoblja odmora ili odmah započinju drugu mejotičku diobu. Mejoza II potpuno je identična mitozi i odvija se u dvije stanice (jezgre) sinkrono.

Profaza II mnogo je kraća od profaze I. Nuklearna ovojnica ponovno nestaje i formira se fisijsko vreteno.

U metafazi II kromosomi se poredaju u ekvatorijalnoj ravnini. Vretenaste niti se povezuju s centromerama kromosoma. U anafazi II, kao i u mitozi, sestrinske kromatide - kromosomi - divergiraju prema polovima stanice. Na svakom polu formira se jedan set kromosoma (p), pri čemu se svaki kromosom sastoji od jedne molekule DNA. Telofaza II završava stvaranjem četiriju stanica (jezgri) s jednim nizom kromosoma i jednom molekulom DNA u svakoj.

Biološki značaj mejoze je stvaranje stanica s jednim nizom kromosoma. Spolne stanice koje se zatim razvijaju iz njih tijekom spolnog razmnožavanja spajaju se i kao rezultat se obnavlja dvostruki set kromosoma. Osim toga, crossing over dovodi do novih kombinacija gena u staničnim kromosomima, što služi kao osnova za kombinativnu varijabilnost organizama.

Stvaranje spolnih stanica u životinja. Proces nastanka spolnih stanica naziva se gametogeneza (od gamete i grč. genesis – rađanje). U životinja spolne stanice nastaju u spolnim organima: u testisima kod mužjaka i jajnicima kod ženki.

Gametogeneza se odvija sekvencijalno, u tri faze u odgovarajućim zonama, a završava stvaranjem spermija i jajašca. U fazi razmnožavanja primarne spolne stanice intenzivno se dijele mitozom, što značajno povećava njihov broj. U sljedećoj fazi rasta stanice rastu i pohranjuju hranjive tvari. Ovo razdoblje odgovara interfazi prije mejoze. Zatim stanica ulazi u fazu sazrijevanja, gdje dolazi do mejoze, formiraju se stanice s jednim nizom kromosoma, a gamete se konačno formiraju i sazrijevaju.

Riža. 85. Spermatozoidi sisavaca: A - dijagram strukture: 1 - glava; 2 - bočica s enzimima: 3 - jezgra: 4 - vrat; 5 - mitohondrije; 6 - centriole; 7 - rep. B - fotografija svjetlosnog mikroskopa

Spermatogenezu karakterizira stvaranje muških spolnih stanica – spermija. Iz jedne primarne spolne stanice nastaju četiri spolne stanice jednake veličine – spermiji.

Oogeneza (od grč. un - jaje i postanak) karakterizira stvaranje ženskih spolnih stanica - jaja. Proces stvaranja jajne stanice mnogo je duži od procesa stvaranja spermija. Mitohondriji koncentrirani u vratu daju energiju spermijima koji se kreću.

Jaje je okrugla, velika, nepokretna stanica koja sadrži jezgru, sve organele i mnoštvo hranjivih tvari u obliku žumanjka (slika 86). Jaje bilo koje životinjske vrste uvijek je mnogo veće od spermija. Zahvaljujući svojim hranjivim tvarima osigurava se razvoj embrija u početnoj fazi (kod riba, vodozemaca i sisavaca) ili tijekom cijelog embrionalnog razvoja (kod gmazova i ptica).

Riža. 86. Građa jajeta sisavaca: 1 - jezgra; 2 - zrna žumanjka

Veličina jaja značajno varira među različitim vrstama životinja. U sisavaca prosječno iznose 0,2 mm. Kod vodozemaca i riba iznosi 2-10 mm, a kod gmazova i ptica doseže nekoliko centimetara.

Vježbe na temelju pređenog gradiva

Koja je vrsta stanične diobe u osnovi spolnog razmnožavanja kod životinja? Koje stanice nastaju tom diobom?
Koja je glavna razlika između mejoze i mitoze? 3. Objasnite zašto mejotička dioba uvijek prethodi spolnom razmnožavanju kod životinja. 4. Koji je biološki značaj mejoze? 5. Koje su razlike u procesima spermatogeneze i oogeneze?
Upotrijebite mikroskop za pregled pripremljenih mikrouzoraka sperme i jajašca sisavaca. Usporedite građu spermija i jajne stanice. Koji je razlog razlike?

Pod, ispod Stanični ciklus se shvaća kao skup događaja koji se odvijaju od formiranja stanice (uključujući i samu diobu) do njezine diobe ili smrti. Vremenski interval od podjele do podjele naziva se međufaza, koji je pak podijeljen u tri razdoblja - G1 (presintetski), S (sintetski) i G2 (postsintetski). G1 je razdoblje rasta, najdulje po vremenu i uključuje razdoblje G0, kada izrasla stanica ili miruje ili se diferencira, pretvara se npr. u jetrenu stanicu i funkcionira kao jetrena stanica te zatim umire. Skup kromosoma i DNA diploidne stanice tijekom ovog razdoblja je 2n2c, gdje je n broj kromosoma, c je broj molekula DNA. U S-periodi događa se glavni događaj interfaze – replikacija DNA i set kromosoma i DNA postaje 2n4c, pa se broj molekula DNA udvostručio. U G2 stanica aktivno sintetizira potrebne enzime, povećava se broj organela, skup kromosoma i DNK se ne mijenja - 2n4c. Većina autora trenutačno negira mogućnost izlaska stanice iz razdoblja G2 u razdoblje G0.

Mitotski ciklus opaža se u stanicama koje se neprestano dijele i nemaju G0 period. Primjer takvih stanica su mnoge stanice bazalnog sloja epitela, hematopoetske matične stanice. Mitotski ciklus traje oko 24 sata, približno trajanje stadija za brzu diobu ljudskih stanica je sljedeće: G 1 period - 9 sati, S period - 10 sati, G 2 period - 4,5 sati, mitoza - 0,5 sati.

Mitoza- glavna metoda diobe eukariotskih stanica, u kojoj stanice kćeri zadržavaju set kromosoma izvorne matične stanice.

Mitoza je kontinuirani proces koji se sastoji od četiri faze: profaze, metafaze, anafaze i telofaze.

Profaza (2n4c) – nuklearna membrana je uništena u fragmente, centrioli divergiraju na različite polove stanice, formiraju se vretenasti filamenti, jezgrice „nestaju“, a bikromatidni kromosomi se kondenziraju. Ovo je najduža faza mitoze.

Metafaza (2n4c) – poravnanje maksimalno kondenziranih bikromatidnih kromosoma u ekvatorijalnoj ravnini stanice (formira se metafazna ploča), pričvršćivanje vretenastih niti jednim krajem na centriole, drugim na centromere kromosoma.

Anafaza (4n4c) - podjela dvokromatidnih kromosoma u kromatide i divergencija tih sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice (u ovom slučaju kromatide postaju neovisni jednokromatidni kromosomi).

Telofaza (2n2c u svakoj stanici kćeri) - dekondenzacija kromosoma, stvaranje jezgrinih membrana oko svake skupine kromosoma, raspadanje niti vretena, pojava jezgrice, dioba citoplazme (citotomija). Citotomija u životinjskim stanicama nastaje zbog brazde za cijepanje, u biljnim stanicama - zbog stanične ploče.

Riža. . Faze mitoze

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

Druga mejotička dioba (mejoza 2) naziva se ekvacionalna.

Profaza 2 (1n2c). Ukratko, profaza 1, kromatin je kondenziran, nema konjugacije i crossing overa, događaju se procesi uobičajeni za profazu - raspad jezgrinih membrana na fragmente, divergencija centriola na različite polove stanice, stvaranje vretenastih filamenata.

Metafaza 2 (1n2c). Bikromatidni kromosomi poredaju se u ekvatorijalnoj ravnini stanice i formira se metafazna ploča.

Stvaraju se preduvjeti za treću rekombinaciju genetskog materijala - mnoge kromatide su mozaične i njihov položaj na ekvatoru određuje na koji će se pol kretati u budućnosti. Vretenaste niti su pričvršćene na centromere kromatida.

Anafaza 2 (2n2s). Dolazi do diobe dvokromatidnih kromosoma u kromatide i divergencije tih sestrinskih kromatida na suprotne polove stanice (u tom slučaju kromatide postaju samostalni jednokromatidni kromosomi), te dolazi do treće rekombinacije genetskog materijala.

Telofaza 2 (1n1c u svakoj ćeliji). Kromosomi se dekondenziraju, formiraju se nuklearne membrane, vretenasti filamenti se uništavaju, pojavljuju se jezgrice, a citoplazma se dijeli (citotomija) da bi se konačno formirale četiri haploidne stanice.

Biološki značaj mejoze.

Mejoza je središnji događaj gametogeneze kod životinja i sporogeneze kod biljaka. Uz njegovu pomoć održava se konstantnost skupa kromosoma - nakon fuzije gameta ne dolazi do njegovog udvostručenja. Zahvaljujući mejozi nastaju genetski različite stanice jer Tijekom procesa mejoze tri puta se događa rekombinacija genetskog materijala: zbog crossing overa (profaza 1), zbog slučajne, neovisne divergencije homolognih kromosoma (anafaza 1) i zbog slučajne divergencije kromatida (anafaza 2).

Amitoza– izravna dioba interfazne jezgre konstrikcijom bez spiralizacije kromosoma, bez stvaranja diobenog vretena. Stanice kćeri imaju različit genetski materijal. Može biti ograničen samo na diobu jezgre, što dovodi do stvaranja stanica s dvije i više jezgara. Opisano za starenje, patološki promijenjene i propale stanice. Nakon amitoze, stanica se ne može vratiti u normalni mitotski ciklus. Normalno se opaža u visoko specijaliziranim tkivima, u stanicama koje se više ne moraju dijeliti - u epitelu, jetri.

Gametogeneza. Gamete se stvaraju u spolnim žlijezdama - spolne žlijezde. Proces razvoja gameta naziva se gametogeneza. Proces stvaranja spermija naziva se spermatogeneza, a stvaranje oocita je oogeneza (oogeneza). Prekursori gameta - gametocita nastaju u ranim fazama embrionalnog razvoja izvan spolnih žlijezda, a zatim migriraju u njih. U spolnim žlijezdama postoje tri različita područja (ili zone) - zona razmnožavanja, zona rasta i zona sazrijevanja spolnih stanica. U tim zonama odvijaju se faze reprodukcije, rasta i sazrijevanja gametocita. U spermatogenezi postoji još jedna faza - faza formiranja.

Faza reprodukcije. Diploidne stanice u ovoj zoni spolnih žlijezda (gonada) više puta se dijele mitozom. Povećava se broj stanica u spolnim žlijezdama. Zovu se oogonija I spermatogonija.

Faza rasta. Tijekom ove faze rastu spermatogoniji i oogoniji i dolazi do replikacije DNK. Nastale stanice nazivaju se Oocite 1. reda i spermatocite 1. reda sa skupom kromosoma i DNK 2n4s.

Faza sazrijevanja. Suština ove faze je mejoza. Gametociti prvog reda ulaze u prvu mejotičku diobu. Uslijed toga nastaju gametociti 2. reda (n2c) koji ulaze u drugu mejotičku diobu te nastaju stanice s haploidnim setom kromosoma (nc) - jajašca i okrugle spermatide. Spermatogeneza također uključuje faza formiranja, tijekom koje se spermatide pretvaraju u spermatozoide.

Spermatogeneza. Tijekom puberteta, diploidne stanice u sjemenim tubulima testisa mitotski se dijele, proizvodeći mnogo manjih stanica tzv. spermatogonija. Neke od nastalih stanica mogu proći kroz ponovljene mitotske diobe, što rezultira stvaranjem istih stanica spermatogonija. Drugi dio prestaje se dijeliti i povećava se u veličini, ulazeći u sljedeću fazu spermatogeneze - fazu rasta.

Sertolijeve stanice pružaju mehaničku zaštitu, potporu i prehranu gametama u razvoju. Spermatogoniji koji su se povećali nazivaju se Spermatociti 1. reda. Faza rasta odgovara interfazi 1 mejoze, tj. Tijekom ovog procesa stanice se pripremaju za mejozu. Glavni događaji u fazi rasta su replikacija DNA i nakupljanje hranjivih tvari.

Spermatociti 1. reda ( 2n4s) ulaze u prvu (redukcijsku) diobu mejoze, nakon čega nastaju spermatociti 2. reda ( n2c). Spermatociti 2. reda ulaze u drugu (jednaku) diobu mejoze i nastaju okrugle spermatide ( nc). Iz jedne spermatocite prvog reda nastaju četiri haploidne spermatide. Fazu formiranja karakterizira činjenica da početno sferne spermatide prolaze kroz niz složenih transformacija, uslijed čega nastaju spermatozoidi.

Kod ljudi spermatogeneza počinje u pubertetu, razdoblje stvaranja spermija je tri mjeseca, tj. spermatozoidi se obnavljaju svaka tri mjeseca. Spermatogeneza se odvija kontinuirano i sinkrono u milijunima stanica.

Struktura sperme. Sperma sisavaca ima oblik dugačke niti.

Duljina ljudske sperme je 50-60 mikrona. Struktura spermija može se podijeliti na "glavu", "vrat", srednji dio i rep. Glavica sadrži jezgru i akrosom. Jezgra sadrži haploidni set kromosoma. Akrosom (modificirani Golgijev kompleks) je organela koja sadrži enzime koji se koriste za otapanje membrana jajašca. U vratu su dva centriola, au srednjem dijelu mitohondrije. Rep je predstavljen jednom, kod nekih vrsta dvije ili više flagela. Bič je organela kretanja i po strukturi je sličan bičevima i resicama protozoa. Za kretanje flagela koristi se energija makroergičkih veza ATP-a, a sinteza ATP-a odvija se u mitohondrijima. Spermatozoid je 1677. godine otkrio A. Leeuwenhoek.

Oogeneza.

Za razliku od formiranja sperme, koje se događa tek nakon dostizanja puberteta, proces stvaranja jajašaca kod ljudi počinje u embrionalnom razdoblju i odvija se povremeno. U embriju se u potpunosti ostvaruju faze razmnožavanja i rasta te počinje faza sazrijevanja. U vrijeme kad se djevojčica rodi, njezini jajnici sadrže stotine tisuća oocita prvog reda, zaustavljenih, "zamrznutih" u diplotenskom stadiju profaze 1 mejoze.

Tijekom puberteta mejoza će se nastaviti: otprilike svakih mjesec dana, pod utjecajem spolnih hormona, jedna od oocita 1. reda (rijetko dvije) će dosegnuti metafaza 2 mejoze i ovuliraju u ovoj fazi. Mejoza se može završiti samo pod uvjetom oplodnje, prodiranja spermija; ako do oplodnje ne dođe, oocita 2. reda umire i izlučuje se iz tijela.

Oogeneza se odvija u jajnicima i dijeli se na tri faze – reprodukciju, rast i sazrijevanje. Tijekom reproduktivne faze, diploidni oogoniji se više puta dijele mitozom. Faza rasta odgovara interfazi 1 mejoze, tj. Tijekom njega stanice se pripremaju za mejozu, stanice se značajno povećavaju u veličini zbog nakupljanja hranjivih tvari. Glavni događaj faze rasta je replikacija DNK. Tijekom faze sazrijevanja stanice se dijele mejozom. Tijekom prve mejotičke diobe nazivaju se oocite 1. reda. Kao rezultat prve mejotičke diobe nastaju dvije stanice kćeri: male, tzv prvo polarno tijelo, i veći – Oocita 2. reda.

Druga dioba mejoze doseže metafazu 2, u ovoj fazi dolazi do ovulacije - oocit napušta jajnik i ulazi u jajovode.

Ako spermij prodre u oocitu, druga mejotička dioba nastavlja se do kraja stvaranjem jajašca i drugog polarnog tijela, a prvo polarno tijelo stvaranjem trećeg i četvrtog polarnog tijela. Tako kao rezultat mejoze iz jedne oocite 1. reda nastaje jedna oocita i tri polarna tjelešca.

Struktura jaja. Oblik jaja je obično okrugao. Veličine jaja su vrlo različite - od nekoliko desetaka mikrometara do nekoliko centimetara (ljudsko jaje je oko 120 mikrona). Strukturne značajke jaja uključuju: prisutnost membrana smještenih na vrhu plazma membrane; te prisutnost u citoplazmi više

ili manje velike količine rezervnih hranjivih tvari. Kod većine životinja jajašca imaju dodatne membrane koje se nalaze na vrhu citoplazmatske membrane. Ovisno o porijeklu postoje: primarne, sekundarne i tercijarne ljuske. Primarne membrane nastaju od tvari koje izlučuju oocite i, moguće, folikularne stanice. U dodiru s citoplazmatskom membranom jajašca nastaje sloj. Obavlja zaštitnu funkciju, osigurava specifičnost vrste prodiranja spermija, tj. ne dopušta spermijima drugih vrsta da prodru u jaje. Kod sisavaca se ova membrana zove sjajan. Sekundarne membrane nastaju izlučevinama folikularnih stanica jajnika. Nemaju ih sva jaja. Sekundarna ljuska jaja insekata sadrži kanal - mikropilu, kroz koji spermij prodire u jaje. Tercijarne ljuske nastaju djelovanjem posebnih žlijezda jajovoda. Na primjer, od izlučevina posebnih žlijezda stvaraju se bjelančevine, podljuska pergamenta, ljuske i nadljušture u ptica i gmazova.

Sekundarne i tercijarne membrane, u pravilu, nastaju u životinjskim jajima, čiji se embriji razvijaju u vanjskom okruženju. Budući da sisavci prolaze kroz intrauterini razvoj, njihova jajašca imaju samo primarne, briljantanškoljka, na čijem se vrhu nalazi blistava kruna- sloj folikularnih stanica koje dostavljaju hranjive tvari jajnoj stanici.

U jajima se nakuplja zaliha hranjivih tvari, koja se naziva žumanjak. Sadrži masti, ugljikohidrate, RNK, minerale, bjelančevine, od čega najveći dio čine lipoproteini i glikoproteini. Žumanjak se nalazi u citoplazmi obično u obliku granula žumanjka. Količina hranjivih tvari nakupljenih u jajetu ovisi o uvjetima u kojima se embrij razvija. Dakle, ako se razvoj jaja odvija izvan majčinog tijela i dovodi do stvaranja velikih životinja, tada žumanjak može činiti više od 95% volumena jaja. Jaja sisavaca koja se razvijaju u majčinom tijelu sadrže malu količinu žumanjka - manje od 5%, budući da embriji dobivaju hranjive tvari potrebne za razvoj od majke.

Ovisno o količini žumanjka, razlikuju se sljedeće vrste jaja: alecitalni(ne sadrže žumanjak ili imaju malu količinu inkluzija žumanjka - sisavci, plosnati crvi); izolecitalni(s ravnomjerno raspoređenim žumanjkom – kopljaš, morski jež); umjereno telolecitalan(s neravnomjerno raspoređenim žumanjkom – ribe, vodozemci); oštro telolecitalan(žumanjak zauzima najveći dio, a samo mali dio citoplazme na animalnom polu je slobodan od njega - ptice).

Zbog nakupljanja hranjivih tvari, jajašca razvijaju polaritet. Suprotni polovi nazivaju se vegetativni I životinjski. Polarizacija se očituje u tome što se mijenja položaj jezgre u stanici (pomiče se prema animalnom polu), kao i u rasporedu citoplazmatskih inkluzija (u mnogim jajima količina žumanjka raste od animalnog prema vegetativnom polu). ).

Ljudsko jaje je 1827. godine otkrio K.M. Baer.

Gnojidba. Oplodnja je proces spajanja zametnih stanica koji dovodi do stvaranja zigote. Sam proces oplodnje počinje u trenutku kontakta spermija i jajne stanice. U trenutku takvog kontakta plazma membrana akrosomalnog izdanka i susjedni dio membrane akrosomalnog mjehurića se otapaju, enzim hijaluronidaza i druge biološki aktivne tvari sadržane u akrosomu se oslobađaju i otapaju dio membrane jajeta. . Najčešće se spermij potpuno povuče u jaje; ponekad flagellum ostane vani i odbaci se. Od trenutka kada spermij prodre u jaje, spolne stanice prestaju postojati, jer tvore jednu stanicu - zigotu. Jezgra spermija bubri, njegov kromatin olabavi, nuklearna membrana se otapa i on se pretvara u muški pronukleus. To se događa istodobno s dovršetkom druge mejotičke diobe jezgre jajne stanice, koja je nastavljena zbog oplodnje. Postupno se jezgra jajeta pretvara u ženski pronukleus. Pronukleusi se pomiču u središte jajeta, dolazi do replikacije DNK, a nakon njihovog spajanja skup kromosoma i DNK zigote postaje 2n4c. Spajanje pronukleusa predstavlja samu oplodnju. Dakle, oplodnja završava stvaranjem zigote s diploidnom jezgrom.

Ovisno o broju jedinki koje sudjeluju u spolnom razmnožavanju, razlikuju se: križna oplodnja - oplodnja u kojoj sudjeluju gamete koje tvore različiti organizmi; samooplodnja - oplodnja pri kojoj se spajaju spolne stanice koje stvara isti organizam (trakavice).

Partenogeneza– djevičansko razmnožavanje, jedan od oblika spolnog razmnožavanja, kod kojeg ne dolazi do oplodnje, a iz neoplođene jajne stanice nastaje novi organizam. Nalazi se u nizu biljnih vrsta, beskralješnjaka i kralješnjaka, osim sisavaca, kod kojih partenogenetski embriji umiru u ranim fazama embriogeneze. Partenogeneza može biti umjetna i prirodna.

Umjetnu partenogenezu izaziva čovjek aktiviranjem jajašca izlaganjem raznim tvarima, mehaničkim nadražajima, povišenom temperaturom itd.

Tijekom prirodne partenogeneze jajašce se počinje fragmentirati i razvijati u embrij bez sudjelovanja spermija, samo pod utjecajem unutarnjih ili vanjskih uzroka. Na trajnog (obavezan) u partenogenezi, jaja se razvijaju samo partenogenetski, na primjer, u kavkaskih kamenjara. Sve životinje ove vrste su samo ženke. neobavezan U partenogenezi, embriji se razvijaju i partenogenetski i spolno. Klasičan primjer je da je kod pčela spermateka matice napravljena tako da ona može polagati oplođena i neoplođena jaja, a iz neoplođenih se razvijaju trutovi. Oplođena jaja razvijaju se u ličinke pčela radilica - nedovoljno razvijene ženke, ili u matice - ovisno o prirodi prehrane ličinki. Na ciklički