Di zona manakah meiosis terjadi? Tahapan meiosis. Apa yang kami pelajari

Setiap sel dalam tubuh manusia memiliki kumpulan ganda kromosom- satu dari ayah dan satu dari ibu. Ini disebut "2N" dan disebut diploid. Sperma dan sel telur mengandung satu set kromosom, diberi nama “1N” dan disebut haploid.

Proses pembentukan himpunan haploid dari diploid, terjadi selama pembentukan sel germinal disebut meiosis. Berdasarkan jumlah sentromer, pembelahan reduksi terjadi terlebih dahulu (meiosis I), dan kemudian pembelahan persamaan (meiosis II). Pada pria, meiosis terjadi dengan cara yang sama seperti pada kebanyakan spesies diploid, namun pada wanita proses ini memiliki beberapa perbedaan.

Menyebrang antara kromosom ayah dan ibu memastikan penataan ulang informasi genetik antar generasi. Selama pembuahan, kumpulan kromosom haploid dari sperma dan sel telur bergabung, sehingga memulihkan kumpulan diploid dalam zigot.

Meiosis I

Meiosis I memiliki banyak kesamaan dengan mitosis, tetapi prosesnya lebih kompleks dan panjang.
spermatosit primer dan oosit dimulai setelahnya Fase mitosis G2, dan oleh karena itu mereka memiliki satu set kromosom diploid (2N), yang mengandung DNA yang direplikasi sebagai bagian dari kromatid saudara (4C). Profase I melibatkan pertukaran timbal balik kromatid ibu dan ayah melalui persilangan.

Profase I

Leptoten. Kromosom disajikan dalam bentuk benang panjang, yang ujungnya menempel pada membran inti.

Zigoten. Kromosom berkontraksi, membentuk pasangan, dan homolognya saling menempel (sinapsis). Proses ini mencirikan keselarasan kromosom yang tepat (gen ke gen di seluruh genom). Selain itu, pada spermatosit primer, kromosom X dan Y membentuk sinapsis hanya di ujung lengan pendeknya.

Pachytena. Kromatid saudara mulai terpisah. Pasangan kromosom homolog, yang disebut bivalen, masing-masing memiliki empat heliks ganda DNA (tetrad). Satu atau kedua kromatid dari masing-masing kromosom ayah kawin dengan kromosom ibu dan membentuk kompleks sinaptonemal. Setiap pasangan kromosom mengalami setidaknya satu kali pindah silang.

Diplotena. Kromatid dipisahkan, kecuali daerah persilangan, atau kiasmata. Kromosom semua oosit primer berada dalam keadaan ini sampai ovulasi.

Diakinesis. Kromosom yang direorganisasi mulai terpisah. Pada titik ini, setiap bivalen mengandung empat kromatid yang dihubungkan oleh sentromer biasa, dan kromatid non-saudara yang dihubungkan oleh kiasmata.

Metafase I, anafase 1, tepofase 1, sitokinesis I

Data panggung meiosis mirip dengan fase mitosis. Perbedaan utamanya: alih-alih memisahkan kromatid non-saudara, kromatid saudara kembar berpasangan yang dihubungkan oleh sentromer didistribusikan ke sel anak.

Pada akhirnya SAYA Spermatosit dan oosit sekunder memiliki 23 kromosom (1N) yang masing-masing terdiri dari dua kromatid (2C).

Meiosis II

Pada meiosis II Interfase jangka pendek terjadi di mana replikasi kromosom tidak terjadi. Ini diikuti oleh profase, metafase, anafase, telofase dan sitokinesis. Kesamaan setiap fase meiosis II dengan pasangannya pada mitosis adalah pasangan kromatid (bivalen), terhubung pada sentromer, berbaris dan membentuk pelat metafase, kemudian menyebar ke sel anak, diikuti dengan replikasi DNA sentromer.

Pada akhirnya meiosis II sel mengandung 23 kromosom (IN), yang masing-masing terdiri dari satu kromatid (1C).

Meiosis pada pria

Spermatogenesis sebut saja proses yang berlangsung hingga 64 hari, termasuk semua tahap di mana spermatogonia berubah menjadi sperma. Dalam hal ini, sitokinesis tetap tidak lengkap, sehingga setiap generasi sel dihubungkan melalui jembatan sitoplasma.

Setelah primer diploid spermatosit melewati tahap meiosis I, muncul dua spermatosit sekunder haploid. Ini diikuti oleh meiosis II, yang menghasilkan munculnya empat spsrmatid haploid. Selama spermiogenesis, spermatid berubah menjadi spermatozoa. Proses ini meliputi:
- pembentukan akrosom yang mengandung enzim yang memudahkan penetrasi benih;
- kondensasi inti;
- penghapusan sebagian besar sitoplasma;
- Pembentukan leher, bagian tengah dan ekor.

Meiosis pada wanita

Oogenesis dimulai pada janin pada usia 12 minggu dan tiba-tiba berhenti pada usia 20 minggu. Oosit primer tetap dalam bentuk diploten profase I sampai ovulasi. Tahap ini disebut diktiotena.

Biasanya jatuh tempo tidak lebih dari satu oosit per bulan. Di bawah pengaruh hormon, oosit primer membengkak, mengumpulkan bahan sitoplasma. Setelah menyelesaikan meiosis I, ia diwarisi oleh satu sel anak - oosit sekunder. Inti kedua masuk ke badan pemandu pertama, yang biasanya tidak membelah dan merosot seiring waktu. Setelah akhir meiosis I, oosit sekunder memasuki rahim atau saluran tuba.

Meiosis II Oosit sekunder berhenti pada tahap metafase sebelum sperma memasukinya. Setelah ini, proses pembelahan selesai, dan pronukleus sel telur haploid besar terbentuk, yang menyatu dengan pronukleus sperma, serta badan pemandu kedua, yang mengalami degenerasi.

Tergantung kapan pembuahan terjadi, lamanya proses ini adalah 12-50 tahun.

Pentingnya Medis Memahami Meiosis

Kumpulan kromosom diploid dalam sel somatik direduksi menjadi haploid dalam sel germinal.
Kromosom ayah dan ibu mengalami reassortment, akibatnya jumlah kemungkinan kombinasi (tidak termasuk rekombinasi dalam kromosom itu sendiri) meningkat menjadi 223 (8.388.608).

Pengurutan ulang alel ayah dan ibu dalam kromosom menciptakan variasi genetik antar gamet yang jumlahnya tak terbatas.
Keacakan proses reassortment alel ayah dan ibu selama meiosis (dan pembuahan) memungkinkan teori probabilitas diterapkan pada proporsi genetik dan variasi genetik menurut hukum Mendel.

Gamet- sel reproduksi generatif yang terbentuk sebagai hasilnya (pada tumbuhan berspora - sebagai hasilnya) dan di dalam intinya terdapat satu set kromosom haploid (tunggal). Menjamin transmisi informasi turun-temurun dari orang tua ke keturunannya.

Gametogenesis— proses pembentukan sel germinal merupakan dasar bagi kelangsungan kehidupan di Bumi.

Organisme yang individunya berbeda menghasilkan gamet jantan dan betina adalah organisme dioecious.
Jenis organisme yang individu yang sama menghasilkan gamet jantan dan betina - hermafrodit.

Organ tempat sel germinal dan gamet terbentuk - gonad

Seperti yang telah ditunjukkan dalam topik, sel germinal adalah haploid, yaitu. mempunyai satu set kromosom. Hal ini dimaksudkan secara alami agar, setelah bersatu, dua sel dengan satu set membentuk organisme yang utuh diploid - ganda mengatur.

Mari kita lihat proses pembentukan sel-sel ini lebih detail...

Reproduksi
Sel germinal masa depan terbentuk dari "kosong" - sel khusus dengan ganda ( diploid) satu set kromosom yang disebut Oogonia(perempuan) dan spermatogonia(sel jantan).
Dan pada awalnya sel-sel ini membelah dengan kuat, membelah untuk menambah jumlahnya.
Menariknya, pada tubuh pria dan wanita, periode ini terjadi pada waktu yang berbeda.

Ovogonia Mereka bereproduksi ketika seseorang bahkan tidak bisa disebut perempuan, ia masih berupa embrio. Itu. Tubuh wanita dilahirkan dengan sejumlah oogonia. Setelah 7 bulan perkembangan embrio, sel-sel mulai berkembang Spermatogonia bereproduksi sepanjang masa reproduksi tubuh jantan. Periode ini berbeda untuk semua organisme, tetapi, tentu saja, ini jauh lebih lama dibandingkan wanita, dan tentu saja, lebih banyak sel germinal yang terbentuk di tubuh pria.
Tinggi
Pertumbuhan, pertambahan ukuran, akumulasi nutrisi - semua ini adalah ciri-ciri tahap pertumbuhan, persiapan pembelahan - hingga. Pada tahap inilah sel-sel ini sudah dipanggil oosit dan spermatosit orde pertama.
Penting: pada tahap ini jumlah kromosom tetap sama, tetapi DNA berlipat ganda!
Pematangan

Ekor- mengandung mikrotubulus yang menjamin motilitas sel.
- Meiosis 1 terjadi - jumlah kromosom berkurang setengahnya. Terbentuk spermatosit urutan kedua.
- Pembelahan kedua - meiosis 2 - empat sel haploid terbentuk - spermatid. Mereka pindah ke proses tahap ke-4.
4. Pembentukan (spermiogenesis)

Sel-selnya sudah “selesai”. Mereka menempuh perjalanan yang panjang dan sulit untuk mencapai telur tersebut. Hanya akan ada satu pemenang dalam maraton ini, jadi Anda perlu bersiap: inti menjadi lebih padat, kromosom berputar, sitoplasma keluar; sedang dibentuk flagellum— Oleh karena itu sperma melakukan gerak maju, harus banyak mengandung protein dan mitokondria. Pelari cepat sudah siap.

Artikel ini akan membantu Anda mempelajari tentang jenis pembelahan sel. Kita akan berbicara secara singkat dan jelas tentang meiosis, fase-fase yang menyertai proses ini, menguraikan ciri-ciri utamanya, dan mencari tahu ciri-ciri apa yang menjadi ciri meiosis.

Apa itu meiosis?

Pembelahan sel reduksi, dengan kata lain meiosis, adalah jenis pembelahan inti di mana jumlah kromosom dibelah dua.

Diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno, meiosis berarti reduksi.

Proses ini terjadi dalam dua tahap:

Mengurangi ;

Pada tahap proses meiosis ini, jumlah kromosom dalam sel berkurang setengahnya.

Khatulistiwa ;

Selama pembelahan kedua, haploidi sel dipertahankan.

4 artikel TERATASyang membaca bersama ini

Keunikan dari proses ini adalah hanya terjadi pada sel diploid, bahkan poliploid. Dan semua itu karena sebagai hasil pembelahan pertama pada profase 1 pada poliploid ganjil, tidak mungkin untuk memastikan fusi berpasangan kromosom.

Fase meiosis

Dalam biologi, pembelahan terjadi dalam empat fase: profase, metafase, anafase, dan telofase . Tidak terkecuali Meiosis, kekhasan proses ini adalah terjadi dalam dua tahap, di antaranya ada tahap pendek interfase .

Divisi pertama:

Profase 1 merupakan tahapan yang agak rumit dari keseluruhan proses secara keseluruhan, terdiri dari lima tahapan, yang tercantum dalam tabel berikut:

*Panggung*	*Tanda*
Leptoten	Kromosom memendek, DNA memadat dan untaian tipis terbentuk.
Zigoten	Kromosom homolog terhubung berpasangan.
Pachytena	Fase terpanjang dalam durasinya, di mana kromosom homolog melekat erat satu sama lain. Akibatnya, beberapa area saling bertukar di antara mereka.
Diplotena	Kromosom sebagian terdekondensasi, dan sebagian genom mulai menjalankan fungsinya. RNA terbentuk, protein disintesis, sedangkan kromosom masih terhubung satu sama lain.
Diakinesis	Kondensasi DNA terjadi kembali, proses pembentukan terhenti, selubung inti menghilang, sentriol terletak pada kutub yang berlawanan, tetapi kromosom saling terhubung.

Profase diakhiri dengan pembentukan gelendong fisi, hancurnya membran inti dan nukleolus itu sendiri.

Metafase Pembelahan pertama penting karena kromosom berbaris di sepanjang bagian ekuator gelendong.

Selama anafase 1 Mikrotubulus berkontraksi, bivalen terpisah, dan kromosom berpindah ke kutub yang berbeda.

Berbeda dengan mitosis, pada tahap anafase, seluruh kromosom yang terdiri dari dua kromatid berpindah menuju kutub.

Di atas panggung telofase kromosom mengalami despiral dan membran inti baru terbentuk.

Beras. 1. Skema meiosis pembelahan tahap pertama

Divisi kedua mempunyai tanda-tanda sebagai berikut:

Untuk profase 2 ditandai dengan kondensasi kromosom dan pembelahan pusat sel, produk pembelahannya menyimpang ke kutub inti yang berlawanan. Selubung nuklir hancur, dan spindel fisi baru terbentuk, yang terletak tegak lurus dengan spindel pertama.
Selama metafase Kromosom kembali terletak di ekuator spindel.
Selama anafase kromosom membelah dan kromatid terletak pada kutub yang berbeda.
Telofase ditandai dengan despiralisasi kromosom dan munculnya selubung inti baru.

Beras. 2. Skema meiosis pembelahan tahap kedua

Hasilnya, dari satu sel diploid melalui pembelahan ini kita memperoleh empat sel haploid. Berdasarkan hal tersebut, kami menyimpulkan bahwa meiosis adalah salah satu bentuk mitosis, yang menghasilkan pembentukan gamet dari sel diploid gonad.

Arti meiosis

Selama meiosis, pada tahap profase 1, terjadi proses menyebrang - rekombinasi materi genetik. Selain itu, selama anafase, pembelahan pertama dan kedua, kromosom dan kromatid berpindah ke kutub yang berbeda dalam urutan acak. Hal ini menjelaskan variabilitas kombinatif sel asli.

Di alam, meiosis sangatlah penting, yaitu:

Ini adalah salah satu tahapan utama gametogenesis;

Beras. 3. Skema gametogenesis

Melakukan pemindahan kode genetik pada saat reproduksi;
Sel anak yang dihasilkan tidak mirip dengan sel induk dan juga berbeda satu sama lain.

Meiosis sangat penting untuk pembentukan sel germinal, karena sebagai hasil pembuahan gamet, inti-intinya menyatu. Jika tidak, zigot akan memiliki jumlah kromosom dua kali lipat. Berkat pembelahan ini, sel germinal menjadi haploid, dan selama pembuahan, diploiditas kromosom dipulihkan.

Apa yang telah kita pelajari?

Meiosis adalah jenis pembelahan sel eukariotik di mana empat sel haploid terbentuk dari satu sel diploid dengan mengurangi jumlah kromosom. Seluruh proses berlangsung dalam dua tahap - reduksi dan persamaan, yang masing-masing terdiri dari empat fase - profase, metafase, anafase, dan telofase. Meiosis sangat penting untuk pembentukan gamet, transmisi informasi genetik ke generasi mendatang, dan juga melakukan rekombinasi materi genetik.

Uji topiknya

Evaluasi laporan

Penilaian rata-rata: 4.6. Total peringkat yang diterima: 967.

Perhatikan Gambar 84, 85, 86. Apa perbedaan sel reproduksi pria dengan sel reproduksi wanita? Ingat bagaimana pembelahan sel terjadi. Apa itu mitosis? Proses apa yang terjadi pada setiap tahap mitosis?

Dasar reproduksi seksual adalah proses peleburan sel germinal - gamet. Berbeda dengan sel non-reproduksi, sel kelamin selalu memiliki satu set kromosom, sehingga mencegah peningkatan jumlah kromosom pada organisme baru. Pembentukan sel dengan satu set kromosom terjadi selama jenis pembelahan khusus - meiosis.

Meiosis. Meiosis (dari bahasa Yunani meiosis - penurunan, penurunan) adalah pembelahan sel di mana set kromosom dalam sel anak yang baru terbentuk dibelah dua.

Baik mitosis maupun meiosis didahului oleh interfase, di mana terjadi reduplikasi DNA. Sebelum pembelahan dimulai, setiap kromosom terdiri dari dua molekul DNA, yang membentuk dua kromatid saudara yang dihubungkan oleh sentromer. Jadi, sebelum pembelahan dimulai, kumpulan kromosom sel adalah 2l, dan jumlah DNA menjadi dua kali lipat.

Proses meiosis terdiri dari dua pembelahan berurutan - meiosis I dan meiosis II, yang dibagi dalam tahapan yang sama seperti mitosis. Hasilnya, bukan dua, melainkan empat sel yang terbentuk (Gbr. 82).

Beras. 82. Tahapan meiosis: 1 - profase I; 2 - metafase I; 3 - anafase I; 4 - telofase I; 5 - metafase II; 6 - apafase II; 7 - telofase II

Profase I. Tahap ini jauh lebih lama dibandingkan pada mitosis. Kromosom berbentuk spiral dan menebal. Kromosom homolog terhubung berpasangan satu sama lain, yaitu terjadi konjugasi (dari bahasa Latin konjugasi - koneksi). Akibatnya, kompleks kromosom ganda terbentuk di dalam sel (Gbr. 83). Kemudian terjadi pertukaran gen antar bagian kromosom homolog - pindah silang (dari bahasa Inggris pindah silang - persimpangan, persilangan). Hal ini menyebabkan kombinasi gen baru dalam kromosom (Gbr. 83). Setelah itu, selubung inti di dalam sel menghilang, sentriol menyimpang ke kutub, dan gelendong fisi terbentuk.

Beras. 83. Konjugasi dan persilangan antar kromosom homolog (huruf menunjukkan gen yang terletak pada kromosom)

Metafase I. Kromosom homolog terletak berpasangan di zona ekuator sel di atas dan di bawah bidang ekuator. Sentromer kromosom terhubung ke untaian gelendong.

Anafase I. Kromosom homolog menyebar ke kutub sel. Inilah perbedaan utama antara meiosis dan mitosis, di mana kromatid saudara terpisah. Jadi, setiap kutub hanya memiliki satu kromosom dari pasangan homolog. Jumlah kromosom di kutub berkurang setengahnya - terjadi pengurangan.

Telofase I. Isi sel lainnya membelah, terbentuk penyempitan, dan muncul dua sel dengan satu set kromosom (l). Setiap kromosom terdiri dari dua kromatid saudara - dua molekul DNA. Pembentukan dua sel tidak selalu terjadi. Terkadang telofase hanya disertai dengan pembentukan dua inti.

Sebelum pembelahan meiosis kedua, tidak ada interfase. Kedua sel yang dihasilkan, setelah masa istirahat atau segera memulai pembelahan meiosis kedua. Meiosis II benar-benar identik dengan mitosis dan terjadi pada dua sel (inti) secara serentak.

Profase II jauh lebih pendek daripada profase I. Selubung inti menghilang lagi, dan spindel fisi terbentuk.

Pada metafase II, kromosom berbaris pada bidang ekuator. Untaian gelendong terhubung ke sentromer kromosom. Pada anafase II, seperti pada mitosis, kromatid saudara—kromosom—menyimpang ke arah kutub sel. Di setiap kutub terbentuk satu set kromosom (p), dengan setiap kromosom terdiri dari satu molekul DNA. Telofase II berakhir dengan pembentukan empat sel (inti) dengan satu set kromosom dan masing-masing satu molekul DNA.

Signifikansi biologis meiosis adalah pembentukan sel dengan satu set kromosom. Gamet yang kemudian berkembang darinya selama reproduksi seksual bergabung dan sebagai hasilnya, set kromosom ganda dipulihkan. Selain itu, pindah silang menghasilkan kombinasi gen baru dalam kromosom sel, yang menjadi dasar variabilitas kombinatif organisme.

Pembentukan sel germinal pada hewan. Proses pembentukan sel germinal disebut gametogenesis (dari gamet dan genesis Yunani - kelahiran). Pada hewan, gamet terbentuk di alat kelamin: di testis pada pria dan ovarium pada wanita.

Gametogenesis berlangsung secara berurutan, dalam tiga tahap di zona yang sesuai, dan diakhiri dengan pembentukan sperma dan sel telur. Pada tahap reproduksi, sel germinal primer membelah secara intensif melalui mitosis, yang secara signifikan meningkatkan jumlahnya. Pada tahap pertumbuhan selanjutnya, sel tumbuh dan menyimpan nutrisi. Periode ini berhubungan dengan interfase sebelum meiosis. Selanjutnya sel memasuki tahap pematangan, dimana terjadi meiosis, sel-sel dengan satu set kromosom terbentuk, dan gamet akhirnya terbentuk dan matang.

Beras. 85. Spermatozoa mamalia: A - diagram struktur: 1 - kepala; 2 - botol dengan enzim: 3 - inti: 4 - leher; 5 - mitokondria; 6 - sentriol; 7 - ekor. B - foto mikroskop cahaya

Spermatogenesis ditandai dengan terbentuknya sel germinal jantan – sperma. Dari satu sel germinal primer, empat gamet dengan ukuran yang sama terbentuk - sperma.

Oogenesis (dari bahasa Yunani un - telur dan genesis) ditandai dengan pembentukan sel germinal betina - telur. Proses pembentukan sel telur jauh lebih lama dibandingkan dengan sperma. Mitokondria yang terkonsentrasi di leher memberikan energi pada sperma yang bergerak.

Telur adalah sel bulat, besar, tidak bergerak yang mengandung inti, semua organel dan banyak nutrisi dalam bentuk kuning telur (Gbr. 86). Telur spesies hewan apa pun selalu jauh lebih besar daripada spermanya. Berkat nutrisinya, perkembangan embrio dipastikan pada tahap awal (pada ikan, amfibi, dan mamalia) atau sepanjang perkembangan embrio (pada reptil dan burung).

Beras. 86. Struktur telur mamalia: 1 - inti; 2 - butir kuning telur

Ukuran telur sangat bervariasi antar spesies hewan. Pada mamalia rata-rata ukurannya 0,2 mm. Pada amfibi dan ikan ukurannya 2-10 mm, dan pada reptil dan burung mencapai beberapa sentimeter.

Latihan berdasarkan materi yang dibahas

Jenis pembelahan sel apa yang mendasari reproduksi seksual pada hewan? Sel apa yang terbentuk akibat pembelahan ini?
Apa perbedaan utama antara meiosis dan mitosis? 3. Jelaskan mengapa pembelahan meiosis selalu mendahului reproduksi seksual pada hewan. 4. Apa arti biologis dari meiosis? 5. Apa perbedaan proses spermatogenesis dan oogenesis?
Gunakan mikroskop untuk memeriksa mikrospesimen sperma dan telur mamalia yang telah disiapkan. Bandingkan struktur sperma dan sel telur. Apa alasan perbedaannya?

Di bawah Siklus sel dipahami sebagai serangkaian peristiwa yang terjadi mulai dari pembentukan sel (termasuk pembelahan itu sendiri) hingga pembelahan atau kematiannya. Selang waktu dari pembagian ke pembagian disebut interfase, yang pada gilirannya dibagi menjadi tiga periode - G1 (presintetik), S (sintetis) dan G2 (pascasintetis). G1 adalah masa pertumbuhan, yang paling lama waktunya dan termasuk masa G0, ketika sel yang tumbuh dalam keadaan istirahat atau berdiferensiasi, misalnya berubah menjadi sel hati dan berfungsi sebagai sel hati kemudian mati. Himpunan kromosom dan DNA sel diploid pada periode ini adalah 2n2c, dimana n adalah jumlah kromosom, c adalah jumlah molekul DNA. Pada periode S terjadi peristiwa utama interfase - replikasi DNA dan himpunan kromosom dan DNA menjadi 2n4c, sehingga jumlah molekul DNA menjadi dua kali lipat. Di G2, sel secara aktif mensintesis enzim yang diperlukan, jumlah organel meningkat, set kromosom dan DNA tidak berubah - 2n4c. Kemungkinan sel keluar dari periode G2 ke periode G0 saat ini ditolak oleh sebagian besar penulis.

Siklus mitosis diamati pada sel yang terus membelah dan tidak memiliki periode G0. Contoh sel tersebut adalah banyak sel pada lapisan basal epitel, sel induk hematopoietik. Siklus mitosis berlangsung sekitar 24 jam, perkiraan durasi tahapan pembelahan sel manusia dengan cepat adalah sebagai berikut: periode G 1 - 9 jam, periode S - 10 jam, periode G 2 - 4,5 jam, mitosis - 0,5 jam.

Mitosis- metode utama pembelahan sel eukariotik, di mana sel anak mempertahankan set kromosom sel induk asli.

Mitosis adalah proses berkelanjutan dengan empat fase: profase, metafase, anafase, dan telofase.

Profase (2n4c) – membran inti hancur menjadi pecahan-pecahan, sentriol menyimpang ke kutub sel yang berbeda, filamen gelendong terbentuk, nukleolus “menghilang”, dan kromosom bikromatid memadat. Ini adalah fase mitosis terpanjang.

Metafase (2n4c) – penyelarasan kromosom bikromatid yang terkondensasi secara maksimal pada bidang ekuator sel (terbentuk pelat metafase), perlekatan filamen gelendong di satu ujung ke sentriol, ujung lainnya ke sentromer kromosom.

Anafase (4n4c) - pembelahan kromosom dua kromatid menjadi kromatid dan divergensi kromatid saudara ini ke kutub sel yang berlawanan (dalam hal ini, kromatid menjadi kromosom kromatid tunggal yang independen).

Telofase (2n2c di setiap sel anak) - dekondensasi kromosom, pembentukan membran inti di sekitar setiap kelompok kromosom, disintegrasi benang gelendong, munculnya nukleolus, pembelahan sitoplasma (sitotomi). Sitotomi pada sel hewan terjadi karena alur pembelahan, pada sel tumbuhan – karena pelat sel.

Beras. . Fase mitosis

Signifikansi biologis dari mitosis. Sel anak yang terbentuk akibat metode pembelahan ini secara genetik identik dengan sel induknya. Mitosis memastikan keteguhan kumpulan kromosom selama beberapa generasi sel. Ini mendasari proses seperti pertumbuhan, regenerasi, reproduksi aseksual, dll.

Pembelahan meiosis kedua (meiosis 2) disebut persamaan.

Profase 2 (1n2c). Singkatnya, profase 1, kromatin terkondensasi, tidak ada konjugasi dan persilangan, proses yang biasa terjadi pada profase - disintegrasi membran inti menjadi fragmen, divergensi sentriol ke kutub sel yang berbeda, pembentukan filamen gelendong.

Metafase 2 (1n2c). Kromosom bikromatid berbaris di bidang ekuator sel, dan pelat metafase terbentuk.

Prasyarat sedang diciptakan untuk rekombinasi ketiga materi genetik - banyak kromatid berbentuk mosaik dan lokasinya di ekuator menentukan ke kutub mana mereka akan berpindah di masa depan. Filamen gelendong melekat pada sentromer kromatid.

Anafase 2 (2n2с). Terjadi pembelahan kromosom dua kromatid menjadi kromatid dan terjadi divergensi kromatid saudara ini ke kutub sel yang berlawanan (dalam hal ini, kromatid menjadi kromosom kromatid tunggal yang independen), dan terjadi rekombinasi ketiga dari materi genetik.

Telofase 2 (1n1c di setiap sel). Kromosom terdekondensasi, membran inti terbentuk, filamen gelendong hancur, nukleolus muncul, dan sitoplasma membelah (sitotomi) hingga akhirnya membentuk empat sel haploid.

Signifikansi biologis meiosis.

Meiosis adalah peristiwa sentral gametogenesis pada hewan dan sporogenesis pada tumbuhan. Dengan bantuannya, keteguhan set kromosom dipertahankan - setelah peleburan gamet, penggandaannya tidak terjadi. Berkat meiosis, sel-sel yang berbeda secara genetik terbentuk, karena Selama proses meiosis, rekombinasi materi genetik terjadi tiga kali: karena pindah silang (profase 1), karena divergensi kromosom homolog yang acak dan independen (anafase 1), dan karena divergensi kromatid acak (anafase 2).

amitosis– pembelahan langsung inti interfase dengan penyempitan tanpa spiralisasi kromosom, tanpa pembentukan gelendong pembelahan. Sel anak mempunyai materi genetik yang berbeda. Mungkin terbatas hanya pada pembelahan inti, yang mengarah pada pembentukan sel berinti dua dan berinti banyak. Dideskripsikan untuk sel-sel yang menua, berubah secara patologis, dan hancur. Setelah amitosis, sel tidak dapat kembali ke siklus mitosis normal. Biasanya, ini diamati pada jaringan yang sangat terspesialisasi, pada sel yang tidak lagi harus membelah - di epitel, hati.

Gametogenesis. Gamet terbentuk di gonad - gonad. Proses perkembangan gamet disebut gametogenesis. Proses pembentukan sperma disebut spermatogenesis, dan pembentukan oosit adalah oogenesis (oogenesis). Prekursor gamet - gametosit terbentuk pada tahap awal perkembangan embrio di luar gonad, dan kemudian bermigrasi ke dalamnya. Di dalam gonad terdapat tiga area (atau zona) berbeda - zona reproduksi, zona pertumbuhan, dan zona pematangan sel germinal. Di zona ini terjadi fase reproduksi, pertumbuhan dan pematangan gametosit. Ada fase lain dalam spermatogenesis - fase pembentukan.

Fase reproduksi. Sel diploid di zona gonad (gonad) ini membelah berulang kali melalui mitosis. Jumlah sel di gonad meningkat. Mereka disebut oogonia Dan spermatogonia.

Fase pertumbuhan. Selama fase ini, spermatogonia dan oogonia tumbuh dan terjadi replikasi DNA. Sel yang dihasilkan disebut Oosit orde 1 dan spermatosit orde 1 dengan satu set kromosom dan DNA 2n4s.

Fase pematangan. Inti dari fase ini adalah meiosis. Gametosit orde pertama memasuki pembelahan meiosis pertama. Akibatnya, gametosit orde 2 (n2c) terbentuk, yang memasuki pembelahan meiosis kedua, dan sel-sel dengan set kromosom haploid (nc) terbentuk - telur dan spermatid bulat. Spermatogenesis juga mencakup fase pembentukan, di mana spermatid berubah menjadi spermatozoa.

Spermatogenesis. Selama masa pubertas, sel-sel diploid di tubulus seminiferus testis membelah secara mitosis, menghasilkan banyak sel-sel kecil yang disebut spermatogonia. Beberapa sel yang dihasilkan mungkin mengalami pembelahan mitosis berulang, sehingga menghasilkan pembentukan sel spermatogonia yang sama. Bagian lainnya berhenti membelah dan bertambah besar, memasuki fase spermatogenesis berikutnya - fase pertumbuhan.

Sel Sertoli memberikan perlindungan mekanis, dukungan dan nutrisi untuk mengembangkan gamet. Spermatogonia yang bertambah besar disebut Spermatosit orde 1. Fase pertumbuhan sesuai dengan interfase 1 meiosis, yaitu. Selama proses ini, sel dipersiapkan untuk meiosis. Peristiwa utama fase pertumbuhan adalah replikasi DNA dan akumulasi nutrisi.

Spermatosit orde 1 ( 2n4s) memasuki pembelahan meiosis pertama (reduksi), setelah itu spermatosit orde 2 terbentuk ( n2c). Spermatosit orde 2 memasuki pembelahan meiosis kedua (sama) dan terbentuklah spermatid bulat ( nc). Dari satu spermatosit orde pertama muncul empat spermatid haploid. Fase pembentukan dicirikan oleh fakta bahwa spermatid yang awalnya berbentuk bola mengalami serangkaian transformasi kompleks, sebagai akibatnya spermatozoa terbentuk.

Pada manusia, spermatogenesis dimulai pada masa pubertas, masa pembentukan sperma adalah tiga bulan, yaitu. sperma diperbarui setiap tiga bulan. Spermatogenesis terjadi terus menerus dan serentak dalam jutaan sel.

Struktur sperma. Sperma mamalia berbentuk seperti benang panjang.

Panjang sperma manusia adalah 50-60 mikron. Struktur sperma dapat dibagi menjadi “kepala”, “leher”, bagian perantara dan ekor. Kepala berisi nukleus dan akrosom. Inti mengandung satu set kromosom haploid. Akrosom (kompleks Golgi yang dimodifikasi) adalah organel yang mengandung enzim yang digunakan untuk melarutkan membran sel telur. Ada dua sentriol di leher, dan mitokondria di bagian tengah. Ekor diwakili oleh satu, pada beberapa spesies dua atau lebih flagela. Flagel adalah organel gerak dan strukturnya mirip dengan flagela dan silia protozoa. Untuk pergerakan flagela, energi ikatan makroergik ATP digunakan, sintesis ATP terjadi di mitokondria. Spermatozoa ditemukan pada tahun 1677 oleh A. Leeuwenhoek.

Oogenesis.

Berbeda dengan pembentukan sperma yang baru terjadi setelah mencapai masa pubertas, proses pembentukan sel telur pada manusia dimulai pada masa embrio dan berlangsung secara intermiten. Di dalam embrio, fase reproduksi dan pertumbuhan terwujud sepenuhnya, dan fase pematangan dimulai. Pada saat seorang anak perempuan lahir, ovariumnya mengandung ratusan ribu oosit orde pertama, terhenti, “dibekukan” pada tahap diploten profase 1 meiosis.

Selama masa pubertas, meiosis akan dilanjutkan: kira-kira setiap bulan, di bawah pengaruh hormon seks, salah satu oosit urutan pertama (jarang dua) akan mencapai metafase 2 meiosis dan berovulasi pada tahap ini. Meiosis dapat dilanjutkan sampai selesai hanya dalam kondisi pembuahan, penetrasi sperma, jika pembuahan tidak terjadi, oosit orde 2 mati dan dikeluarkan dari tubuh.

Oogenesis terjadi di ovarium dan dibagi menjadi tiga fase - reproduksi, pertumbuhan dan pematangan. Selama fase reproduksi, oogonia diploid membelah berulang kali melalui mitosis. Fase pertumbuhan sesuai dengan interfase 1 meiosis, yaitu. Selama itu, sel-sel dipersiapkan untuk meiosis; ukuran sel meningkat secara signifikan karena akumulasi nutrisi. Peristiwa utama dari fase pertumbuhan adalah replikasi DNA. Selama fase pematangan, sel membelah secara meiosis. Selama pembelahan meiosis pertama, mereka disebut oosit orde 1. Sebagai hasil pembelahan meiosis pertama, muncul dua sel anak: kecil, disebut badan kutub pertama, dan lebih besar – oosit orde 2.

Pembelahan meiosis kedua mencapai metafase 2, pada tahap ini terjadi ovulasi - oosit meninggalkan ovarium dan memasuki saluran tuba.

Jika sperma menembus oosit, pembelahan meiosis kedua berlanjut hingga selesai dengan pembentukan sel telur dan badan kutub kedua, dan badan kutub pertama dengan pembentukan badan kutub ketiga dan keempat. Jadi, sebagai hasil meiosis, satu oosit dan tiga badan polar terbentuk dari satu oosit orde 1.

Struktur telur. Bentuk telurnya biasanya bulat. Ukuran telur sangat bervariasi - dari beberapa puluh mikrometer hingga beberapa sentimeter (telur manusia berukuran sekitar 120 mikron). Ciri-ciri struktur telur antara lain: adanya membran yang terletak di atas membran plasma; dan keberadaannya di sitoplasma lebih banyak

atau kurang sejumlah besar nutrisi cadangan. Pada sebagian besar hewan, telur memiliki membran tambahan yang terletak di atas membran sitoplasma. Tergantung pada asalnya, ada: cangkang primer, sekunder, dan tersier. Membran primer terbentuk dari zat yang disekresikan oleh oosit dan, mungkin, sel folikel. Sebuah lapisan terbentuk jika bersentuhan dengan membran sitoplasma sel telur. Ia melakukan fungsi perlindungan, memastikan kekhususan spesies penetrasi sperma, yaitu tidak memungkinkan sperma spesies lain menembus sel telur. Pada mamalia, membran ini disebut berkilau. Membran sekunder dibentuk oleh sekresi sel-sel folikel ovarium. Tidak semua telur memilikinya. Cangkang sekunder telur serangga mengandung saluran - mikropil, tempat sperma menembus ke dalam sel telur. Cangkang tersier terbentuk karena aktivitas kelenjar khusus saluran telur. Misalnya, dari sekresi kelenjar khusus, protein, perkamen subkulit, cangkang, dan membran suprakulit terbentuk pada burung dan reptil.

Membran sekunder dan tersier, biasanya, terbentuk pada telur hewan, yang embrionya berkembang di lingkungan luar. Sejak mamalia mengalami perkembangan intrauterin, telur-telurnya hanya mengalami perkembangan primer, cemerlang cangkang, yang di atasnya berada mahkota bercahaya- lapisan sel folikel yang mengantarkan nutrisi ke sel telur.

Di dalam telur, persediaan nutrisi terakumulasi, yang disebut kuning telur. Ini mengandung lemak, karbohidrat, RNA, mineral, protein, sebagian besar adalah lipoprotein dan glikoprotein. Kuning telur yang terkandung di dalam sitoplasma biasanya berbentuk butiran kuning telur. Jumlah nutrisi yang terkumpul di dalam telur bergantung pada kondisi di mana embrio berkembang. Jadi, jika perkembangan sel telur terjadi di luar tubuh induknya dan mengarah pada pembentukan hewan besar, maka kuning telur dapat mencapai lebih dari 95% volume sel telur. Telur mamalia yang berkembang di dalam tubuh induknya mengandung sedikit kuning telur - kurang dari 5%, karena embrio menerima nutrisi yang diperlukan untuk perkembangan dari induknya.

Tergantung pada jumlah kuning telur yang dikandungnya, jenis telur berikut dibedakan: alecithal(tidak mengandung kuning telur atau memiliki sedikit kuning telur - mamalia, cacing pipih); isolesithal(dengan kuning telur yang merata – lancelet, bulu babi); cukup telolecithal(dengan kuning telur yang tidak merata – ikan, amfibi); telolecithal yang tajam(kuning telur menempati bagian terbesar, dan hanya sebagian kecil sitoplasma di kutub hewan yang bebas darinya - burung).

Karena akumulasi nutrisi, telur mengembangkan polaritas. Kutub yang berhadapan disebut vegetatif Dan bersifat kebinatangan. Polarisasi dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa lokasi inti dalam sel berubah (bergeser ke arah kutub hewan), serta dalam distribusi inklusi sitoplasma (dalam banyak telur, jumlah kuning telur meningkat dari hewan ke kutub vegetatif. ).

Telur manusia ditemukan pada tahun 1827 oleh K.M. Baer.

Pemupukan. Fertilisasi adalah proses peleburan sel germinal yang mengarah pada pembentukan zigot. Proses pembuahan sendiri dimulai pada saat terjadi kontak antara sperma dan sel telur. Pada saat kontak tersebut, membran plasma dari pertumbuhan akrosom dan bagian yang berdekatan dari membran vesikel akrosom larut, enzim hialuronidase dan zat aktif biologis lainnya yang terkandung dalam akrosom dilepaskan dan melarutkan bagian dari membran telur. . Seringkali, sperma ditarik seluruhnya ke dalam sel telur; terkadang flagelnya tetap berada di luar dan dibuang. Sejak sperma menembus sel telur, gamet tidak ada lagi, karena mereka membentuk satu sel - zigot. Inti sperma membengkak, kromatinnya mengendur, membran inti larut, dan berubah menjadi pronukleus pria. Hal ini terjadi bersamaan dengan selesainya pembelahan meiosis kedua inti sel telur, yang dilanjutkan kembali karena pembuahan. Lambat laun, inti sel telur berubah menjadi pronukleus betina. Pronukleus berpindah ke tengah sel telur, terjadi replikasi DNA, dan setelah fusinya, kumpulan kromosom dan DNA zigot menjadi 2n4c. Penyatuan pronuklei melambangkan pembuahan itu sendiri. Dengan demikian, pembuahan diakhiri dengan terbentuknya zigot dengan inti diploid.

Tergantung pada jumlah individu yang mengambil bagian dalam reproduksi seksual, mereka membedakan: fertilisasi silang - fertilisasi di mana gamet yang dibentuk oleh organisme berbeda ikut ambil bagian; pembuahan sendiri - pembuahan di mana gamet yang dibentuk oleh organisme yang sama (cacing pita) bergabung.

Partenogenesis– reproduksi perawan, salah satu bentuk reproduksi seksual, di mana tidak terjadi pembuahan, dan organisme baru berkembang dari sel telur yang tidak dibuahi. Hal ini ditemukan di sejumlah spesies tumbuhan, invertebrata dan vertebrata, kecuali mamalia, di mana embrio partenogenetik mati pada tahap awal embriogenesis. Partenogenesis dapat dilakukan secara buatan atau alami.

Partenogenesis buatan disebabkan oleh manusia dengan mengaktifkan telur dengan memaparkannya ke berbagai zat, iritasi mekanis, peningkatan suhu, dll.

Selama partenogenesis alami, sel telur mulai terfragmentasi dan berkembang menjadi embrio tanpa partisipasi sperma, hanya di bawah pengaruh penyebab internal atau eksternal. Pada permanen (mewajibkan) dalam partenogenesis, telur hanya berkembang secara partenogenetik, misalnya pada kadal batu Kaukasia. Semua hewan dari spesies ini hanya betina. opsional Dalam partenogenesis, embrio berkembang secara partenogenetik dan seksual. Contoh klasiknya adalah pada lebah, spermatheca ratu dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan telur yang telah dibuahi dan tidak dibuahi, dan drone berkembang dari telur yang tidak dibuahi. Telur yang telah dibuahi berkembang menjadi larva lebah pekerja - betina yang belum berkembang, atau menjadi ratu - tergantung pada sifat nutrisi larva. Pada berhubung dgn putaran