V ktorej zóne sa vyskytuje meióza? Etapy meiózy. Čo sme sa naučili

Každá bunka v ľudskom tele má dvojitú sadu chromozómov- jeden od otca a jeden od matky. Označuje sa „2N“ a nazýva sa diploidný. Spermie a vajíčko obsahujú jednu sadu chromozómov označenú ako „1N“ a nazývanú haploid.

Proces tvorba haploidnej množiny z diploidnej, vznikajúcej pri tvorbe zárodočných buniek sa nazýva meióza. Pokiaľ ide o počet centromér, najskôr dochádza k redukčnému deleniu (meióza I) a potom k rovnicovému deleniu (meióza II). U mužov sa meióza vyskytuje rovnakým spôsobom ako u väčšiny diploidných druhov, ale u žien má tento proces určité rozdiely.

Prejsť medzi chromozómami otca a matky zabezpečuje prestavbu genetickej informácie medzi generáciami. Počas oplodnenia sa haploidné sady chromozómov spermie a vajíčka spoja, čím sa obnoví diploidná sada v zygote.

Meióza I

Meióza I má veľa spoločného s mitózou, ale je to zložitejší a zdĺhavejší proces.
primárne spermatocyty a oocyty začína po G2 fáza mitózy, a preto majú diploidnú sadu chromozómov (2N), obsahujúcu replikovanú DNA ako súčasť sesterských chromatidov (4C). Profáza I zahŕňa vzájomnú výmenu materských a otcovských chromatidov prostredníctvom kríženia.

Profáza I

leptotén. Chromozómy sú prezentované vo forme dlhých vlákien pripevnených na svojich koncoch k jadrovej membráne.

zygotén. Chromozómy sa sťahujú, vytvárajú páry a homológy sa zlepujú (synapsia). Tento proces charakterizuje presné zarovnanie chromozómov (gén ku génu v celom genóme). Okrem toho v primárnych spermatocytoch tvoria chromozómy X a Y synapsiu iba na koncoch svojich krátkych ramien.

Pachytena. Sesterské chromatidy sa začínajú oddeľovať. Páry homológnych chromozómov, nazývané bivalenty, majú každý štyri dvojzávitnice DNA (tetrady). Jedna alebo obe chromatidy každého z otcovských chromozómov sa krížia s materskými a tvoria synaptonemálny komplex. Každý pár chromozómov prechádza aspoň jedným krížením.

Diplotena. Chromatidy sú oddelené, s výnimkou oblastí kríženia alebo chiazmat. Chromozómy všetkých primárnych oocytov sú v tomto stave až do ovulácie.

Diakinéza. Reorganizované chromozómy sa začnú oddeľovať. V tomto bode každá bivalentná obsahuje štyri chromatidy spojené obyčajnými centromérami a nesesterské chromatidy spojené chiazmatami.

Metafáza I, anafáza 1, thepofáza 1, cytokinéza I

Údaje o etape meióza podobné fázam mitózy. Hlavný rozdiel: namiesto oddeľovania nesesterských chromatidov sa do dcérskych buniek distribuujú spárované krížené sesterské chromatidy spojené centromérom.

Nakoniec ja Sekundárne spermatocyty a oocyty majú 23 chromozómov (1N), z ktorých každý pozostáva z dvoch chromatidov (2C).

Meióza II

O meióza II Nastáva krátkodobá interfáza, počas ktorej nedochádza k replikácii chromozómov. Nasleduje profáza, metafáza, anafáza, telofáza a cytokinéza. Podobnosť každej fázy meiózy II s jej náprotivkom v mitóze spočíva v tom, že páry chromatíd (bivalentov), ktoré sú spojené na centromére, sa zoradia a vytvoria metafázovú platňu a potom sa rozptýlia do dcérskych buniek, po čom nasleduje replikácia centromérovej DNA.

Nakoniec meióza II bunky obsahujú 23 chromozómov (IN), z ktorých každý pozostáva z jednej chromatidy (1C).

Meióza u mužov

Spermatogenéza nazývame proces trvajúci až 64 dní vrátane všetkých štádií, počas ktorých sa spermatogónia mení na spermie. V tomto prípade zostáva cytokinéza neúplná, čo umožňuje, aby každá generácia buniek bola spojená cytoplazmatickými mostíkmi.

Po diploidnej primárke spermatocyt prechádza štádiom I meiózy, objavia sa dva haploidné sekundárne spermatocyty. Potom nasleduje meióza II, ktorá vedie k objaveniu sa štyroch haploidných spsrmatidov. Počas spermiogenézy sa spermatidy transformujú na spermie. Tento proces zahŕňa:
- tvorba akrozómu obsahujúceho enzýmy, ktoré uľahčujú penetráciu semien;
- kondenzácia jadra;
- odstránenie väčšiny cytoplazmy;
- tvorba krku, strednej časti a chvosta.

Meióza u žien

Oogenéza začína o plod vo veku 12 týždňov a náhle sa zastaví o 20 týždňov. Primárne oocyty zostávajú v profáze I diploténovej formy až do ovulácie. Toto štádium sa nazýva diktyotén.

Zvyčajne dozrieva nie viac ako jeden oocyt za mesiac. Pod vplyvom hormónov primárny oocyt napučiava a hromadí cytoplazmatický materiál. Po dokončení meiózy I ju zdedí jedna dcérska bunka – sekundárny oocyt. Druhé jadro prechádza do prvého vodiaceho telesa, ktoré sa zvyčajne nedelí a časom degeneruje. Po ukončení meiózy I vstupuje sekundárny oocyt do maternice alebo vajíčkovodov.

Meióza II Sekundárny oocyt sa zastaví v štádiu metafázy predtým, ako do neho vstúpi spermie. Potom sa proces delenia dokončí a vytvorí sa veľké haploidné pronukleus vajíčka, ktoré sa spojí s pronukleom spermie, ako aj druhé vodiace teleso, ktoré degeneruje.

V závislosti od toho, kedy dôjde k oplodneniu, trvanie tohto procesu je 12-50 rokov.

Medicínsky význam porozumenia meióze

Diploidná sada chromozómov v somatických bunkách je v zárodočných bunkách redukovaná na haploidnú.
Otcovské a materské chromozómy prechádzajú preskupením, v dôsledku čoho sa počet možných kombinácií (okrem rekombinácií v rámci samotných chromozómov) zvyšuje na 223 (8 388 608).

Preskupenie otcovských a materských alel v chromozómoch vytvára nekonečné množstvo genetických variácií medzi gamétami.
Náhodnosť procesu preskupenia otcovských a materských alel počas meiózy (a oplodnenia) umožňuje aplikovať teóriu pravdepodobnosti na genetické proporcie a genetické variácie podľa Mendelových zákonov.

Gamete- generatívna, rozmnožovacia bunka, vytvorená ako výsledok (v spórových rastlinách - ako výsledok) a obsahujúca vo svojom jadre haploidnú (jedinú) sadu chromozómov. Zabezpečuje prenos dedičných informácií od rodičov k potomkom.

Gametogenéza— proces tvorby zárodočných buniek je základom pre pokračovanie života na Zemi.

Organizmy, v ktorých rôzni jedinci produkujú samčie a samičie gaméty, sú dvojdomé.
Typy organizmov, v ktorých ten istý jedinec produkuje samčie aj samičie gaméty - hermafroditov.

Orgány, v ktorých sa tvoria pohlavné bunky, gaméty - pohlavné žľazy

Ako už bolo uvedené v téme, pohlavné bunky sú haploidný, t.j. majú jednu sadu chromozómov. To je od prírody zamýšľané tak, že po spojení dvoch buniek s jednou sadou tvoria plnohodnotný organizmus diploidný - dvojitý nastaviť.

Pozrime sa na proces vzniku týchto buniek podrobnejšie...

Reprodukcia
Budúce zárodočné bunky sa tvoria z „prírezov“ - špeciálnych buniek s dvojitým ( diploidný) súbor chromozómov tzv Oogonia(žena) a spermatogónie(mužské bunky).
A najprv sa tieto bunky energicky delia, delia sa, aby sa zvýšil ich počet.
Je zaujímavé, že v mužskom a ženskom tele sa toto obdobie vyskytuje v rôznych časoch.

Ovogonia Rozmnožujú sa, keď sa človek ani nedá nazvať ženou, stále je to embryo. Tie. Ženské telo sa rodí s určitým počtom oogónií. Po 7 mesiacoch embryonálneho vývoja začnú bunky Spermatogónia reprodukovať počas celého reprodukčného obdobia mužského tela. Toto obdobie je u všetkých organizmov iné, no, samozrejme, je oveľa dlhšie ako u žien a v mužskom tele sa samozrejme tvorí oveľa viac zárodočných buniek.
Výška
Rast, zväčšovanie, hromadenie živín – to všetko sú charakteristiky rastového štádia, príprava na delenie – do. Práve v tomto štádiu sú tieto bunky už tzv oocyty a spermatocyty prvého rádu.
Dôležité: v tomto štádiu zostáva počet chromozómov rovnaký, ale DNA sa zdvojnásobí!
Dozrievanie

Chvost- obsahuje mikrotubuly, ktoré zabezpečujú pohyblivosť buniek.
- Nastáva meióza 1 – počet chromozómov sa zníži na polovicu. Sformovaný spermatocyty druhého rádu.
- Druhé delenie - meióza 2 - tvoria sa štyri haploidné bunky - spermatidy. Prechádzajú do 4. fázy procesu.
4. Tvorba (spermiogenéza)

Bunky sú „hotové“. K vajíčku ich čaká dlhá a náročná cesta. V tomto maratóne bude len jeden víťaz, takže sa musíte pripraviť: jadro sa zahustí, chromozómy sa špirálovito rozvinú, cytoplazma opustí; sa formuje bičík— vďaka tomu sa spermie pohybujú dopredu, musia obsahovať veľa bielkovín a mitochondrií. Šprintér je pripravený.

Tento článok vám pomôže dozvedieť sa o type bunkového delenia. Stručne a jasne si povieme o meióze, fázach, ktoré tento proces sprevádzajú, načrtneme ich hlavné črty a zistíme, aké črty charakterizujú meiózu.

Čo je meióza?

Redukčné delenie buniek, inými slovami meióza, je typ jadrového delenia, pri ktorom je počet chromozómov znížený na polovicu.

V preklade zo starogréčtiny meióza znamená redukciu.

Tento proces prebieha v dvoch fázach:

Zníženie ;

V tomto štádiu procesu meiózy sa počet chromozómov v bunke zníži na polovicu.

Rovníkový ;

Počas druhého delenia sa bunková haploidia zachováva.

TOP 4 článkyktorí spolu s týmto čítajú

Zvláštnosťou tohto procesu je, že sa vyskytuje iba v diploidných, ako aj dokonca polyploidných bunkách. A to všetko preto, že v dôsledku prvého delenia v profáze 1 u nepárnych polyploidov nie je možné zabezpečiť párovú fúziu chromozómov.

Fázy meiózy

V biológii prebieha delenie v štyroch fázach: profáza, metafáza, anafáza a telofáza . Meióza nie je výnimkou; zvláštnosťou tohto procesu je, že prebieha v dvoch fázach, medzi ktorými je krátky medzifázou .

Prvá divízia:

Profáza 1 je pomerne zložitá etapa celého procesu ako celku, pozostáva z piatich etáp, ktoré sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

*Etapa*	*Podpísať*
leptotén	Chromozómy sa skracujú, DNA kondenzuje a vznikajú tenké vlákna.
zygotén	Homologické chromozómy sú spojené v pároch.
Pachytena	Najdlhšia fáza, počas ktorej sú homológne chromozómy navzájom pevne spojené. V dôsledku toho sa niektoré oblasti medzi nimi vymenia.
Diplotena	Chromozómy sú čiastočne dekondenzované a časť genómu začína vykonávať svoje funkcie. Vytvára sa RNA, syntetizuje sa proteín, pričom chromozómy sú stále navzájom spojené.
Diakinéza	Opäť dochádza ku kondenzácii DNA, zastavujú sa procesy tvorby, jadrový obal zaniká, centrioly sú umiestnené na opačných póloch, ale chromozómy sú navzájom spojené.

Profáza končí vytvorením štiepneho vretienka, deštrukciou jadrových membrán a samotného jadierka.

Metafáza Prvé delenie je významné tým, že chromozómy sa zoraďujú pozdĺž rovníkovej časti vretienka.

Počas anafáza 1 Mikrotubuly sa sťahujú, bivalenty sa oddeľujú a chromozómy sa presúvajú na rôzne póly.

Na rozdiel od mitózy sa v štádiu anafázy celé chromozómy, ktoré pozostávajú z dvoch chromatidov, presúvajú k pólom.

Na javisku telofázy chromozómy despirujú a vzniká nová jadrová membrána.

Ryža. 1. Schéma meiózy prvého štádia delenia

Druhá divízia má nasledujúce znaky:

Pre profáza 2 charakterizované kondenzáciou chromozómov a delením bunkového centra, ktorého produkty delenia sa rozchádzajú na opačné póly jadra. Jadrový obal sa zničí a vytvorí sa nové štiepne vreteno, ktoré je umiestnené kolmo na prvé vreteno.
Počas metafázy Chromozómy sú opäť umiestnené na rovníku vretena.
Počas anafázy chromozómy sa delia a chromatidy sú umiestnené na rôznych póloch.
Telofáza indikované despiralizáciou chromozómov a objavením sa novej jadrovej membrány.

Ryža. 2. Schéma meiózy druhej fázy delenia

Výsledkom je, že z jednej diploidnej bunky týmto delením získame štyri haploidné bunky. Na základe toho sme dospeli k záveru, že meióza je forma mitózy, v dôsledku ktorej sa z diploidných buniek pohlavných žliaz tvoria gaméty.

Význam meiózy

Počas meiózy, v štádiu profázy 1, dochádza k procesu prejsť - rekombinácia genetického materiálu. Okrem toho sa počas anafázy prvé aj druhé delenie, chromozómy a chromatidy pohybujú na rôzne póly v náhodnom poradí. To vysvetľuje kombinačnú variabilitu pôvodných buniek.

V prírode má meióza veľký význam, a to:

Toto je jedna z hlavných fáz gametogenézy;

Ryža. 3. Schéma gametogenézy

Vykonáva prenos genetického kódu počas reprodukcie;
Výsledné dcérske bunky nie sú podobné materskej bunke a tiež sa navzájom líšia.

Meióza je veľmi dôležitá pre tvorbu zárodočných buniek, pretože v dôsledku oplodnenia gamét dochádza k splynutiu jadier. V opačnom prípade by zygota mala dvojnásobný počet chromozómov. Vďaka tomuto deleniu sú pohlavné bunky haploidné a počas oplodnenia sa obnovuje diploidita chromozómov.

Čo sme sa naučili?

Meióza je typ delenia eukaryotickej bunky, pri ktorom sa z jednej diploidnej bunky vytvoria štyri haploidné bunky znížením počtu chromozómov. Celý proces prebieha v dvoch etapách – redukcia a rovnica, z ktorých každá pozostáva zo štyroch fáz – profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Meióza je veľmi dôležitá pre tvorbu gamét, pre prenos genetickej informácie budúcim generáciám a tiež uskutočňuje rekombináciu genetického materiálu.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.6. Celkový počet získaných hodnotení: 967.

Pozrite si obrázky 84, 85, 86. Ako sa mužské reprodukčné bunky líšia od ženských? Pamätajte, ako dochádza k deleniu buniek. Čo je mitóza? Aké procesy prebiehajú počas jednotlivých štádií mitózy?

Základom sexuálneho rozmnožovania je proces splynutia zárodočných buniek – gamét. Na rozdiel od nereprodukčných buniek majú pohlavné bunky vždy jednu sadu chromozómov, čo bráni zvýšeniu počtu chromozómov v novom organizme. K tvorbe buniek s jednou sadou chromozómov dochádza počas špeciálneho typu delenia - meiózy.

meióza. Meióza (z gréckeho meiosis - pokles, pokles) je bunkové delenie, pri ktorom sa chromozómová sada v novovzniknutých dcérskych bunkách rozpolí.

Mitóze aj meióze predchádza interfáza, počas ktorej dochádza k reduplikácii DNA. Pred začiatkom delenia sa každý chromozóm skladá z dvoch molekúl DNA, ktoré tvoria dve sesterské chromatidy spojené centromérom. Pred začiatkom delenia je teda chromozómová sada bunky 2 l a množstvo DNA sa zdvojnásobí.

Proces meiózy pozostáva z dvoch postupných delení - meiózy I a meiózy II, ktoré sa delia na rovnaké štádiá ako mitóza. V dôsledku toho nevznikajú dve, ale štyri bunky (obr. 82).

Ryža. 82. Etapy meiózy: 1 - profáza I; 2 - metafáza I; 3 - anafáza I; 4 - telofáza I; 5 - metafáza II; 6 - apafáza II; 7 - telofáza II

Profáza I. Toto štádium je oveľa dlhšie ako pri mitóze. Chromozómy sa špirálovito zahusťujú. Homologické chromozómy sú navzájom spojené v pároch, t.j. dochádza k ich konjugácii (z lat. conjugation - spojenie). V dôsledku toho sa v bunke vytvorí komplex dvojitých chromozómov (obr. 83). Potom nastáva výmena génov medzi úsekmi homológnych chromozómov – crossing over (z anglického crossing over – prienik, kríženie). To vedie k novým kombináciám génov v chromozómoch (obr. 83). Potom jadrový obal v bunke zmizne, centrioly sa rozchádzajú k pólom a vytvorí sa štiepne vreteno.

Ryža. 83. Konjugácia a kríženie medzi homológnymi chromozómami (písmená označujú gény umiestnené na chromozómoch)

Metafáza I. Homologické chromozómy sa nachádzajú v pároch v rovníkovej zóne bunky nad a pod rovníkovou rovinou. Centroméry chromozómov sú spojené s vretienkovými vláknami.

Anafáza I. Homológne chromozómy sa rozptýlia na póly bunky. Toto je hlavný rozdiel medzi meiózou a mitózou, kde sa sesterské chromatidy oddeľujú. Každý pól má teda iba jeden chromozóm z homológneho páru. Počet chromozómov na póloch je polovičný – dochádza k jeho redukcii.

Telofáza I. Zvyšok bunkového obsahu sa rozdelí, vytvorí sa zúženie a objavia sa dve bunky s jednou sadou chromozómov (l). Každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatidov – dvoch molekúl DNA. Nie vždy dochádza k tvorbe dvoch buniek. Niekedy je telofáza sprevádzaná len tvorbou dvoch jadier.

Pred druhým delením meiózy neexistuje žiadna medzifáza. Obidve výsledné bunky po období pokoja alebo ihneď začnú druhé meiotické delenie. Meióza II je úplne identická s mitózou a vyskytuje sa v dvoch bunkách (jadrách) synchrónne.

Profáza II je oveľa kratšia ako profáza I. Jadrový obal opäť zmizne a vytvorí sa štiepne vreteno.

V metafáze II sa chromozómy zoradia v rovníkovej rovine. Vretienkové vlákna sa spájajú s centromérom chromozómov. V anafáze II, rovnako ako v mitóze, sa sesterské chromatidy - chromozómy - rozchádzajú smerom k pólom bunky. Na každom póle sa vytvorí jedna sada chromozómov (p), pričom každý chromozóm pozostáva z jednej molekuly DNA. Telofáza II končí vytvorením štyroch buniek (jadier) s jednou sadou chromozómov a jednou molekulou DNA v každej.

Biologický význam meiózy je tvorba buniek s jednou sadou chromozómov. Herné bunky, ktoré sa z nich potom vyvinú pri pohlavnom rozmnožovaní, sa spoja a v dôsledku toho sa obnoví dvojitá sada chromozómov. Kríženie navyše vedie k novým kombináciám génov v bunkových chromozómoch, čo slúži ako základ pre kombinačnú variabilitu organizmov.

Tvorba zárodočných buniek u zvierat. Proces tvorby zárodočných buniek sa nazýva gametogenéza (z gaméty a gréckeho genéza - narodenie). U zvierat sa gaméty tvoria v pohlavných orgánoch: v semenníkoch u mužov a vo vaječníkoch u žien.

Gametogenéza prebieha postupne, v troch fázach v zodpovedajúcich zónach, a končí tvorbou spermií a vajíčok. V štádiu reprodukcie sa primárne zárodočné bunky intenzívne delia mitózou, čo výrazne zvyšuje ich počet. V ďalšej fáze rastu bunky rastú a ukladajú živiny. Toto obdobie zodpovedá medzifáze pred meiózou. Ďalej bunka vstupuje do štádia dozrievania, kde dochádza k meióze, vytvárajú sa bunky s jednou sadou chromozómov a nakoniec sa tvoria a dozrievajú gaméty.

Ryža. 85. Spermie cicavca: A - schéma štruktúry: 1 - hlava; 2 - liekovka s enzýmami: 3 - jadro: 4 - hrdlo; 5 - mitochondrie; 6 - centrioly; 7 - chvost. B - fotografia svetelného mikroskopu

Spermatogenéza je charakterizovaná tvorbou mužských zárodočných buniek – spermií. Z jednej primárnej zárodočnej bunky sa vytvoria štyri gaméty rovnakej veľkosti – spermie.

Oogenéza (z gréckeho un - vajíčko a genesis) sa vyznačuje tvorbou samičích zárodočných buniek - vajíčok. Proces tvorby vajíčok je oveľa dlhší ako u spermií. Mitochondrie sústredené v krku poskytujú energiu pohybujúcim sa spermiám.

Vajíčko je okrúhla, veľká, nepohyblivá bunka obsahujúca jadro, všetky organely a množstvo živín vo forme žĺtka (obr. 86). Vajíčko akéhokoľvek živočíšneho druhu je vždy oveľa väčšie ako jeho spermie. Vďaka jeho živinám je zabezpečený vývoj embrya v počiatočnom štádiu (u rýb, obojživelníkov a cicavcov) alebo počas celého embryonálneho vývoja (u plazov a vtákov).

Ryža. 86. Stavba vajíčka cicavca: 1 - jadro; 2 - žĺtkové zrná

Veľkosť vajec sa medzi rôznymi živočíšnymi druhmi výrazne líši. U cicavcov majú priemer 0,2 mm. U obojživelníkov a rýb je to 2-10 mm a u plazov a vtákov dosahuje niekoľko centimetrov.

Cvičenia na základe preberanej látky

Aký typ bunkového delenia je základom sexuálnej reprodukcie u zvierat? Aké bunky vznikajú v dôsledku tohto delenia?
Aký je hlavný rozdiel medzi meiózou a mitózou? 3. Vysvetlite, prečo meiotické delenie u zvierat vždy predchádza sexuálnemu rozmnožovaniu. 4. Aký je biologický význam meiózy? 5. Aké sú rozdiely v procesoch spermatogenézy a oogenézy?
Na vyšetrenie pripravených mikrovzoriek spermií a vajíčok cicavcov použite mikroskop. Porovnajte štruktúru spermie a vajíčka. Aký je dôvod rozdielu?

Pod Bunkový cyklus je chápaný ako súbor dejov prebiehajúcich od vzniku bunky (vrátane samotného delenia) až po jej delenie alebo smrť.Časový interval od rozdelenia po rozdelenie je tzv medzifázou, ktoré je zase rozdelené do troch období - G1 (presyntetický), S (syntetický) a G2 (postsyntetický). G1 je obdobie rastu, najdlhšie v čase a zahŕňa obdobie G0, kedy je pestovaná bunka buď v pokoji, alebo sa diferencuje, mení sa napríklad na pečeňovú bunku a funguje ako pečeňová bunka a potom odumiera. Súbor chromozómov a DNA diploidnej bunky v tomto období je 2n2c, kde n je počet chromozómov, c je počet molekúl DNA. V S-perióde nastáva hlavná udalosť interfázy - replikácia DNA a súbor chromozómov a DNA sa stáva 2n4c, takže počet molekúl DNA sa zdvojnásobil. V G2 bunka aktívne syntetizuje potrebné enzýmy, počet organel sa zvyšuje, súbor chromozómov a DNA sa nemení - 2n4c. Možnosť prechodu bunky z obdobia G2 do obdobia G0 v súčasnosti väčšina autorov popiera.

Mitotický cyklus sa pozoruje v bunkách, ktoré sa neustále delia a nemajú periódu G0. Príkladom takýchto buniek sú mnohé bunky bazálnej vrstvy epitelu, hematopoetické kmeňové bunky. Mitotický cyklus trvá asi 24 hodín, približné trvanie štádií pre rýchlo sa deliace ľudské bunky je nasledovné: perióda G1 - 9 hodín, perióda S - 10 hodín, perióda G2 - 4,5 hodiny, mitóza - 0,5 hodiny.

Mitóza- hlavný spôsob delenia eukaryotických buniek, pri ktorom si dcérske bunky zachovávajú chromozómovú sadu pôvodnej materskej bunky.

Mitóza je nepretržitý proces so štyrmi fázami: profáza, metafáza, anafáza a telofáza.

Profáza (2n4c) – jadrová membrána je zničená na fragmenty, centrioly sa rozchádzajú na rôzne póly bunky, vytvárajú sa vretenovité vlákna, jadierka „miznú“ a bichromatidové chromozómy kondenzujú. Toto je najdlhšia fáza mitózy.

Metafáza (2n4c) – zarovnanie maximálne kondenzovaných bichromatidových chromozómov v ekvatoriálnej rovine bunky (vznikne metafázová platnička), prichytenie vretenových filamentov jedným koncom k centriolám, druhým k centromérom chromozómov.

Anaphase (4n4c) - rozdelenie dvojchromatidových chromozómov na chromatidy a divergencia týchto sesterských chromatidov k opačným pólom bunky (v tomto prípade sa chromatidy stávajú samostatnými jednochromatidovými chromozómami).

Telofáza (2n2c v každej dcérskej bunke) - dekondenzácia chromozómov, tvorba jadrových membrán okolo každej skupiny chromozómov, rozpad vretienkových závitov, objavenie sa jadierka, delenie cytoplazmy (cytotómia). Cytotómia v živočíšnych bunkách sa vyskytuje v dôsledku štiepnej brázdy, v rastlinných bunkách - v dôsledku bunkovej platničky.

Ryža. . Fázy mitózy

Biologický význam mitózy. Dcérske bunky vytvorené v dôsledku tohto spôsobu delenia sú geneticky totožné s materskými. Mitóza zaisťuje stálosť sady chromozómov počas niekoľkých generácií buniek. Je základom procesov ako rast, regenerácia, nepohlavné rozmnožovanie atď.

Druhé meiotické delenie (meióza 2) sa nazýva rovnicové.

Profáza 2 (1n2c). Stručne povedané, profáza 1, chromatín kondenzuje, nedochádza ku konjugácii a prekríženiu, dochádza k procesom obvyklým pre profázu - rozpad jadrových membrán na fragmenty, divergencia centriol k rôznym pólom bunky, tvorba vretenových filamentov.

Metafáza 2 (1n2c). Bichromatidové chromozómy sa zoradia v rovníkovej rovine bunky a vytvorí sa metafázová platňa.

Vytvárajú sa predpoklady pre tretiu rekombináciu genetického materiálu – mnohé chromatidy sú mozaikové a ich umiestnenie na rovníku určuje, na ktorý pól sa v budúcnosti presunú. Vretenové vlákna sú pripojené k centromérom chromatíd.

Anafáza 2 (2n2с). Dochádza k rozdeleniu dvojchromatidových chromozómov na chromatidy a k divergencii týchto sesterských chromatidov k opačným pólom bunky (v tomto prípade sa chromatidy stávajú samostatnými jednochromatidovými chromozómami) a dochádza k tretej rekombinácii genetického materiálu.

Telofáza 2 (1n1c v každej bunke). Chromozómy dekondenzujú, vytvárajú sa jadrové membrány, ničia sa vlákna vretienka, objavujú sa jadierka a cytoplazma sa delí (cytotómia), čím sa nakoniec vytvoria štyri haploidné bunky.

Biologický význam meiózy.

Meióza je ústrednou udalosťou gametogenézy u zvierat a sporogenézy u rastlín. S jeho pomocou sa udržiava stálosť chromozómovej sady - po splynutí gamét nedochádza k jej zdvojeniu. Vďaka meióze vznikajú geneticky odlišné bunky, pretože Počas procesu meiózy dochádza k rekombinácii genetického materiálu trikrát: v dôsledku kríženia (profáza 1), v dôsledku náhodnej nezávislej divergencie homológnych chromozómov (anafáza 1) a v dôsledku náhodnej divergencie chromatíd (anafáza 2).

Amitóza– priame delenie medzifázového jadra zovretím bez chromozómovej spiralizácie, bez vzniku deliaceho vretienka. Dcérske bunky majú odlišný genetický materiál. Môže byť obmedzený len na jadrové delenie, ktoré vedie k tvorbe dvoj- a viacjadrových buniek. Opísané pre starnúce, patologicky zmenené a odsúdené bunky. Po amitóze nie je bunka schopná vrátiť sa do normálneho mitotického cyklu. Normálne sa pozoruje vo vysoko špecializovaných tkanivách, v bunkách, ktoré sa už nemusia deliť - v epiteli, pečeni.

Gametogenéza. V pohlavných žľazách sa tvoria gaméty - pohlavné žľazy. Proces vývoja gamét je tzv gametogenéza. Proces tvorby spermií je tzv spermatogenéza, a tvorba oocytov je oogenéza (oogenéza). Prekurzory gamét - gametocyty sa tvoria v skorých štádiách embryonálneho vývoja mimo pohlavných žliaz a potom do nich migrujú. V gonádach sú tri rôzne oblasti (alebo zóny) - zóna reprodukcie, zóna rastu a zóna dozrievania zárodočných buniek. V týchto zónach sa vyskytujú fázy reprodukcie, rastu a dozrievania gametocytov. V spermatogenéze je ešte jedna fáza - fáza tvorby.

Fáza reprodukcie. Diploidné bunky v tejto zóne gonád (gonády) sa opakovane delia mitózou. Počet buniek v pohlavných žľazách sa zvyšuje. Nazývajú sa oogónia A spermatogónie.

Fáza rastu. Počas tejto fázy rastú spermatogónie a oogónie a dochádza k replikácii DNA. Výsledné bunky sú tzv oocyty 1. rádu a spermatocyty 1. rádu so sadou chromozómov a DNA 2n4s.

Fáza dozrievania. Podstatou tejto fázy je meióza. Gametocyty prvého rádu vstupujú do prvého meiotického delenia. V dôsledku toho sa vytvárajú gametocyty 2. rádu (n2c), ktoré vstupujú do druhého meiotického delenia a vytvárajú sa bunky s haploidnou sadou chromozómov (nc) - vajíčka a okrúhle spermatidy. Spermatogenéza tiež zahŕňa fáza formovania, počas ktorej sa spermie menia na spermie.

Spermatogenéza. Počas puberty sa diploidné bunky v semenotvorných tubuloch semenníkov mitoticky delia, pričom vzniká mnoho menších buniek tzv. spermatogónie. Niektoré z výsledných buniek môžu podstúpiť opakované mitotické delenia, čo vedie k vytvoreniu rovnakých buniek spermatogónie. Druhá časť sa prestane deliť a zväčší sa, čím sa dostane do ďalšej fázy spermatogenézy - do fázy rastu.

Sertoliho bunky poskytujú mechanickú ochranu, podporu a výživu vyvíjajúcim sa gamétam. Spermatogónie, ktoré sa zväčšili, sa nazývajú spermatocyty 1. rádu. Rastová fáza zodpovedá interfáze 1 meiózy, t.j. Počas tohto procesu sa bunky pripravujú na meiózu. Hlavnými udalosťami rastovej fázy sú replikácia DNA a akumulácia živín.

Spermatocyty 1. rádu ( 2n4s) vstúpiť do prvého (redukčného) delenia meiózy, po ktorom sa tvoria spermatocyty 2. rádu ( n2c). Spermatocyty 2. rádu vstupujú do druhého (rovnicového) delenia meiózy a tvoria sa okrúhle spermatidy ( nc). Z jedného spermatocytu prvého rádu vznikajú štyri haploidné spermatidy. Fáza tvorby je charakterizovaná skutočnosťou, že pôvodne sférické spermatidy prechádzajú sériou zložitých transformácií, v dôsledku ktorých sa tvoria spermie.

U človeka začína spermatogenéza počas puberty, obdobie tvorby spermií je tri mesiace, t.j. spermie sa obnovujú každé tri mesiace. Spermatogenéza prebieha nepretržite a synchrónne v miliónoch buniek.

Štruktúra spermií. Cicavčie spermie má tvar dlhej nite.

Dĺžka ľudskej spermie je 50-60 mikrónov. Štruktúru spermií možno rozdeliť na „hlavu“, „krk“, strednú časť a chvost. Hlava obsahuje jadro a akrozóm. Jadro obsahuje haploidnú sadu chromozómov. Akrozóm (modifikovaný Golgiho komplex) je organela obsahujúca enzýmy používané na rozpustenie membrán vajíčka. V krku sú dve centrioly a v strednej časti mitochondrie. Chvost je reprezentovaný jedným, u niektorých druhov dvoma alebo viacerými bičíkmi. Bičík je organela pohybu a má podobnú štruktúru ako bičíky a mihalnice prvokov. Na pohyb bičíkov sa využíva energia makroergických väzieb ATP, syntéza ATP prebieha v mitochondriách. Spermie objavil v roku 1677 A. Leeuwenhoek.

Oogenéza.

Na rozdiel od tvorby spermií, ku ktorej dochádza až po dosiahnutí puberty, proces tvorby vajíčok u ľudí začína v embryonálnom období a prebieha prerušovane. V embryu sa naplno realizujú fázy rozmnožovania a rastu a začína sa fáza dozrievania. V čase, keď sa dievča narodí, jej vaječníky obsahujú státisíce oocytov prvého rádu, zastavené, „zmrazené“ v diploténnom štádiu profázy 1 meiózy.

Počas puberty sa obnoví meióza: približne každý mesiac pod vplyvom pohlavných hormónov dosiahne jeden z oocytov 1. rádu (zriedka dva) metafáza 2 meiózy a v tomto štádiu ovuluje. Meióza môže prebehnúť do konca len pod podmienkou oplodnenia, prieniku spermií, ak nedôjde k oplodneniu, oocyt 2. rádu odumrie a je vylúčený z tela.

Oogenéza prebieha vo vaječníkoch a delí sa na tri fázy – rozmnožovanie, rast a dozrievanie. Počas reprodukčnej fázy sa diploidné oogónie opakovane delia mitózou. Rastová fáza zodpovedá interfáze 1 meiózy, t.j. Počas nej sa bunky pripravujú na meiózu, bunky sa výrazne zväčšujú akumuláciou živín. Hlavnou udalosťou rastovej fázy je replikácia DNA. Počas fázy dozrievania sa bunky delia meiózou. Počas prvého meiotického delenia sa nazývajú oocyty 1. rádu. V dôsledku prvého meiotického delenia vznikajú dve dcérske bunky: malé, tzv prvé polárne teleso a väčšie - Oocyt 2. rádu.

Druhé delenie meiózy dosiahne metafázu 2, v tomto štádiu nastáva ovulácia - oocyt opúšťa vaječník a vstupuje do vajíčkovodov.

Ak spermia prenikne do oocytu, druhé meiotické delenie sa dokončí vytvorením vajíčka a druhého polárneho telieska a prvé polárne telieska vytvorením tretieho a štvrtého polárneho telieska. Z jedného oocytu 1. rádu teda v dôsledku meiózy vzniká jeden oocyt a tri polárne telieska.

Štruktúra vajec. Tvar vajec je zvyčajne okrúhly. Veľkosti vajíčok sa značne líšia - od niekoľkých desiatok mikrometrov po niekoľko centimetrov (ľudské vajce má asi 120 mikrónov). Štrukturálne znaky vajec zahŕňajú: prítomnosť membrán umiestnených na vrchu plazmatickej membrány; a prítomnosť v cytoplazme viac

alebo menšie množstvo rezervných živín. U väčšiny zvierat majú vajíčka ďalšie membrány umiestnené na vrchu cytoplazmatickej membrány. V závislosti od pôvodu existujú: primárne, sekundárne a terciárne schránky. Primárne membrány sú tvorené z látok vylučovaných oocytom a prípadne folikulárnymi bunkami. Vrstva sa vytvorí v kontakte s cytoplazmatickou membránou vajíčka. Plní ochrannú funkciu, zabezpečuje druhovú špecifickosť prieniku spermií, t.j. nedovoľuje spermiám iných druhov preniknúť do vajíčka. U cicavcov je táto membrána tzv lesklý. Sekundárne membrány sú tvorené sekrétmi folikulárnych buniek vaječníka. Nie všetky vajíčka ich majú. Sekundárna škrupina vajíčok hmyzu obsahuje kanálik - mikropyla, cez ktorý spermie preniká do vajíčka. Terciárne škrupiny sa tvoria v dôsledku činnosti špeciálnych žliaz vajcovodov. Napríklad zo sekrétov špeciálnych žliaz sa u vtákov a plazov tvorí bielkovina, podplášťový pergamen, pancier a nadmušľová membrána.

Sekundárne a terciárne membrány sa spravidla tvoria vo vajciach zvierat, ktorých embryá sa vyvíjajú vo vonkajšom prostredí. Keďže cicavce prechádzajú vnútromaternicovým vývojom, ich vajíčka majú iba primárne, brilantnýškrupina, na ktorej vrchu sa nachádza žiarivá koruna- vrstva folikulárnych buniek, ktoré dodávajú vajíčku živiny.

Vo vajciach sa hromadí zásoba živín, ktorá sa nazýva žĺtok. Obsahuje tuky, sacharidy, RNA, minerály, bielkoviny, pričom prevažnú časť tvoria lipoproteíny a glykoproteíny. Žĺtok je obsiahnutý v cytoplazme zvyčajne vo forme žĺtkových granúl. Množstvo živín nahromadených vo vajíčku závisí od podmienok, v ktorých sa embryo vyvíja. Ak sa teda vajíčko vyvíja mimo tela matky a vedie k tvorbe veľkých zvierat, potom môže žĺtok tvoriť viac ako 95% objemu vajíčka. Vajcia cicavcov, ktoré sa vyvíjajú v tele matky, obsahujú malé množstvo žĺtka - menej ako 5%, pretože embryá dostávajú živiny potrebné pre vývoj od matky.

V závislosti od množstva obsiahnutého žĺtka sa rozlišujú tieto druhy vajec: alecitál(neobsahujú žĺtok alebo majú malé množstvo žĺtkových inklúzií - cicavce, ploché červy); izolecitál(s rovnomerne rozloženým žĺtkom – lancelet, morský ježko); stredne telolecitálne(s nerovnomerne rozloženým žĺtkom – ryby, obojživelníky); ostro telolecitálne(žĺtok zaberá najväčšiu časť a iba malá oblasť cytoplazmy na zvieracom póle je bez neho - vtáky).

V dôsledku nahromadenia živín sa vajíčkam vyvinú polarita. Opačné póly sú tzv vegetatívny A živočíšny. Polarizácia sa prejavuje v tom, že sa mení umiestnenie jadra v bunke (posúva sa smerom k živočíšnemu pólu), ako aj v distribúcii cytoplazmatických inklúzií (v mnohých vajciach sa množstvo žĺtka zvyšuje od zvieracieho k vegetatívnemu pólu). ).

Ľudské vajíčko objavil v roku 1827 K. M. Baer.

Hnojenie. Hnojenie je proces fúzie zárodočných buniek, ktorý vedie k vytvoreniu zygoty. Samotný proces oplodnenia začína v momente kontaktu medzi spermiou a vajíčkom. V okamihu takéhoto kontaktu sa plazmatická membrána akrozomálneho výrastku a priľahlá časť membrány akrozomálneho vezikula rozpustia, uvoľní sa enzým hyaluronidáza a ďalšie biologicky aktívne látky obsiahnuté v akrozóme a rozpustia sa časť vaječnej membrány. . Najčastejšie sa spermie úplne stiahnu do vajíčka, niekedy bičík zostáva vonku a je zlikvidovaný. Od okamihu, keď spermie prenikne do vajíčka, gaméty prestanú existovať, pretože tvoria jedinú bunku - zygotu. Jadro spermie napučí, jeho chromatín sa uvoľní, jadrová membrána sa rozpustí a zmení sa na mužské pronukleus. K tomu dochádza súčasne s dokončením druhého meiotického delenia jadra vajíčka, ktoré sa obnovilo v dôsledku oplodnenia. Postupne sa jadro vajíčka mení na ženský pronukleus. Pronuklei sa presúvajú do stredu vajíčka, dochádza k replikácii DNA a po ich fúzii sa súbor chromozómov a DNA zygoty stáva 2n4c. Spojenie zárodkov predstavuje samotné oplodnenie. Oplodnenie teda končí vytvorením zygoty s diploidným jadrom.

Podľa počtu jedincov zúčastňujúcich sa na pohlavnom rozmnožovaní rozlišujú: krížové oplodnenie - oplodnenie, na ktorom sa podieľajú gaméty tvorené rôznymi organizmami; samooplodnenie - oplodnenie, pri ktorom sa spájajú gaméty tvorené tým istým organizmom (pásomnice).

Partenogenéza– panenské rozmnožovanie, jedna z foriem pohlavného rozmnožovania, pri ktorej nedochádza k oplodneniu a z neoplodneného vajíčka sa vyvinie nový organizmus. Nachádza sa u mnohých druhov rastlín, bezstavovcov a stavovcov, okrem cicavcov, u ktorých partenogenetické embryá odumierajú v skorých štádiách embryogenézy. Partenogenéza môže byť umelá alebo prirodzená.

Umelá partenogenéza je spôsobená človekom aktiváciou vajíčka jeho vystavením rôznym látkam, mechanickým dráždením, zvýšenou teplotou atď.

Počas prirodzenej partenogenézy sa vajíčko začne fragmentovať a vyvíjať sa na embryo bez účasti spermie, iba pod vplyvom vnútorných alebo vonkajších príčin. O trvalé (povinný) v partenogenéze sa vajíčka vyvíjajú len partenogeneticky, napríklad u jašterov kaukazských. Všetky zvieratá tohto druhu sú len samice. voliteľné V partenogenéze sa embryá vyvíjajú partenogeneticky aj sexuálne. Klasickým príkladom je, že u včiel je spermie kráľovnej navrhnutá tak, aby mohla klásť oplodnené a neoplodnené vajíčka a z neoplodnených sa vyvinú trúdy. Z oplodnených vajíčok sa v závislosti od charakteru výživy lariev vyvinú larvy včiel robotníc – nedostatočne vyvinuté samice, alebo matky. O cyklický