Pagrindinė mejozės funkcija. Mejozės esmė, mechanizmas ir biologinė reikšmė

Gamtoje yra keletas ląstelių dalijimosi būdų ir tipų. Vienas iš jų yra dalijimosi procesas, vadinamas mejoze. Šiame straipsnyje sužinosite, kaip šis procesas vyksta, apie jo ypatybes ir iš ko jis susideda. biologinė reikšmė mejozė.

Mejozės fazės

Dalijimosi metodas, dėl kurio iš motininės ląstelės susidaro keturios dukterinės ląstelės su perpus sumažintu chromosomų rinkiniu, vadinamas mejoze.

Taigi, jei diploidinė somatinė ląstelė dalijasi, rezultatas yra keturios haploidinės ląstelės.

Visas procesas vyksta nuolat dviem etapais, tarp kurių praktiškai nėra tarpfazių. Toliau pateikta lentelė padės trumpai apibūdinti visą procesą:

Fazė	apibūdinimas
*Pirmas divizionas:*
1 fazė	Branduoliai ištirpsta, branduolio membranos subyra ir susidaro dalijimosi velenas.
1 metafazė	Spiralizacija pasiekia maksimalias reikšmes, chromosomų poros išsidėsčiusios ekvatorinėje veleno dalyje.
1 anafazė	Homologinės chromosomos pereina į skirtingus polius. Todėl iš kiekvienos jų poros po vieną patenka į dukterinę ląstelę.
1 telofazė	Suardomas dalijimosi velenas, susidaro branduoliai, pasiskirsto citoplazma. Rezultatas yra dvi ląstelės, kurios tiesiogine prasme iš karto pradeda dalytis mitozės būdu.
*Antrasis divizionas:*
2 fazė	Susidaro chromosomos, kurios atsitiktinai išsidėsčiusios ląstelės citoplazmoje. Susidaro naujas velenas.
2 metafazė	Chromosomos juda į veleno pusiaują.
2 anafazė	Chromatidės atsiskiria ir pereina į skirtingus polius.
2 telofazė	Dėl to gauname keturias haploidines ląsteles su viena chromatidu.

Ryžiai. 1. Mejozės schema

1 fazė vyksta penkiais etapais, kurių metu chromatinas spiralizuojasi, susidaro dvichromatidinės chromosomos. Stebima porinė homologinių chromosomų konvergencija (konjugacija), o kai kuriose vietose jos susikerta ir apsikeičia tam tikromis sritimis (susikerta).

Ryžiai. 2. 1 fazės schema

Biologinė mejozės reikšmė

Svarbų vaidmenį atlieka eukariotinių ląstelių dalijimosi procesas mejozės būdu, ypač formuojantis reprodukcinės sistemos ląstelėms – gametoms. Apvaisinimo procese, kai susilieja gametos, naujasis organizmas gauna diploidinį chromosomų rinkinį ir taip išsaugomi kariotipo požymiai. Jei nebūtų mejozės, tada dėl dauginimosi chromosomų skaičius nuolat didėtų.

Ryžiai. 3. Lytinių ląstelių susidarymo schema

Be to biologinis pojūtis mejozė yra:

TOP 4 straipsniaikurie skaitė kartu su tuo

kai kuriuose ginčai augalų organizmai, taip pat grybai;
kombinuotas organizmų kintamumas, nes konjugacija sukuria naujus genetinės informacijos rinkinius;
pagrindinis gametų formavimo etapas;
genetinio kodo perkėlimas naujai kartai;
pastovaus chromosomų skaičiaus palaikymas reprodukcijos metu;
dukterinės ląstelės nėra panašios į tėvų ir seserų ląsteles.

Ko mes išmokome?

Mejozė – tai procesas, kurio esmė – ląstelių dalijimosi metu sumažinti chromosomų skaičių. Jis vyksta dviem etapais, kurių kiekvienas susideda iš keturių etapų. Pirmojo etapo metu gauname dvi ląsteles su haploidiniu chromosomų rinkiniu. Antrasis etapas vyksta pagal padalijimo mitozės metodu principą, dėl kurio gauname keturias ląsteles su haploidiniu rinkiniu. Šis procesas labai svarbus formuojant lytines ląsteles, kurios dalyvauja apvaisinimo procese. Susidariusios ląstelės - gametos su haploidiniu rinkiniu, kai susilieja, sudaro zigotą su diploidiniu rinkiniu, taip išlaikydamos pastovų chromosomų skaičių. Mejozės ypatumas yra tas, kad dukterinės ląstelės nėra panašios į motininę ląstelę ir turi specialią genetinę medžiagą.

Mejozė– Tai ypatingas ląstelių dalijimosi būdas, dėl kurio chromosomų skaičius sumažėja (sumažėja) per pusę. Pirmą kartą jį W. Flemmingas aprašė 1882 m. gyvūnams ir E. Sgrasburgeris 1888 m. augalams. Mejozė gamina sporas ir gametas. Dėl chromosomų rinkinio sumažinimo kiekviena haploidinė spora ir gameta gauna po vieną chromosomą iš kiekvienos chromosomų poros, esančios tam tikroje diploidinėje ląstelėje. Vykstant tolesniam apvaisinimo procesui (lytinėms ląstelėms) naujos kartos organizmas vėl gaus diploidinį chromosomų rinkinį, t.y. Tam tikros rūšies organizmų kariotipas išlieka pastovus keletą kartų. Taigi svarbiausia mejozės reikšmė yra užtikrinti kariotipo pastovumą tam tikros rūšies organizmų kartoms lytinio dauginimosi metu.

Mejozė apima du, greitai sekančius vienas po kito. Prieš prasidedant mejozei, kiekviena chromosoma replikuojasi (interfazės S periode padvigubėja). Kurį laiką dvi susidariusios jo kopijos lieka sujungtos viena su kita centromeru. Todėl kiekviename branduolyje, kuriame prasideda mejozė, yra keturių homologinių chromosomų rinkinių ekvivalentas (4c).

Antrasis mejozės dalijimasis seka beveik iš karto po pirmojo, o intervale tarp jų DNR sintezė nevyksta (t. y. iš tikrųjų nėra tarpfazės tarp pirmojo ir antrojo dalijimosi).

Pirmasis mejozinis (redukcijos) dalijimasis veda prie haploidinių ląstelių (n) susidarymo iš diploidinių ląstelių (2n). Jis prasideda nuo profazėaš, kuriame, kaip ir mitozėje, atliekamas paveldimos medžiagos pakavimas (chromosomų spiralizacija). Tuo pačiu metu vyksta homologinių (suporuotų) chromosomų su identiškomis sekcijomis konvergencija - konjugacija(įvykis, kurio mitozės metu nepastebėta). Dėl konjugacijos susidaro chromosomų poros - dvivalentės. Kiekviena chromosoma, patenkanti į mejozę, kaip minėta aukščiau, turi dvigubą paveldimos medžiagos turinį ir susideda iš dviejų chromatidų, todėl dvivalentis susideda iš 4 gijų. Kai chromosomos yra konjuguotos būsenos, jų tolesnė spiralizacija tęsiasi. Šiuo atveju atskiros homologinių chromosomų chromatidės susipina, susikerta viena su kita. Vėliau homologinės chromosomos viena kitą šiek tiek atstumia. Dėl to gali nutrūkti chromatidų susipynimai, todėl chromatidų lūžių susijungimo procese homologinės chromosomos keičia atitinkamas dalis. Dėl to chromosoma, kuri atėjo į duotas organizmas iš tėvo, apima dalį motinos chromosomos ir atvirkščiai. Homologinių chromosomų kryžminimas kartu su atitinkamų sekcijų pasikeitimu tarp jų chromatidžių vadinamas perėjimas. Po kryžminimo pakitusios chromosomos toliau skiriasi, tai yra, turi skirtingą genų derinį. Būdamas natūralus procesas, kiekvieną kartą vykstantis kirtimas lemia skirtingo dydžio regionų mainus ir taip užtikrina efektyvią chromosomų medžiagos rekombinaciją gametose.

Biologinė kirtimo reikšmė yra itin didelis, nes genetinė rekombinacija leidžia sukurti naujus genų derinius, kurių anksčiau nebuvo, ir padidina organizmų išlikimą evoliucijos procese.

AT metafazėaš dalijimosi veleno užbaigimas. Jo siūlai yra pritvirtinti prie chromosomų kinetochorų, sujungtų į dvivalenčius. Dėl to sruogos, susijusios su homologinių chromosomų kinetochoromis, sukuria dvivalečius dalijimosi veleno ekvatorinėje plokštumoje.

AT anafazė I homologinės chromosomos yra atskirtos viena nuo kitos ir nukrypsta į ląstelės polius. Šiuo atveju į kiekvieną polių nukrypsta haploidinis chromosomų rinkinys (kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių).

AT I telofazė verpstės poliuose surenkamas vienas haploidinis chromosomų rinkinys, kuriame kiekvieną chromosomų tipą vaizduoja nebe pora, o viena chromosoma, susidedanti iš dviejų chromatidžių. Per trumpą I telofazės trukmę atstatomas branduolio apvalkalas, po kurio motininė ląstelė dalijasi į dvi dukterines ląsteles.

Taigi, bivalentų susidarymas homologinių chromosomų konjugacijos metu I mejozės fazėje sudaro sąlygas vėlesniam chromosomų skaičiaus mažinimui. Haploidinio rinkinio susidarymą gametose užtikrina ne chromatidžių, kaip mitozės, bet homologinių chromosomų, kurios anksčiau buvo sujungtos į dvivalentes, anafazės I skirtumai.

Po to I telofazė po dalijimosi seka trumpa tarpfazė, kurios metu DNR nesintetinama, o ląstelės pereina į kitą dalijimąsi, kuris panašus į normalią mitozę. ProfazėII trumpas. Branduoliai ir branduolio membrana sunaikinami, o chromosomos sutrumpėja ir sustorėja. Centrioliai, jei yra, pereina į priešingus ląstelės polius, atsiranda verpstės skaidulos. AT II metafazė Chromosomos išsirikiuoja pusiaujo plokštumoje. AT anafazė II dėl dalijimosi veleno gijų judėjimo chromosomos dalijasi į chromatides, nes sunaikinamos jų ryšiai centromerų srityje. Kiekviena chromatidė tampa nepriklausoma chromosoma. Verpstės siūlų pagalba chromosomos ištemptos iki ląstelės polių. II telofazė būdingas dalijimosi verpstės gijų išnykimas, branduolių išskyrimas ir citokinezė, kuri baigiasi keturių haploidinių ląstelių susidarymu iš dviejų haploidinių ląstelių. Apskritai po mejozės (I ir II) iš vienos diploidinės ląstelės susidaro 4 ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu.

Iš tikrųjų redukcinis dalijimasis yra mechanizmas, neleidžiantis nuolat didėti chromosomų skaičiui lytinių ląstelių susiliejimo metu, be jo lytinio dauginimosi metu kiekvienoje naujoje kartoje chromosomų skaičius padvigubėtų. Kitaip tariant, mejozė palaiko tam tikrą ir pastovų chromosomų skaičių visų rūšių augalų, gyvūnų ir grybų kartoms. Kita svarbi mejozės prasmė – užtikrinti itin didelę gametų genetinės sudėties įvairovę tiek dėl kryžminimo, tiek dėl skirtingo tėvo ir motinos chromosomų derinio jų nepriklausomo divergencijos metu mejozės I anafazėje, kuri užtikrina įvairių ir nevienalyčių palikuonių atsiradimas organizmų lytinio dauginimosi metu.

Rašau tinklaraštį jau beveik trejus metus. biologijos dėstytojas. Kai kurios temos ypač domina ir straipsnių komentarai tampa neįtikėtinai „išpūsti“. Suprantu, kad ilgainiui pasidaro labai nepatogu skaityti tokias ilgas „kojytes“.
Todėl kai kuriuos skaitytojų klausimus ir savo atsakymus į juos, kurie gali būti daug kam įdomūs, nusprendžiau paskelbti atskiroje tinklaraščio skiltyje, kurią pavadinau „Iš dialogų komentaruose“.

Kuo įdomi šio straipsnio tema? Juk aišku, kad pagrindinė biologinė mejozės reikšmė : užtikrinantis chromosomų skaičiaus pastovumą ląstelėse iš kartos į kartą lytinio dauginimosi metu.

Be to, neturėtume pamiršti, kad gyvūnų organizmuose specializuotuose organuose (gonadose) iš diploidinių somatinių ląstelių (2n) susidaro mejozė haploidinių lytinių ląstelių gametos (n).

Taip pat prisimename, kad visi augalai gyvena su : sporofitas, gaminantis sporas, ir gametofitas, gaminantis gametas. mejozė augaluose gaunama haploidinių sporų brendimo stadijoje (n). Gametofitas išsivysto iš sporų, kurių visos ląstelės yra haploidinės (n). Todėl gametofituose mitozės sudaro haploidines vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių gametas (n).

Dabar pažiūrėkime į straipsnio komentarų medžiagą, kokie yra šio klausimo egzamino testai apie biologinę mejozės reikšmę.

Svetlana(biologijos mokytojas). Laba diena, Borisai Fagimovičiau!

Išanalizavau 2 USE privalumus Kalinov G.S. ir štai ką radau.

1 klausimas.

2. Ląstelių, turinčių dvigubą chromosomų skaičių, susidarymas;
3. Haploidinių ląstelių susidarymas;
4. Nehomologinių chromosomų pjūvių rekombinacija;
5. Naujos genų kombinacijos;
6. Išvaizda daugiau somatinės ląstelės.
Oficialus atsakymas yra 3, 4, 5.

2 klausimas panašus, BET!
Biologinė mejozės reikšmė yra tokia:
1. Naujos nukleotidų sekos atsiradimas;
2. Ląstelių su diploidiniu chromosomų rinkiniu susidarymas;
3. Ląstelių su haploidiniu chromosomų rinkiniu susidarymas;
4. Žiedinės DNR molekulės susidarymas;
5. Naujų genų kombinacijų atsiradimas;
6. Gemalų sluoksnių skaičiaus padidėjimas.
Oficialus atsakymas yra 1,3,5.

Kas išeina : 1 klausime 1 atsakymas atmetamas, bet 2 klausime jis teisingas? Tačiau 1 greičiausiai yra atsakymas į klausimą, kas suteikia mutacijos procesą; jei - 4, tai iš principo tai taip pat gali būti teisinga, nes, be homologinių chromosomų, gali atrodyti, kad rekombinuotis ir nehomologinės? Aš labiau linkęs į 1,3,5 atsakymus.

Sveiki, Svetlana! Yra biologijos mokslas, išdėstytas vidurinės mokyklos vadovėliuose. Yra biologijos disciplina, išdėstyta (kiek įmanoma) mokykliniuose vadovėliuose. Prieinamumas (o iš tikrųjų mokslo populiarinimas) dažnai lemia visokius netikslumus, kuriais „nusideda“ mokykliniai vadovėliai (net perspausdinami 12 kartų su tomis pačiomis klaidomis).

Svetlana, ką jau kalbėti apie testo užduotis, kurias jau „sudarė“ dešimtys tūkstančių (žinoma, jose yra ir tiesioginių klaidų, ir visokių neteisybių, susijusių su dvigubu klausimų ir atsakymų interpretavimu).

Taip, tu teisus, iki visiško absurdo, kai tas pats atsakymas skirtingose užduotyse, net vieno autoriaus, jo įvertinamas kaip teisingas ir kaip neteisingas. O tokio, švelniai tariant, „sumišimo“, labai labai.

Mes mokome moksleivius, kad homologinių chromosomų konjugacija 1-oje mejozės fazėje gali sukelti persikryžiavimą. Kryžminimas suteikia kombinacinį kintamumą - naujo genų derinio atsiradimą arba, kas yra tas pats, kas „nauja nukleotidų seka“. Tuo taip pat yra viena iš biologinių mejozės reikšmių, taigi 1 atsakymas neabejotinai teisingas.

Tačiau 4 atsakymo teisingumu dėl NEHOMOLOGIŠKŲ chromosomų skyrių rekombinacijos matau didžiulis „susikilimas“ sudarant tokį testą apskritai. Mejozės metu HOMOLOGINĖS chromosomos paprastai konjuguojamos (tai yra mejozės esmė, tai yra jo biologinė reikšmė). Tačiau yra chromosomų mutacijų, kurios atsiranda dėl mejotinių klaidų, kai konjuguojamos nehomologinės chromosomos. Čia atsakymas į klausimą: „Kaip atsiranda chromosomų mutacijos“ - šis atsakymas būtų teisingas.

Prieš žodį „homologinis“ kompiliatoriai kartais „nemato“ dalelės „ne“, nes man teko susidurti ir su kitais testais, kur, paklaustas apie biologinę mejozės reikšmę, šį atsakymą turėjau pasirinkti kaip teisingą. Žinoma, pareiškėjai turi žinoti, kad teisingi atsakymai čia yra 1,3,5.

Kaip matote, šie du testai taip pat yra blogi, nes jie apskritai nepasiūlytas pagrindinis teisingas atsakymasį klausimą apie biologinę mejozės reikšmę, o 1 ir 5 atsakymai iš tikrųjų yra vienodi.

Taip, Svetlana, tai yra „klysta“, už kurią abiturientai ir stojantieji moka laikant egzaminą. Todėl svarbiausia, kad ir už išlaikęs egzaminą, mokyti savo mokinius daugiausia iš vadovėlių o ne testuose. Vadovėliai suteikia visapusiškų žinių. Tik tokios žinios padės studentams atsakyti į bet kurį teisingai sukomponuotas bandymai.

**************************************************************

Kas turės klausimų apie straipsnį biologijos mokytojas per skype, susisiekite komentaruose.

Lytinio dauginimosi metu dukterinis organizmas atsiranda dėl dviejų lytinių ląstelių susiliejimo ( gametos) ir vėlesnis vystymasis iš apvaisinto kiaušinėlio, zigotos.

Tėvų lytinės ląstelės turi haploidinį rinkinį ( n) chromosomos, o zigotoje, sujungus du tokius rinkinius, chromosomų skaičius tampa diploidinis (2 n): kiekvienoje homologinių chromosomų poroje yra viena tėvo ir viena motinos chromosoma.

Haploidinės ląstelės susidaro iš diploidinių ląstelių dėl ypatingo ląstelių dalijimosi – mejozės.

Mejozė - savotiška mitozė, dėl kurios lytinių ląstelių diploidinės (2n) somatinės ląstelėslez suformavo haploidines gametas (1n). Apvaisinimo metu susilieja gametų branduoliai ir atkuriamas diploidinis chromosomų rinkinys. Taigi mejozė užtikrina pastovaus chromosomų rinkinio ir kiekvienos rūšies DNR kiekio išsaugojimą.

Mejozė yra nenutrūkstamas procesas, susidedantis iš dviejų nuoseklių padalijimų, vadinamų I mejoze ir II mejoze. Kiekvienas padalinys yra padalintas į profazę, metafazę, anafazę ir telofazę. Dėl I mejozės chromosomų skaičius sumažėja perpus ( sumažinimo skyrius): II mejozės metu išsaugomos haploidinės ląstelės (lyginis padalijimas). Ląstelės, patenkančios į mejozę, turi 2n2xp genetinės informacijos (1 pav.).

I mejozės fazėje chromatinas palaipsniui susisuka ir sudaro chromosomas. Homologinės chromosomos artėja viena prie kitos, sudarydamos bendrą struktūrą, kurią sudaro dvi chromosomos (dvivalentės) ir keturios chromatidės (tetrada). Dviejų homologinių chromosomų kontaktas per visą ilgį vadinamas konjugacija. Tada tarp homologinių chromosomų atsiranda atstūmimo jėgos, o chromosomos pirmiausia atsiskiria centromerų srityje, lieka sujungtos pečių srityje ir susidaro dekusacijos (chiasmata). Chromatidžių divergencija palaipsniui didėja, o dekusacijos pasislenka link jų galų. Kai kurių homologinių chromosomų chromatidžių konjugacijos procese gali įvykti vietinių mainai – persikryžiavimas, dėl kurio atsiranda genetinės medžiagos rekombinacija. Profazės pabaigoje ištirpsta branduolio apvalkalas ir branduoliai, susidaro achromatino velenas. Genetinės medžiagos turinys išlieka toks pat (2n2хр).

Metafazėje mejozės I chromosomos dvivalentės yra ląstelės pusiaujo plokštumoje. Šiuo metu jų spiralizacija pasiekia maksimumą. Genetinės medžiagos turinys nesikeičia (2n2xp).

anafazėje mejozė I homologinės chromosomos, susidedančios iš dviejų chromatidžių, galiausiai nutolsta viena nuo kitos ir nukrypsta link ląstelės polių. Vadinasi, į dukterinę ląstelę patenka tik viena iš kiekvienos homologinių chromosomų poros – chromosomų skaičius sumažėja perpus (įvyksta sumažėjimas). Genetinės medžiagos kiekis kiekviename poliuje tampa 1n2xp.

telofazėje branduolių susidarymas ir citoplazmos dalijimasis – susidaro dvi dukterinės ląstelės. Dukterinėse ląstelėse yra haploidinis chromosomų rinkinys, kiekviena chromosoma turi dvi chromatides (1n2xp).

Interkinezė- trumpas intervalas tarp pirmojo ir antrojo mejozinio padalijimo. Šiuo metu DNR replikacija nevyksta, o dvi dukterinės ląstelės greitai patenka į II mejozę, atsižvelgiant į mitozės tipą.

Ryžiai. 1. Mejozės diagrama (parodyta viena homologinių chromosomų pora). I mejozė: 1, 2, 3. 4. 5 - profazė; 6 - metafazė; 7 - anafazė; 8 - telofazė; 9 - interkinezė. Mejozė II; 10 - metafazė; II - anafazė; 12 - dukterinės ląstelės.

profazėje mejozė II, vyksta tie patys procesai kaip ir mitozės profazėje. Metafazėje chromosomos yra pusiaujo plokštumoje. Genetinės medžiagos turinio pokyčių (1n2хр) nėra. II mejozės anafazėje kiekvienos chromosomos chromatidės persikelia į priešingus ląstelės polius, o genetinės medžiagos turinys kiekviename poliuje tampa lnlxp. Telofazėje susidaro 4 haploidinės ląstelės (lnlxp).

Taigi, dėl mejozės iš vienos diploidinės motininės ląstelės susidaro 4 ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu. Be to, I mejozės fazėje įvyksta genetinės medžiagos rekombinacija (susikirtimas), o I ir II anafazėse – atsitiktinis chromosomų ir chromatidžių nukrypimas į vieną ar kitą polių. Šie procesai yra kombinuoto kintamumo priežastis.

Biologinė mejozės reikšmė:

1) yra pagrindinė gametogenezės stadija;

2) užtikrina genetinės informacijos perdavimą iš organizmo į organizmą lytinio dauginimosi metu;

3) dukterinės ląstelės nėra genetiškai tapačios tėvui ir viena kitai.

Taip pat biologinė mejozės reikšmė slypi tame, kad lytinėms ląstelėms susidaryti būtinas chromosomų skaičiaus sumažėjimas, kadangi apvaisinimo metu gametų branduoliai susilieja. Jei šis sumažėjimas neįvyktų, tada zigotoje (taigi ir visose dukterinio organizmo ląstelėse) chromosomų būtų dvigubai daugiau. Tačiau tai prieštarauja chromosomų skaičiaus pastovumo taisyklei. Dėl mejozės lytinės ląstelės yra haploidinės, o apvaisinimo metu zigotoje atsistato diploidinis chromosomų rinkinys (2 ir 3 pav.).

Ryžiai. 2.Gametogenezės schema: a — spermatogenezė; á - ovogenezė

Ryžiai. 3.Schema, iliustruojanti diploidinio chromosomų rinkinio palaikymo mechanizmą lytinio dauginimosi metu