Semnificația biologică a meiozei este: Care este semnificația biologică a meiozei?

Meioza sau diviziunea celulară de reducere este diviziunea nucleului unei celule eucariote cu o înjumătățire a numărului de cromozomi. Apare în două etape (stadii de reducere și de ecuație ale meiozei). Cu o scădere a numărului de cromozomi ca urmare a meiozei în ciclu de viață are loc o trecere de la faza diploidă la faza haploidă. Restaurarea ploidiei (tranziția de la faza haploidă la faza diploidă) are loc ca urmare a procesului sexual.

Meioza constă din 2 diviziuni consecutive cu o scurtă interfață între ele.

Profaza I - profaza primei diviziuni este foarte complexă și constă din 5 etape:

Leptoten sau leptonem - ambalarea cromozomilor, condensarea ADN-ului pentru a forma cromozomi sub formă de fire subțiri (cromozomii sunt scurtați).

Zigoten sau zigonem - are loc conjugarea - unirea cromozomilor omologi cu formarea unor structuri formate din doi cromozomi conectați, numiți tetrade sau bivalenți și compactarea ulterioară a acestora.

Pachyten sau pachynema - (cea mai lungă etapă) crossing over (crossover), schimb de secțiuni între cromozomi omologi; cromozomii omologi rămân legați între ei.

Diploten sau diplonemul - are loc decondensarea parțială a cromozomilor, în timp ce o parte a genomului poate funcționa, au loc procesele de transcripție (formarea ARN), translație (sinteza proteinelor); cromozomii omologi rămân legați între ei. La unele animale, cromozomii din ovocite în acest stadiu al profazei meiotice dobândesc forma caracteristică a cromozomului perie de lampă.

Diachineza - ADN-ul se condensează din nou la maximum, procesele sintetice se opresc, membrana nucleară se dizolvă; Centriolii diverg spre poli; cromozomii omologi rămân legați între ei.

Până la sfârșitul Profezei I, centriolii migrează către polii celulari, se formează filamentele fusului, membrana nucleară și nucleolii sunt distruse.

Metafaza I - cromozomii bivalenți se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei.

Anafaza I - microtubulii se contractă, bivalenții se divid și cromozomii se deplasează spre poli. Este important de remarcat faptul că, datorită conjugării cromozomilor în zigoten, cromozomi întregi, formați din două cromatide fiecare, diverg către poli, și nu cromatide individuale, ca în mitoză.

Telofaza I - cromozomii despirați și apare o înveliș nuclear.

A doua diviziune a meiozei urmează imediat după prima, fără o interfază pronunțată: nu există perioadă S, deoarece replicarea ADN-ului nu are loc înainte de a doua diviziune.

Profaza II - are loc condensarea cromozomilor, centrul celular se divide și produsele diviziunii sale diverg către polii nucleului, membrana nucleară este distrusă și se formează un fus de fisiune.

Metafaza II - cromozomii univalenți (formați fiecare din două cromatide) sunt situați la „ecuator” (la distanță egală de „polii” nucleului) în același plan, formând așa-numita placă de metafază.

Anafaza II - univalenții se divid și cromatidele se deplasează la poli.

Telofaza II - cromozomii despirați și apare o înveliș nuclear.

Ca rezultat, dintr-o celulă diploidă se formează patru celule haploide. În cazurile în care meioza este asociată cu gametogeneza (de exemplu, la animalele multicelulare), în timpul dezvoltării ouălor, prima și a doua diviziune a meiozei sunt puternic inegale. Ca rezultat, se formează un ou haploid și trei așa-numitele corpuri de reducere (derivați abortivi din prima și a doua diviziune).

Funcția reproductivă și semnificația biologică a meiozei

Funcția de reproducere a corpului se realizează în procesul de unire a doi gameți (celule sexuale) în timpul apariției și dezvoltării ulterioare din zigotul unui organism fiică - un ou fertilizat. Celulele părinte sexuale au un anumit set de cromozomi n. Se numește haploid. Zigotul, luând în sine aceste seturi, devine o celulă diploidă, adică. numarul de cromozomi de acolo este 2n: unul matern si unul patern. Semnificația biologică a meiozei ca diviziune celulară specială este că datorită acesteia se formează o celulă haploidă din celule diploide.

Definiție

Meioza în biologie este de obicei numită un tip de mitoză; Ca rezultat, celulele somatice diploide ale gonadelor sunt împărțite în 1n gameți. Când nucleul este fertilizat, are loc fuziunea gameților. Astfel, setul de cromozomi 2n este restaurat. Semnificația meiozei este de a asigura păstrarea setului de cromozomi și a cantității corespunzătoare de ADN inerente fiecărei specii de organisme vii.

Descriere

Meioza este un proces continuu. Se compune din 2 tipuri de diviziuni, succesiv succesiv: meioza I si meioza II. Fiecare dintre procese, la rândul său, constă din profază, metafază, anafază, telofază. Prima diviziune a meiozei, sau meioza I, înjumătăţeşte numărul de cromozomi, adică. apare fenomenul aşa-numitei diviziuni de reducere. Când are loc a doua etapă a meiozei, sau meioza II, haploiditatea celulelor nu este în pericol de a se modifica, se păstrează. Acest proces se numește împărțire ecuațională.

Toate celulele din stadiul de meioză poartă unele informații la nivel genetic.

Profaza meiozei I este etapa spiralizării treptate a cromatinei și formării cromozomilor. La sfârșitul acestei acțiuni foarte complexe, materialul genetic este prezent în forma sa originală - cromozomii 2n2.
Pe măsură ce începe metafaza, are loc și nivelul maxim de spiralizare. Materialul genetic încă nu se schimbă.
Anafaza meiozei este însoțită de reducere. Fiecare pereche de cromozomi părinte donează unul celulelor sale fiice. Materialul genetic se modifică în compoziție, deoarece numărul de cromozomi a devenit la jumătate mai mare: există 1n2 cromozomi la fiecare pol al celulei.
Telofaza este faza în care se formează nucleul și se separă citoplasmele. Sunt create celule fiice, sunt 2 dintre ele și fiecare are 2 cromatide. Acestea. setul de cromozomi din ele este haploid.
În continuare, se observă interkineza, un scurt răgaz între prima și a doua etapă a meiozei. Ambele celule fiice sunt gata să intre în a doua etapă a meiozei, care se desfășoară prin același mecanism ca și mitoza.

Semnificația biologică a meiozei constă, prin urmare, în faptul că, în a doua etapă, ca urmare mecanisme complexe Sunt deja formate 4 celule haploide - cromozomii 1n1. Adică, o celulă mamă diploidă dă viață a patru - fiecare are un set de cromozomi haploid. Într-una dintre fazele meiozei de gradul I, materialul genetic este recombinat, iar în a doua etapă, cromozomii și cromatidele se deplasează la diferiți poli ai celulei. Aceste mișcări sunt sursa variabilității și a diverselor combinații intraspecifice.

Rezultate

Asa de, semnificație biologică meioza este cu adevărat grozavă. În primul rând, trebuie remarcat ca etapa principală, principală a genezei gameților. Meioza asigură transferul informațiilor genetice ale speciilor de la un organism la altul, cu condiția ca acestea să se reproducă sexual. Meioza face posibilă apariția unor combinații intraspecifice, deoarece celulele fiice diferă nu numai de părinți, ci și unele de altele.

În plus, semnificația biologică a meiozei constă în asigurarea unei reduceri a numărului de cromozomi în momentul formării celulelor sexuale. Meioza asigură haploiditatea acestora; in momentul fecundarii in zigot se reface compozitia diploida a cromozomilor.

Meioză. Semnificația biologică a meiozei

Meioză este un tip special de diviziune celulară, a cărui apariție este asociată cu apariția reproducerii sexuale. În timpul reproducerii sexuale, doi părinți - tatăl și mama - dau naștere unui nou organism. În timpul fertilizării, nucleii celulelor germinale ale părinților fuzionează, ceea ce dublează numărul de cromozomi din zigot. În consecință, formarea celulelor germinale ar trebui să fie asociată cu o înjumătățire a numărului de cromozomi, dar în așa fel încât totalitatea materialului genetic să asigure continuitatea generațiilor. Alternarea regulată a replicării ADN-ului și, în consecință, a cromozomilor, mitozelor și meiozei asigură păstrarea unui cariotip specific speciei ca în dezvoltarea individuală- ontogeneză, și într-o serie de generații de organisme.

În timpul procesului de meioză, dintr-o celulă diploidă (2n = 46) se formează 4 celule haploide (n = 23). În plus, în meioză apar două tipuri de rearanjare a materialului genetic al cromozomilor, adică două tipuri de recombinare genetică: 1) distribuția independentă a cromozomilor omologi din cupluri diferite la stâlpii de diviziune; 2) crossing over - schimb de secțiuni între cromozomi omologi. Aceste procese oferă cel mai larg spectru variabilitatea ereditară, unicitatea genetică a indivizilor chiar și în rândul descendenților unei perechi de părinți.

Diviziunea meiotică la om nu are diferențe fundamentale față de meioza la alte eucariote. Este format din două diviziuni consecutive, între care nu există dublarea ADN-ului și, prin urmare, a cromozomilor.

Înainte de meioză, are loc în mod necesar interfaza, timp în care ADN-ul este replicat în perioada S. În consecință, în profaza primei diviziuni meiotice, cromozomii filamentoși emergenti constau din două cromatide. Fiecare dintre cele două diviziuni ale meiozei este formată din pro-, meta-, ana- și telofaza cu indici I sau II

Prima diviziune meiotică durează mult mai mult decât a doua. Cea mai lungă fază a primei diviziuni meiotice este profaza, deoarece în această fază au loc procese complexe, cum ar fi formarea de bivalenți din cromozomi omologi și încrucișarea.

Metafaza I - bivalenții se aliniază în planul ecuatorial în citoplasmă. Centromerii cromozomilor sunt localizați la ecuator, iar firele fusului sunt atașate de ei. Numărul de bivalenți aliniați corespunde setului haploid de cromozomi și pentru oameni este de 23.

Anafaza I - divergența cromozomilor omologi la polii opuși ai celulei. Fiecare cromozom este format din două cromatide surori.

Telofaza I. În această fază se formează doi nuclei fiice, fiecare dintre care conține un număr haploid de cromozomi egal cu 23. Fiecare cromozom este format din două cromatide surori.

Intervalul dintre două diviziuni meiotice ulterioare este foarte scurt. A doua diviziune meiotică începe aproape imediat. Urmează modelul mitozei: 23 de cromozomi, constând din cromatide surori pereche, conectate în regiuni centromerice, trec prin profază și metafază în fiecare dintre cei doi nuclei formați. În anafază, se separă, iar cromatidele surori ale fiecărui cromozom se deplasează la poli opuși, rezultând formarea a patru nuclei haploizi (Fig. 10).

Recombinarea materialului genetic în meioză are loc nu numai datorită procesului de încrucișare. În anafaza primei diviziuni meiotice, are loc o distribuție aleatorie a cromozomilor omologi din fiecare bivalent în raport cu polii celulari. Ea duce la un numar mare posibile combinații de cromozomi paterni și materni în gameți. Să ne uităm la procesul mai detaliat folosind un exemplu simplu.

Să analizăm distribuția primei și a doua perechi de cromozomi omologi în anafaza I. Se știe că în fiecare pereche de cromozomi omologi în timpul procesului de fertilizare, un cromozom provine din gametul tatălui, celălalt din gametul mamei. Să notăm cromozomii tatălui cu majuscule și cromozomii mamei cu litere mici. Astfel, A și a sunt prima pereche de cromozomi, B și b sunt a doua pereche. În profaza I se formează bivalenți. În metafaza I se aliniază în planul ecuatorial: A//a, B//b. În anafaza I, cromozomii omologi din bivalenți diverg către poli opuși: cromozomii A și B vor merge la un pol, adică. patern, iar celuilalt, a si b, i.e. maternă. Dar acest eveniment poate avea un rezultat diferit, când aranjarea cromozomilor în metafază la ecuator va fi diferită: A//a, b//B. Apoi cromozomii A și b vor merge la un pol, iar a și B vor merge la celălalt, adică. combinaţia de cromozomi de la poli va conţine unul patern şi unul matern. Prezența a două perechi de cromozomi omologi asigură, după cum vedem, formarea a patru tipuri de gameți, diferiți calitativ unul de celălalt în combinația de cromozomi paterni și materni. Oamenii au 23 de perechi de cromozomi. Diversitatea gameților este estimată la 223. Aceasta reprezintă aproximativ 10 milioane de variante ale diferitelor combinații de cromozomi paterni și materni din fiecare pereche de omologi. În timpul fertilizării, este aproape la fel de probabil ca oricare dintre spermatozoizi să întâlnească un ovul ovulat. Acest lucru crește numărul de genotipuri posibile ale copiilor (223.223). Frecvența recombinării genetice care rezultă din distribuția independentă a diferitelor perechi de omologi este mai mare decât frecvența recombinării rezultate din încrucișare.

Moștenirea trăsăturilor legate de sex. Cromozomii X și Y sunt omologi deoarece au regiuni omoloage comune în care sunt localizate genele alelice. Cu toate acestea, acești cromozomi, în ciuda omologiei locilor individuali, diferă ca morfologie. Pe lângă zonele comune, cromozomii X și Y au un set mare de gene în care diferă. Cromozomul X conține gene care nu sunt prezente pe cromozomul Y; la rândul său, cromozomul Y conține gene care nu sunt prezente pe cromozomul X. Astfel, bărbații au gene pe cromozomii lor sexuali care nu au o a doua alelă pe cromozomul omolog. În acest caz, trăsătura este determinată nu de o pereche de gene alelice, așa cum este de obicei cazul unei trăsături mendeliane, ci de o singură alelă. Această stare a genei se numește hemizigot (Fig. 15). Trăsăturile a căror dezvoltare este determinată de o alelă situată pe unul dintre cromozomii sexuali alternativi se numesc legate de sex. Se dezvoltă predominant la unul dintre cele două sexe. Aceste trăsături sunt moștenite diferit la bărbați și la femei.

Trăsăturile legate de cromozomul X pot fi fie recesive, fie dominante. Semne recesive - hemofilie, daltonism, atrofie nervul opticși miopatia Duchenne. Dominante sunt rahitismul, care nu poate fi tratat cu vitamina D, și smalțul închis la culoare.

Să luăm în considerare moștenirea legată de X folosind exemplul genei hemofiliei recesive. Un bărbat are cromozomi sexuali XY. Gena hemofiliei este localizată pe cromozomul X și nu are o alelă pe cromozomul Y, adică este în stare hemizigotă. Prin urmare, în ciuda faptului că trăsătura este recesivă, la bărbați se manifestă:

N - gena pentru coagularea normală a sângelui;

h - gena hemofiliei;

XhY - bărbat cu hemofilie;

XNY - bărbatul este sănătos.

Femeile au cromozomi sexuali XX. Trăsătura este determinată de o pereche de gene alelice, astfel încât hemofilia apare numai în stare homozigotă:

XNXN - femeia este sanatoasa;

XNXh - femeie heterozigotă (purtătoare a genei hemofiliei), sănătoasă;

XhXh este o femeie hemofilică.

Principalele caracteristici formale ale moștenirii recesive legate de X sunt următoarele. Bărbații sunt de obicei afectați. Toate fiicele lor fenotipic sănătoase sunt purtătoare heterozigote, deoarece primesc un cromozom X de la tatăl lor în timpul procesului de fertilizare:

Semnificația biologică a meiozei este că ______

Elizaveta slotina

Semnificația biologică a meiozei este menținerea unui număr constant de cromozomi în prezența procesului sexual. În plus, ca urmare a încrucișării, are loc recombinarea - apariția unor noi combinații de înclinații ereditare în cromozomi. Meioza oferă, de asemenea, variabilitate combinativă - apariția de noi combinații de înclinații ereditare în timpul fertilizării ulterioare.

Semnificația biologică a meiozei este

a) formarea gameţilor masculini şi feminini
b) formarea celulelor somatice
c)cresterea numarului de celule din organism

A. Semnificația biologică a meiozei este reducerea la jumătate a numărului de cromozomi și formarea gameților haploizi. Fuziunea celulelor haploide în timpul fertilizării restabilește setul diploid de cromozomi din zigot. Recombinarea genelor efectuată în meioză duce la variabilitate intraspecifică.
meioza - un fel deosebit diviziunea celulară, care are ca rezultat formarea gameților - celule sexuale cu un set haploid de cromozomi. Meioza este două diviziuni succesive în timpul gametogenezei. Ambele diviziuni ale meiozei includ aceleași faze ca și mitoza:
profaza,
metafaza,
anafaza,
telofaza.

Semnificația biologică a meiozei?

Semnificația biologică a meiozei constă nu numai în faptul că materialul genetic este păstrat în generația următoare, deoarece în timpul fecundației gameții haploizi se contopesc și setul diploid de cromozomi este restaurat. Dar și în faptul că genele se pot combina și forma noi combinații ca urmare a încrucișării - schimbul de secțiuni între cromozomi omologi, care are loc în timpul conjugării lor în profaza primei diviziuni.

În plus, divergența aleatorie a cromozomilor neomologi asigură o moștenire independentă, iar consecința este FORMAREA DE NOI COMBINAȚII DE GENE ȘI CROMOZOMI. Joacă foarte rol importantîn existenţa şi evoluţia speciei.

Julieta

Meioza este o diviziune celulară de reducere care are loc în timpul formării celulelor germinale, care trebuie să aibă un set haploid (unic) de cromozomi. Apoi, în timpul fertilizării, se formează un zigot cu un set dublu de cromozomi, dintre care jumătate sunt de la tată, jumătate de la mamă.

Dolfanika

Procesul de meioză reduce cromozomii, altfel generația următoare, când nucleii ovulului și spermatozoizilor se unesc, cromozomii s-ar înmulți la nesfârșit.

Semnificația biologică a meiozei este apariția variabilității ereditare.

Semnificația meiozei este cel mai bine reprezentată în tabele. Meioza apare la organismele care se reproduc sexual.

În natură, există mai multe moduri și tipuri de diviziune celulară. Unul dintre ele este un proces de divizare numit meioză. În acest articol veți afla cum are loc acest proces, caracteristicile sale și care este semnificația biologică a meiozei.

Fazele meiozei

Metoda de divizare, în urma căreia patru celule fiice cu un set de cromozomi înjumătățiți sunt formate dintr-o celulă mamă, se numește meioză.

Astfel, dacă o celulă somatică diploidă se divide, rezultă patru celule haploide.

Întregul proces se desfășoară continuu în două etape, între care practic nu există nicio interfază. Următorul tabel vă va ajuta să descrieți pe scurt întregul proces:

Fază	Descriere
*Prima divizie:*
Profaza 1	Nucleolii se dizolvă, membranele nucleare sunt distruse și se formează fusul.
Metafaza 1	Spiralizarea atinge valorile maxime, perechile de cromozomi sunt situate în partea ecuatorială a fusului.
Anafaza 1	Cromozomii omologi se deplasează la poli diferiți. Prin urmare, din fiecare pereche, unul ajunge în celula fiică.
Telofaza 1	Fusul este distrus, se formează nuclei, iar citoplasma este distribuită. Rezultatul sunt două celule care literalmente intră imediat într-un nou proces de diviziune prin mitoză.
*Divizia a doua:*
Profaza 2	Se formează cromozomi, care sunt localizați aleatoriu în citoplasma celulei. Se formează un nou fus de fisiune.
Metafaza 2	Cromozomii se deplasează spre ecuatorul fusului.
Anafaza 2	Cromatidele se separă și se deplasează la poli diferiți.
Telofaza 2	Rezultatul sunt patru celule haploide cu o cromatidă.

Orez. 1. Diagrama meiozei

Profaza 1 are loc în cinci etape, în timpul cărora se formează spiralele cromatinei și cromozomii bicromatidici. Se observă apropierea în perechi a cromozomilor omologi (conjugare), în timp ce în unele locuri se încrucișează și schimbă anumite secțiuni (încrucișare).

Orez. 2. Schema profezei 1

Semnificația biologică a meiozei

Procesul de împărțire a celulelor eucariote prin meioză joacă un rol important, în special în formarea celulelor sistemului reproducător - gameți. În timpul procesului de fertilizare, când gameții fuzionează, noul organism primește un set diploid de cromozomi și, prin urmare, păstrează caracteristicile cariotipului. Dacă nu ar exista meioză, atunci, ca urmare a reproducerii, numărul de cromozomi ar crește constant.

Orez. 3. Schema formării gameților

În plus, semnificația biologică a meiozei este:

TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta

formarea unor dispute între unii organisme vegetale, precum și ciuperci;
variabilitatea combinativă a organismelor, deoarece conjugarea produce noi seturi de informații genetice;
etapa fundamentală în formarea gameților;
transferul codului genetic la o nouă generație;
menținerea unui număr constant de cromozomi în timpul reproducerii;
celulele fiice nu sunt asemănătoare cu celulele mamă și surori.

Ce am învățat?

Meioza este un proces a cărui esență constă în reducerea numărului de cromozomi în timpul diviziunii celulare. Se desfășoară în două etape, fiecare dintre ele constând din patru faze. Ca rezultat al primei etape, obținem două celule cu un set haploid de cromozomi. A doua etapă urmează principiul diviziunii prin mitoză, rezultând patru celule cu un set haploid. Acest proces foarte important în formarea celulelor germinale care participă la fertilizare. Celulele rezultate - gameți cu un set haploid, atunci când sunt fuzionați, formează un zigot cu un set diploid, menținând astfel un număr constant de cromozomi. Particularitatea meiozei este că celulele fiice nu sunt similare cu celula mamă și au material genetic special.

Meioza este o metodă specială de diviziune celulară, care are ca rezultat o reducere (scădere) a numărului de cromozomi la jumătate. .Cu ajutorul meiozei, se formează sporii și celulele germinale - gameții. Ca urmare a reducerii setului de cromozomi, fiecare spor haploid și gamet primește câte un cromozom de la fiecare pereche de cromozomi prezentă într-o celulă diploidă dată. În timpul procesului ulterior de fertilizare (fuziunea gameților), organismul noii generații va primi din nou un set diploid de cromozomi, adică. Cariotipul organismelor unei anumite specii rămâne constant de-a lungul generațiilor. Astfel, cea mai importantă semnificație a meiozei este aceea de a asigura constanta cariotipului într-un număr de generații de organisme dintr-o anumită specie în timpul reproducerii sexuale.

În profaza meiozei I, nucleolii se dizolvă, învelișul nuclear se dezintegrează și începe formarea fusului. Cromatina se spiralizează pentru a forma cromozomi bicromatidici (într-o celulă diploidă - set 2n4c). Cromozomii omologi se reunesc în perechi, acest proces se numește conjugare cromozomală. În timpul conjugării, cromatidele cromozomilor omologi se intersectează în unele locuri. Între unele cromatide ale cromozomilor omologi poate avea loc un schimb de secțiuni corespunzătoare - încrucișare.

În metafaza I, perechile de cromozomi omologi sunt localizate în planul ecuatorial al celulei. În acest moment, spiralizarea cromozomilor atinge maximul.

În anafaza I, cromozomii omologi (și nu cromatidele surori, ca în mitoză) se îndepărtează unul de celălalt și sunt întinși de filamentele fusului către polii opuși ai celulei. În consecință, din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar unul va ajunge în celula fiică. Astfel, la sfârșitul anafazei I, setul de cromozomi și cromatide de la fiecare pol al celulei care se divide este \ti2c - a fost deja înjumătățit, dar cromozomii rămân încă bicromatizi.

În telofaza I, fusul este distrus, se formează doi nuclei și citoplasma este divizată. Se formează două celule fiice care conțin un set haploid de cromozomi, fiecare cromozom constând din două cromatide (\n2c).

Intervalul dintre meioza I și meioza II este foarte scurt. Interfaza II este practic absentă. În acest moment, replicarea ADN-ului nu are loc și cele două celule fiice intră rapid în a doua diviziune meiotică, care are loc ca mitoză.

În profaza II, au loc aceleași procese ca și în profaza mitozei: se formează cromozomi, sunt localizați aleatoriu în citoplasma celulei. Axul începe să se formeze.

În metafaza II, cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial.

În anafaza II, cromatidele surori ale fiecărui cromozom se separă și se deplasează la polii opuși ai celulei. La sfârșitul anafazei II, setul de cromozomi și cromatide de la fiecare pol este \ti\c.

În telofaza II se formează patru celule haploide, fiecare cromozom constând dintr-o cromatidă (lnlc).

Astfel, meioza constă din două diviziuni succesive ale nucleului și citoplasmei, înaintea cărora replicarea are loc o singură dată. Energia și substanțele necesare pentru ambele diviziuni ale meiozei sunt acumulate în faza I.

În profaza meiozei I, are loc încrucișarea, care duce la recombinarea materialului ereditar. În anafaza I, cromozomii omologi se dispersează aleatoriu în diferiți poli ai celulei; în anafaza II, același lucru se întâmplă cu cromatidele surori. Toate aceste procese determină variabilitatea combinativă a organismelor vii, care va fi discutată mai târziu.

Semnificația biologică a meiozei. La animale și la oameni, meioza duce la formarea de celule germinale haploide - gameți. În timpul procesului ulterior de fertilizare (fuziunea gameților), organismul noii generații primește un set diploid de cromozomi, ceea ce înseamnă că păstrează cariotipul inerent acestui tip de organism. Prin urmare, meioza împiedică creșterea numărului de cromozomi în timpul reproducerii sexuale. Fără un astfel de mecanism de divizare, seturile de cromozomi s-ar dubla cu fiecare generație ulterioară.

La plante, ciuperci și unii protisti, sporii se formează prin meioză. Procesele care au loc în timpul meiozei servesc ca bază pentru variabilitatea combinativă a organismelor.

Datorită meiozei, se menține un număr cert și constant de cromozomi în toate generațiile oricărei specii de plante, animale și ciuperci. O altă semnificație importantă a meiozei este aceea de a asigura o diversitate extremă în compoziția genetică a gameților, atât ca urmare a încrucișării, cât și ca urmare a diferitelor combinații de cromozomi paterni și materni în timpul divergenței lor independente în anafaza I a meiozei, ceea ce asigură apariția. de descendenți diversi și de calitate diferită în timpul reproducerii sexuale a organismelor.

Esența meiozei este că fiecare celula sexuală primește un singur set haploid de cromozomi. Cu toate acestea, meioza este o etapă în care sunt create noi combinații de gene prin combinarea diferiților cromozomi materni și paterni. Recombinarea înclinațiilor ereditare are loc și ca urmare a schimbului de secțiuni între cromozomi omologi care are loc în meioză. Meioza include două diviziuni succesive care se succed aproape fără întrerupere. Ca și în cazul mitozei, fiecare diviziune meiotică are patru etape: profază, metafază, anafază și telofază. A doua diviziune meiotică - esența perioadei de maturare este aceea că în celulele germinale, prin dubla diviziune meiotică, numărul de cromozomi se reduce la jumătate, iar cantitatea de ADN se micșorează de patru ori. Semnificația biologică a celei de-a doua diviziuni meiotice este că cantitatea de ADN este adusă în conformitate cu setul de cromozomi. La bărbați, toate cele patru celule haploide formate ca urmare a meiozei sunt ulterior transformate în gameți - spermatozoizi. La femele, din cauza meiozei neuniforme, o singură celulă produce un ou viabil. Celelalte trei celule fiice sunt mult mai mici; se transformă în așa-numitele corpuri de ghidare, sau reducătoare, care mor în curând. Semnificația biologică a formării unui singur ou și a morții a trei corpuri direcționale cu drepturi depline (din punct de vedere genetic) se datorează necesității de a păstra toate cele de rezervă într-o singură celulă. nutrienți, pentru dezvoltarea viitorului embrion.

Teoria celulei.

O celulă este o unitate elementară de structură, funcționare și dezvoltare a organismelor vii. Există forme de viață necelulare - viruși, dar își manifestă proprietățile numai în celulele organismelor vii. Formele celulare sunt împărțite în procariote și eucariote.

Descoperirea celulei îi aparține omului de știință englez R. Hooke, care, uitându-se la o secțiune subțire de plută la microscop, a văzut structuri asemănătoare unui fagure și le-a numit celule. Mai târziu, organisme unicelulare au fost studiate de omul de știință olandez Antonie van Leeuwenhoek. Teoria celulară a fost formulată de oamenii de știință germani M. Schleiden și T. Schwann în 1839. Teoria celulară modernă a fost completată semnificativ de R. Birzhev și colab.

Prevederi de bază ale moderne teoria celulei:

celula este unitatea de bază de structură, funcționare și dezvoltare a tuturor organismelor vii, cea mai mică unitate vie capabilă de autoreproducere, autoreglare și auto-reînnoire;

celulele tuturor organismelor unicelulare și multicelulare sunt similare (omolog) ca structură, compoziție chimică, manifestări de bază ale activității vitale și ale metabolismului;

Reproducerea celulară are loc prin diviziunea celulară, fiecare celulă nouă se formează ca urmare a diviziunii celulei originale (mamă);

în complex organisme pluricelulare celulele sunt specializate în funcțiile pe care le îndeplinesc și formează țesuturi; țesuturile constau din organe care sunt strâns interconectate și supuse reglementării nervoase și umorale.

Aceste prevederi dovedesc unitatea de origine a tuturor organismelor vii, unitatea întregii lumi organice. Datorită teoriei celulare, a devenit clar că celula este cea mai importantă componentă a tuturor organismelor vii.

O celulă este cea mai mică unitate a unui organism, limita de divizibilitate a acestuia, înzestrată cu viață și cu toate caracteristicile de bază ale organismului. Ca sistem de viață elementar, el stă la baza structurii și dezvoltării tuturor organismelor vii. La nivel celular apar proprietăți ale vieții precum capacitatea de a metaboliza substanțe și energie, autoreglare, reproducere, creștere și dezvoltare și iritabilitate.

50. Modele de moştenire stabilite de G. Mendel .

Legile moștenirii au fost formulate în 1865 de Gregory Mendel. În experimentele sale, a încrucișat diferite soiuri de mazăre.

Prima și a doua lege a lui Mendel se bazează pe încrucișări monohibride, iar a treia - pe încrucișări di și polihibride. Încrucișarea monohibridă implică o pereche de trăsături alternative, încrucișarea dihibridă implică două perechi, iar încrucișarea polihibridă implică mai mult de două. Succesul lui Mendel se datorează particularităților metodei hibridologice utilizate:

Analiza începe cu încrucișarea liniilor pure: indivizi homozigoți.

Sunt analizate caracteristici alternative separate care se exclud reciproc.

Contabilitatea cantitativă corectă a descendenților cu diferite combinații de trăsături

Moștenirea trăsăturilor analizate poate fi urmărită de-a lungul unui număr de generații.

Prima lege a lui Mendel: „Legea uniformității hibrizilor din prima generație”

La încrucișarea indivizilor homozigoți analizați pentru o pereche de trăsături alternative, hibrizii din prima generație prezintă doar trăsături dominante și se observă uniformitate în fenotip și genotip.

În experimentele sale, Mendel a încrucișat linii pure de plante de mazăre cu semințe galbene (AA) și verzi (aa). S-a dovedit că toți descendenții din prima generație sunt identici ca genotip (heterozigot) și fenotip (galben).

A doua lege a lui Mendel: „Legea divizării”

La încrucișarea hibrizilor heterozigoți din prima generație, analizați după o pereche de caractere alternative, la hibrizii din a doua generație se observă un clivaj 3:1 în fenotip și 1:2:1 în genotip.

În experimentele sale, Mendel a încrucișat hibrizii (Aa) obținuți în primul experiment între ei. S-a dovedit că în a doua generație a reapărut trăsătura recesivă suprimată. Datele din acest experiment indică divizarea trăsătură recesivă: nu se pierde, ci apare din nou în generația următoare.

A treia lege a lui Mendel: „Legea combinației independente de caracteristici”

La încrucișarea organismelor homozigote analizate pentru două sau mai multe perechi de trăsături alternative, la hibrizii din a 3-a generație (obținute prin încrucișarea hibrizilor din a 2-a generație) se observă o combinație independentă de trăsături și genele corespunzătoare ale diferitelor perechi alelice.

Pentru a studia modelul de moștenire al plantelor care diferă într-o pereche de caractere alternative, Mendel a folosit încrucișarea monohibridă. În continuare, a trecut la experimente privind încrucișarea plantelor care diferă în două perechi de trăsături alternative: încrucișarea dihibridă, în care a folosit plante de mazăre homozigote care diferă ca culoare și forma semințelor. Ca urmare a încrucișării netede (B) și galbene (A) cu șifonate (c) și verzi (a), în prima generație toate plantele au avut semințe galbene netede. Astfel, legea uniformității primei generații se manifestă nu numai în încrucișarea mono, ci și în polihibridă, dacă indivizii părinte sunt homozigoți.

În timpul fecundației, se formează un zigot diploid datorită fuziunii diferitelor tipuri de gameți. Pentru a facilita calculul variantelor combinației lor, geneticianul englez Bennett a propus o intrare în grilă - un tabel cu numărul de rânduri și coloane în funcție de numărul de tipuri de gameți formați prin încrucișarea indivizilor. Cruce de analiză

Deoarece indivizii cu o trăsătură dominantă în fenotip pot avea genotipuri diferite (Aa și AA), Mendel a propus încrucișarea acestui organism cu un homozigot recesiv.

Semnificația biologică a meiozei:

Caracteristicile celulelor germinale animale

Gameti - celule foarte diferențiate. Sunt concepute pentru a reproduce organismele vii.

Principalele diferențe dintre gameți și celulele somatice:

1. Celulele germinale mature au un set haploid de cromozomi. celulele somatice au un set diploid. De exemplu, celulele somatice umane conțin 46 de cromozomi. gameții maturi au 23 de cromozomi.

2. În celulele germinale raportul nuclear-citoplasmatic este modificat. La gameții feminini, volumul citoplasmei este de multe ori mai mare decât volumul nucleului. în celulele masculine există un model opus.

3. Gameții au un metabolism special. la celulele germinale mature procesele de asimilare si disimilare sunt incetinite.

4. Gameții sunt diferiți unul de celălalt și aceste diferențe se datorează mecanismelor meiozei.

Gametogeneza

Spermatogeneza- dezvoltarea celulelor reproducătoare masculine. celulele diploide ale tubilor contorți ai testiculelor se transformă în spermatozoizi haploizi (Fig. 1). Spermatogeneza cuprinde 4 perioade: reproducere, creștere, maturare, formare.

1. Reproducere . Materialul de plecare pentru dezvoltarea spermei este spermatogonie. celulele au formă rotundă cu un nucleu mare, bine colorat. conţine un set diploid de cromozomi. Spermatogoniile se reproduc rapid prin diviziune mitotică.

2. Creștere . Forma de spermatogonie spermatocite de ordinul întâi.

3. Maturarea. În zona de maturare apar două diviziuni meiotice. Celulele după prima diviziune de maturare sunt numite spermatocite de ordinul doi . Apoi urmează a doua diviziune a maturizării. numărul diploid al cromozomilor se reduce la numărul haploid. este format din 2 spermatide . În consecință, dintr-un spermatocit diploid de ordinul întâi se formează 4 spermatide haploide.

4. Formarea. Spermatidele se transformă treptat în spermatozoizii maturi . La bărbați, eliberarea spermatozoizilor în cavitatea tubilor seminiferi începe după pubertate. Continuă până când activitatea gonadelor se diminuează.

Oogeneza- dezvoltarea celulelor reproducătoare feminine. celulele ovariene - oogonia - se transformă în ouă (Fig. 2).

Oogeneza include trei perioade: reproducere, creștere și maturare.

1. Reproducere Oogonia, ca și spermatogonia, apare prin mitoză.

2. Creștere . În timpul creșterii, oogoniile se transformă în ovocite de ordinul întâi.

Orez. 2. Spermatogeneza si oogeneza (scheme).

3. Maturarea. ca și în spermatogeneză, se succed două diviziuni meiotice. După prima diviziune, se formează două celule, diferite ca mărime. Una mare - ovocit de ordinul doi iar cel mai mic - primul corp direcțional (polar). Ca rezultat al celei de-a doua diviziuni, dintr-un ovocit de ordinul doi se formează și două celule de dimensiuni inegale. Mare - ovul matur si mic - al doilea corp de direcție. Astfel, dintr-un ovocit diploid de ordinul întâi se formează patru celule haploide. Un ou matur și trei corpi polari. Acest proces are loc în trompele uterine.

Meioză

Meioză - proces biologic în timpul maturării celulelor germinale. Meioză include primulȘi a doua diviziune meiotică .

Prima diviziune meiotică (reducere). Prima diviziune este precedată de interfaza. În el are loc sinteza ADN-ului. Cu toate acestea, profaza I a diviziunii meiotice este diferită de profaza mitozei. Se compune din cinci etape: leptoten, zigoten, pachiten, diploten și diakineză.

În leptonem, nucleul se mărește și în el se dezvăluie cromozomi filamentoși, slab spiralați.

În zigonem, are loc unirea perechi a cromozomilor omologi, în care centromerii și brațele se apropie cu precizie unul de celălalt (fenomenul de conjugare).

În pahinem are loc spiralizarea progresivă a cromozomilor și aceștia sunt combinați în perechi - bivalenți. În cromozomi, cromatidele sunt identificate, rezultând formarea de tetrade. În acest caz, are loc un schimb de secțiuni cromozomiale - încrucișare.

Diplonemul este începutul repulsiei cromozomilor omologi. Divergența începe în regiunea centromerului, dar legătura rămâne la locurile de trecere.

În diakineză, apare o nouă divergență a cromozomilor, care, totuși, rămân conectați în bivalenți prin secțiunile lor terminale. Ca urmare, apar forme de inele caracteristice. Membrana nucleară se dizolvă.

ÎN anafaza I cromozomii omologi din fiecare pereche, mai degrabă decât cromatide, diverg către polii celulei. In aceea diferenta fundamentala dintr-un stadiu similar de mitoză.

Telofaza I. Are loc formarea a două celule cu un set haploid de cromozomi (de exemplu, o persoană are 23 de cromozomi). totuși, cantitatea de ADN este menținută egală cu setul diploid.

A doua diviziune meiotică (ecuațională). Mai întâi este o scurtă interfază. nu există în ea sinteza ADN. Aceasta este urmată de profaza II și metafaza II. În anafaza II, nu cromozomii omologi se separă, ci doar cromatidele lor. Prin urmare, celulele fiice rămân haploide. ADN-ul din gameți este jumătate față de cel din celulele somatice.

Semnificația biologică a meiozei:

Meioză- Aceasta este o metodă specială de diviziune celulară, în urma căreia numărul de cromozomi este redus la jumătate. A fost descris pentru prima dată de W. Flemming în 1882 la animale și de E. Sgrasburger în 1888 la plante. Cu ajutorul meiozei, se formează spori și celule germinale - gameți. Ca urmare a reducerii setului de cromozomi, fiecare spor haploid și gamet primește câte un cromozom de la fiecare pereche de cromozomi prezentă într-o celulă diploidă dată. În timpul procesului ulterior de fertilizare (fuziunea gameților), organismul noii generații va primi din nou un set diploid de cromozomi, adică. Cariotipul organismelor unei anumite specii rămâne constant de-a lungul generațiilor. Astfel, cea mai importantă semnificație a meiozei este aceea de a asigura constanta cariotipului într-un număr de generații de organisme dintr-o anumită specie în timpul reproducerii sexuale.

Meioza implică două divizii care se succed rapid. Înainte de debutul meiozei, fiecare cromozom este replicat (dublat în perioada S a interfazei). De ceva timp, cele două copii rezultate rămân conectate între ele prin centromer. Prin urmare, fiecare nucleu în care începe meioza conține echivalentul a patru seturi de cromozomi omologi (4c).

A doua diviziune a meiozei urmează aproape imediat după prima, iar sinteza ADN-ului nu are loc în intervalul dintre ele (adică, de fapt, nu există nicio interfază între prima și a doua diviziune).

Prima diviziune meiotică (reducere) duce la formarea celulelor haploide (n) din celule diploide (2n). Începe cu profazaeu, în care, ca și în mitoză, se realizează ambalarea materialului ereditar (spiralizarea cromozomilor). În același timp, cromozomii omologi (pereche) vin împreună cu secțiunile lor identice - conjugare(un eveniment care nu se observă în mitoză). Ca rezultat al conjugării, se formează perechi de cromozomi - bivalente. Fiecare cromozom, care intră în meioză, după cum sa menționat mai sus, are un conținut dublu de material ereditar și este format din două cromatide, deci bivalentul este format din 4 fire. Când cromozomii sunt într-o stare conjugată, spiralarea lor continuă. În acest caz, cromatidele individuale ale cromozomilor omologi se împletesc și se încrucișează. Ulterior, cromozomii omologi sunt oarecum respinși unul de celălalt. Ca urmare, în locurile în care cromatidele sunt împletite, pot apărea rupturi de cromatide și, ca urmare, în procesul de reunire a rupurilor cromatidelor, cromozomii omologi fac schimb de secțiuni corespunzătoare. Ca rezultat, cromozomul care a venit la la un organism dat de la tată, include o secțiune a cromozomului matern și invers. Încrucișarea cromozomilor omologi, însoțită de schimbul de secțiuni corespunzătoare între cromatidele lor, se numește trecere peste. După trecere, cromozomii deja modificați diverg ulterior, adică cu o combinație diferită de gene. Fiind un proces natural, încrucișarea duce de fiecare dată la schimbul de secțiuni de diferite dimensiuni și asigură astfel recombinarea eficientă a materialului cromozomial din gameți.

Semnificația biologică a încrucișării extrem de ridicat, deoarece recombinarea genetică permite crearea de noi combinații de gene inexistente anterior și crește supraviețuirea organismelor în procesul de evoluție.

ÎN metafazaeu Formarea fusului de fisiune este finalizată. Firele sale sunt atașate de cinetocorii cromozomilor, uniți în bivalenți. Ca urmare, firele asociate cu cinetocorii cromozomilor omologi stabilesc bivalenți în planul ecuatorial al fusului.

ÎN anafaza I cromozomii omologi se separă unul de altul și se deplasează la polii celulei. În acest caz, un set haploid de cromozomi merge la fiecare pol (fiecare cromozom este format din două cromatide).

ÎN telofaza I La polii fusului se asambleaza un singur set de cromozomi, haploid, in care fiecare tip de cromozom nu mai este reprezentat de o pereche, ci de un singur cromozom, format din doua cromatide. În telofaza I de scurtă durată, învelișul nuclear este restaurat, după care celula mamă se împarte în două celule fiice.

Astfel, formarea de bivalenți în timpul conjugării cromozomilor omologi în profaza I a meiozei creează condiții pentru reducerea ulterioară a numărului de cromozomi. Formarea unui set haploid în gameți este asigurată de divergența în anafaza I nu a cromatidelor, ca în mitoză, ci a cromozomilor omologi, care anterior erau uniți în bivalenți.

După Telofaza I Diviziunea este urmată de o scurtă interfază, în care ADN-ul nu este sintetizat, iar celulele trec la următoarea diviziune, care este similară mitozei normale. ProfazaII de scurtă durată. Nucleolii și membrana nucleară sunt distruse, iar cromozomii sunt scurtați și îngroșați. Centriolii, dacă sunt prezenți, se deplasează la polii opuși ai celulei și apar filamentele fusului. ÎN metafaza II cromozomii se aliniază în planul ecuatorial. ÎN anafaza II Ca urmare a mișcării firelor fusului, cromozomii sunt împărțiți în cromatide, deoarece conexiunile lor în regiunea centromerului sunt distruse. Fiecare cromatidă devine un cromozom independent. Cu ajutorul firelor fusului, cromozomii sunt întinși spre polii celulei. Telofaza II caracterizată prin dispariția filamentelor fusiforme, separarea nucleelor și citokineza, culminând cu formarea a patru celule haploide din două celule haploide. În general, după meioză (I și II), o celulă diploidă produce 4 celule cu un set haploid de cromozomi.

Diviziunea de reducere este, în esență, un mecanism care împiedică creșterea continuă a numărului de cromozomi în timpul fuziunii gameților; fără ea, în timpul reproducerii sexuale, numărul de cromozomi s-ar dubla în fiecare nouă generație. Cu alte cuvinte, Datorită meiozei, se menține un număr cert și constant de cromozomiîn toate generațiile oricărei specii de plante, animale și ciuperci. O altă semnificație importantă a meiozei este aceea de a asigura o diversitate extremă în compoziția genetică a gameților, atât ca urmare a încrucișării, cât și ca urmare a diferitelor combinații de cromozomi paterni și materni în timpul divergenței lor independente în anafaza I a meiozei, ceea ce asigură apariția. de descendenți diversi și de calitate diferită în timpul reproducerii sexuale a organismelor.