Ląstelių dalijimasis yra dauginimosi mechanizmas, kuriuo gyvi organizmai auga, vystosi ir susilaukia palikuonių. Pasibaigus mitozei, viena ląstelė dalijasi į dvi dukterines ląsteles. Pirminė ląstelė, patirianti mejozę, gamina keturias dukterines ląsteles.

Nors mitozė pasireiškia ir prokariotiniuose, ir eukariotuose, mejozė pasireiškia gyvūnams, augalams ir grybams.

Dukterinės ląstelės mitozėje

Mitozė yra ląstelių ciklo stadija, apimanti chromosomų dalijimąsi ir atskyrimą. Dalijimosi procesas baigiasi citokineze, kai dalijasi ir susidaro dvi skirtingos dukterinės ląstelės. Prieš mitozę ląstelė ruošiasi dalytis, replikuodamasi DNR, padidindama jos masę ir kiekį. Mitozė apima kelias fazes: profazę, metafazę, anafazę ir telofazę. Šių fazių metu chromosomos atsiskiria, pereina į priešingus ląstelės polius ir įsijungia į naujai susiformavusius branduolius. Pasibaigus dalijimosi procesui, pasikartojančios chromosomos po lygiai paskirstomos tarp dviejų ląstelių. Šios dukterinės ląstelės yra genetiškai identiškos, turi vienodą chromosomų skaičių ir tipą.

Somatinės ląstelės yra ląstelių, kurios dalijasi per mitozę, pavyzdžiai. Tai apima viską, išskyrus lytines ląsteles.

Vėžio ląstelės, besidalijančios per mitozę, gali gaminti tris ar daugiau dukterinių ląstelių. Šios ląstelės turi per daug arba nepakankamai chromosomų dėl netaisyklingo dalijimosi.

Dukterinės ląstelės mejozėje

Organizmuose, galinčiuose , dukterinės ląstelės gaminamos mejozės būdu. Mejozė yra procesas, susidedantis iš dviejų etapų, kurie gamina. Dalijantis ląstelė du kartus pereina profazę, metafazę, anafazę ir telofazę. Pasibaigus mejozei ir citokinezei, iš vienos diploidinės ląstelės susidaro keturi. Šios haploidinės dukterinės ląstelės turi pusę motininės ląstelės chromosomų skaičiaus ir nėra genetiškai identiškos jai. Lytinio dauginimosi metu haploidinės gametos susijungia ir tampa diploidine zigota. Zigota toliau dalijasi mitozės būdu ir išsivysto į visiškai funkcionuojantį organizmą.

Dukterinės ląstelės ir chromosomų judėjimas

Kaip vaikai užbaigia padalijimą atitinkamu skaičiumi? Atsakymas į šį klausimą susijęs su veleno struktūra, kurią sudaro mikrotubulai ir baltymai, kurie manipuliuoja chromosomomis ląstelių dalijimosi metu. Verpstės skaidulos prisitvirtina prie replikuotų chromosomų, prireikus jas perkeldamos ir atskirdamos.

Mitozinės ir mejotinės verpstės perkelia chromosomas į priešingus ląstelių polius, užtikrindamos, kad kiekviena dukterinė ląstelė gautų reikiamą skaičių chromosomų. Suklis taip pat nustato metafazės plokštės vietą, plokštumą, kurioje ląstelė galiausiai dalijasi.

Dukterinės ląstelės ir citokinezė

Paskutinis ląstelių dalijimosi etapas vyksta citokinezėje. Šis procesas prasideda anafazės metu ir baigiasi po telofazės. Citokinezės metu besidalijanti ląstelė, naudojant verpstę, yra padalinama į dvi dukterines ląsteles. Verpstės išdėstymas ląstelių dalijimosi metu nustato svarbią struktūrą, vadinamą susitraukimo žiedu. Susitraukiantis žiedas susidaro iš gijų, aktino baltymų ir mikrotubulių, įskaitant motorinį baltymą mioziną. Miozinas suspaudžia aktino gijų žiedą, sudarydamas gilų griovelį, vadinamą skilimo grioveliu. Susitraukiančiam žiedui ir toliau susitraukdamas, jis padalija citoplazmą ir padalija ląstelę į dvi dalis išilgai skilimo griovelio.

Citokinezės procesas skiriasi. Augalų ląstelėse nėra astrų, žvaigždės formos mikrovamzdelių, padedančių nustatyti skilimo griovelį. Tiesą sakant, augalų ląstelių citokinezėje nesusidaro komisūrinis griovelis. Vietoj to, dukterinės ląstelės yra atskirtos ląstelių plokštele, kurią sudaro pūslelės, išsiskiriančios iš seserinių chromatidinių organelių, kurios atsiranda mitozės anafazėje ir II mejozės anafazėje. Dukterinės chromosomos išsivysto iš viengrandžių chromosomų replikacijos ląstelės ciklo sintezės fazės (S fazės) metu.

Vienagrandės chromosomos tampa dvigrandėmis chromosomomis, kurios laikomos kartu regione, vadinamame . Dvigubos chromosomos yra žinomos kaip seserinės chromosomos. Seserinės chromatidės ilgainiui atsiskiria ir pasiskirsto tarp naujai suformuotų dukterinių ląstelių. Kiekviena atskira chromatidė yra žinoma kaip dukterinė chromosoma.

Lytinis gyvūnų, augalų ir grybų dauginimasis siejamas su specializuotų lytinių ląstelių – gametų, kurios susilieja apvaisinimo metu, sujungdamos savo branduolius, susidarymu. Natūralu, kad šiuo atveju zigotoje yra dvigubai daugiau chromosomų nei kiekvienoje gametoje. Viso organizmo ląstelės, išaugusios iš zigotos, turės tą patį dvigubą chromosomų rinkinį. Iš tiesų, neseksualinės, somatinės (iš graikų kalbos „soma“ - kūnas), daugumos daugialąsčių organizmų ląstelės turi dvigubą, diploidinį (2n) chromosomų rinkinį, kur kiekviena chromosoma turi suporuotą, homologinę chromosomą. Gametos turi vieną haploidinį (n) chromosomų rinkinį, kuriame visos chromosomos yra unikalios ir neturi homologinių porų. Ypatingas ląstelių dalijimosi tipas, dėl kurio susidaro lytinės ląstelės, vadinamas mejoze (30 pav.). Skirtingai nuo mitozės, kai išlaikomas dukterinių ląstelių gaunamų chromosomų skaičius, mejozės atveju chromosomų skaičius dukterinėse ląstelėse sumažėja perpus.

Ryžiai. 30. Mejozės schema

Mejozės procesas susideda iš dviejų vienas po kito einančių ląstelių dalijimosi – mejozė I (pirmasis dalijimasis) ir mejozė II (antrasis dalijimasis). DNR ir chromosomų dubliavimasis vyksta tik prieš I mejozę.

Dėl pirmojo mejozės dalijimosi, vadinamo redukcija, susidaro ląstelės, kurių chromosomų skaičius sumažėja perpus. Po antrojo dalijimosi susidaro subrendusios lytinės ląstelės.

Mejozės fazės. I mejozės fazės metu dvigubos chromosomos aiškiai matomos šviesos mikroskopu. Kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, kurios yra sujungtos vienu centromeru. Spiralizacijos proceso metu dvigubos chromosomos sutrumpėja. Homologinės chromosomos yra glaudžiai susijusios viena su kita išilgai (chromatidinės į chromatidę) arba, kaip sakoma, konjuguotos. Šiuo atveju chromatidės dažnai susikerta arba susisuka viena aplink kitą. Tada homologinės chromosomos pradeda stumtis viena nuo kitos. Vietose, kur chromatidės susikerta, atsiranda skersiniai lūžiai ir chromatidės apsikeičia pjūviais. Šis reiškinys vadinamas chromosomų kirtimu (31 pav.). Tuo pačiu metu, kaip ir mitozėje, suyra branduolio membrana, nyksta branduolys, susidaro verpstės siūlai. Skirtumas tarp I mejozės fazės ir mitozės fazės yra homologinių chromosomų konjugacija ir abipusis sekcijų pasikeitimas chromosomų kryžminimo proceso metu.

Ryžiai. 31. Chromosomų kirtimas esant mejozei

Būdingas I metafazės bruožas yra homologinių chromosomų, esančių poromis, išsidėstymas pusiaujo plokštumoje. Po to seka I anafazė, kurios metu ištisos homologinės chromosomos (kiekviena susideda iš dviejų chromatidžių) persikelia į priešingus ląstelės polius. (Atkreipkite dėmesį, kad mitozės metu chromatidės išsiskyrė link dalijimosi polių.) Šioje mejozės stadijoje labai svarbu pabrėžti vieną chromosomų divergencijos požymį: kiekvienos poros homologinės chromosomos išsiskiria atsitiktinai, nepriklausomai nuo kitų porų chromosomų. Kiekvienas polius turi perpus mažiau chromosomų, nei buvo ląstelėje dalijimosi pradžioje. Tada ateina I telofazė, kurios metu susidaro dvi ląstelės, kurių chromosomų skaičius sumažėja perpus.

Tarpfazė trumpa, nes nevyksta DNR sintezė. Po to seka antrasis mejozinis dalijimasis (II mejozė). Nuo mitozės ji skiriasi tik tuo, kad II metafazės chromosomų skaičius yra perpus mažesnis nei tame pačiame organizme esančių chromosomų skaičius mitozės metafazėje. Kadangi kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, II metafazėje chromosomų centromerai dalijasi, o chromatidės nukrypsta į polius, kurie tampa dukterinėmis chromosomomis. Tik dabar prasideda tikroji tarpfazė. Iš kiekvienos pradinės ląstelės atsiranda keturios ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu.

Lytinių ląstelių įvairovė. Panagrinėkime 3 porų chromosomų turinčios ląstelės mejozę (2n=6). Po dviejų mejozinių dalijimų susidaro 4 ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu (n=3). Kadangi kiekvienos poros chromosomos išsisklaido į dukterines ląsteles nepriklausomai nuo kitų porų chromosomų, vienodai tikėtinas aštuonių tipų gametų su skirtingais chromosomų deriniais, esančiomis motininėje ląstelėje, susidarymas.

Dar didesnę gametų įvairovę suteikia homologinių chromosomų konjugacija ir kryžminimasis mejozės profazėje.

Biologinė mejozės reikšmė. Jei mejozės proceso metu chromosomų skaičius nesumažėtų, tai kiekvienoje paskesnėje kartoje, susiliejus kiaušinėlio ir spermos branduoliams, chromosomų skaičius didėtų neribotą laiką. Mejozės dėka subrendusios lytinės ląstelės gauna haploidinį (n) skaičių chromosomų, tačiau apvaisinant atstatomas šiai rūšiai būdingas diploidinis (2n) skaičius. Mejozės metu homologinės chromosomos patenka į skirtingas lytines ląsteles, o apvaisinimo metu atkuriamas homologinių chromosomų poravimas. Vadinasi, kiekvienai rūšiai užtikrinamas visas diploidinis chromosomų rinkinys ir pastovus DNR kiekis.

Mejozės metu vykstantis chromosomų kryžminimas, keitimasis pjūviais, taip pat nepriklausomas kiekvienos homologinių chromosomų poros skirtumas lemia paveldimo bruožo perdavimo iš tėvų palikuonims modelius. Iš kiekvienos dviejų homologinių chromosomų poros (motinos ir tėvo), kurios buvo diploidinių organizmų chromosomų rinkinio dalis, kiaušialąstės arba spermos haploidiniame rinkinyje yra tik viena chromosoma. Tai gali būti:

1. tėvo chromosoma;
2. motinos chromosoma;
3. tėvo su motinos sritimi;
4. motinos su tėvo sklypu.

Šie procesai, kai atsiranda daug kokybiškai skirtingų lytinių ląstelių, prisideda prie paveldimo kintamumo.

Kai kuriais atvejais dėl mejozės proceso sutrikimo, nesant homologinių chromosomų disjunkcijos, lytinės ląstelės gali neturėti homologinės chromosomos arba, atvirkščiai, turėti abi homologines chromosomas. Tai sukelia rimtus organizmo vystymosi sutrikimus arba jo mirtį.

1. Palyginkite mitozę ir mejozę, pabrėžkite panašumus ir skirtumus.
2. Apibūdinkite sąvokas: mejozė, diploidinis chromosomų rinkinys, haploidinis chromosomų rinkinys, konjugacija.
3. Kokia yra nepriklausomos homologinių chromosomų segregacijos reikšmė pirmame mejozės dalijimosi metu?
4. Kokia yra mejozės biologinė reikšmė?

Prisiminkite iš savo zoologijos kurso, kaip vyksta gyvūnų apvaisinimas.

1. Kokiais atvejais pasireiškia mejozė?

Atsakymas. Gyvūnų lytinės ląstelės susidaro dėl specialaus dalijimosi tipo, kai chromosomų skaičius naujai suformuotose ląstelėse yra perpus mažesnis nei pradinėje motininėje ląstelėje. Taigi iš diploidinės ląstelės susidaro haploidinės ląstelės. Tai būtina norint išlaikyti pastovų organizmų chromosomų rinkinį lytinio dauginimosi metu. Šis ląstelių dalijimosi tipas vadinamas mejoze. Mejozė (iš graikų meiosis – redukcija) – redukcinis padalijimas, kurio metu ląstelės chromosomų rinkinys sumažėja perpus. Mejozei būdingi tie patys etapai kaip ir mitozei, tačiau procesas susideda iš dviejų vienas po kito einančių padalijimų – I ir II mejozės. Dėl to susidaro ne dvi, o keturios ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu.

2. Kuris chromosomų rinkinys vadinamas diploidiniu?

Atsakymas. Diploidinis chromosomų rinkinys - (kiti pavadinimai - dvigubas chromosomų rinkinys, zigotinis chromosomų rinkinys, visas chromosomų rinkinys, somatinis chromosomų rinkinys) chromosomų rinkinys, būdingas somatinėms ląstelėms, kuriame pateikiamos visos tam tikrai biologinei rūšiai būdingos chromosomos poromis; Žmonėms diploidiniame chromosomų rinkinyje yra 44 autosomos ir 2 lytinės chromosomos.

Klausimai po §30

1. Kuo skiriasi mejozė ir mitozė?

Atsakymas. Pagrindiniai skirtumai:

1. mejozė perpus sumažina chromosomų skaičių dukterinėse ląstelėse, mitozė palaiko chromosomų skaičių stabiliame lygyje, kaip ir motininėje ląstelėje

2. mejozėje yra 2 skyriai iš eilės, o prieš antrąjį nėra tarpfazės

3. 1 mejozės fazėje yra konjugacija ir galimas perėjimas

4. 1 mejozės anafazėje ištisos chromosomos išsiskiria į polius. mitozės-chromatidžių metu

5. 1-oje mejozės metafazėje chromosomų dvivalentės išsirikiuoja išilgai ląstelės pusiaujo, esant mitozei, visos chromosomos išsirikiuoja į vieną liniją

6. Dėl mejozės susidaro 4 dukterinės ląstelės, mitozėje - 2 ląstelės.

2. Kokia biologinė mejozės reikšmė?

Atsakymas. Gyvūnams ir žmonėms dėl mejozės susidaro haploidinės lytinės ląstelės – gametos. Vėlesnio apvaisinimo (lytinių ląstelių susiliejimo) proceso metu naujos kartos organizmas gauna diploidinį chromosomų rinkinį, o tai reiškia, kad jis išlaiko šiam organizmo tipui būdingą kariotipą. Todėl mejozė užkerta kelią chromosomų skaičiaus padidėjimui lytinio dauginimosi metu. Be tokio padalijimo mechanizmo chromosomų rinkiniai padvigubėtų su kiekviena sekančia karta.

Augaluose, grybuose ir kai kuriuose protistuose sporos susidaro mejozės būdu. Mejozės metu vykstantys procesai yra kombinuoto organizmų kintamumo pagrindas. Taigi, mejozė:

1) yra pagrindinė gametogenezės stadija;

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

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

3. Kurioje mejozės fazėje vyksta kryžminimas?

Atsakymas. I mejozės fazė yra ilgiausia. Šioje fazėje, be mitozės fazei būdingo DNR spiralės ir verpstės formavimosi proceso, vyksta du labai biologiškai svarbūs procesai: homologinių chromosomų konjugacija (suporavimas) ir kryžminimas (crossover).

Kryžminimo metu keičiamos identiškos homologinių chromosomų dalys. Pagalvokite, kokią reikšmę gali turėti šis reiškinys.

Atsakymas. Dėl susieto paveldėjimo sėkmingi alelių deriniai yra gana stabilūs. Dėl to susidaro genų grupės, kurių kiekviena veikia kaip vienas supergenas, valdantis kelis požymius. Tuo pačiu metu kryžminimo metu vyksta rekombinacijos - tai yra nauji alelių deriniai. Taigi kryžminimas padidina kombinacinį organizmų kintamumą.

Tai reiškia, kad:

a) natūralios atrankos metu kai kuriose chromosomose kaupiasi „naudingi“ aleliai (tokių chromosomų nešėjai įgyja pranašumą kovoje už būvį), o nepageidaujami aleliai kaupiasi kitose chromosomose (ir tokių chromosomų nešėjai iškrenta iš chromosomų). žvėriena – pašalinami iš populiacijų);

b) dirbtinės atrankos metu vienose chromosomose kaupiasi ekonomiškai vertingų požymių aleliai (o tokių chromosomų nešiotojai pasilieka selekcininko), o kitose chromosomose kaupiasi nepageidaujami aleliai (o tokių chromosomų nešiotojai yra išmesti).

Dėl kryžminimo nepalankūs aleliai, iš pradžių susieti su palankiais, gali persikelti į kitą chromosomą. Tada atsiranda naujos kombinacijos, kuriose nėra nepalankių alelių, ir šie nepalankūs aleliai pašalinami iš populiacijos.

1. Pateikite sąvokų apibrėžimus.
Kiaušinis- moteriška gameta.
Gametos– reprodukcinės ląstelės, turinčios haploidinį chromosomų rinkinį ir dalyvaujančios lytiškai dauginantis.
Gametogenezė – lytinių ląstelių arba lytinių ląstelių brendimo procesas.
Mejozė– eukariotinės ląstelės branduolio dalijimasis perpus sumažinus chromosomų skaičių.

2. Nubraižykite lytinių ląstelių schemą ir pažymėkite pagrindines jų dalis.

3. Kuo iš esmės skiriasi kiaušialąstės ir spermos sandara?
Kiaušiniai yra dideli, nejudrūs, aprūpinti maistinėmis medžiagomis, o spermatozoidai yra maži, judrūs, juose yra mitochondrijų.

4. Užpildykite diagramą „Gametogenezė žmonėms“.

5. Kuo skiriasi gametogenezės procesai moters ir vyro organizme?
Spermatogenezėje, be dauginimosi, augimo ir brendimo stadijų, yra ir formavimosi stadija, kai spermatozoiduose atsiranda žvyneliai.

6. Naudodami 59 paveikslą 3.6 dalyje, užpildykite lentelę.

7. Nurodykite mitozės ir mejozės panašumus ir skirtumus.

8. Pažvelkite į 60 pav. 118 vadovėlis. Kokia yra chromosomų kirtimo ir keitimosi homologinėmis sritimis reikšmė? Kurioje mejozės fazėje ji atsiranda?
1-oje fazėje vyksta konjugacija – homologinių chromosomų sujungimo ir perėjimo – homologinių sričių keitimosi procesas konjugacijos metu. Šis procesas suteikia kombinuotą genotipinį rūšių kintamumą.

9. Koks yra biologinis mejozės vaidmuo?
1) yra pagrindinė gametogenezės stadija;
2) užtikrina genetinės informacijos perdavimą iš organizmo į organizmą lytinio dauginimosi metu;
3) dukterinės ląstelės nėra genetiškai tapačios motinai ir viena kitai (kombinacinis genotipinis rūšies kintamumas).
4) mejozės dėka lytinės ląstelės yra haploidinės, o apvaisinus zigotoje atsistato diploidinis chromosomų rinkinys.

10. Kokia yra netolygaus citoplazmos dalijimosi ir vieno iš jų mirties prasmė?dukterinės ląstelės kiekvienoje mejozės stadijoje formuojantis kiaušiniui?
Oogenezės metu iš vienos diploidinės ląstelės susidaro 4 haploidinės ląstelės. Tačiau tik vienas (kiaušinis) gauna visą maistinių medžiagų tiekimą, o kiti 3 neatlieka vaidmens ir miršta (tai yra poliniai arba kryptingi kūnai).
Kiaušiniui reikia aprūpinti maistinėmis medžiagomis, nes... būtent iš jo po apvaisinimo išsivysto embrionas. Poliariniai kūnai tarnauja tik genetinės medžiagos pertekliui pašalinti.

11. Nustatyti atitikmenis tarp lytinių ląstelių ir joms būdingų savybių.
Ženklai
1. Didelis citoplazmos kiekis
2. Mobilumas
3. Labai tankus DNR pakavimas branduolyje
4. Apvali forma
5. Sudėtyje yra maistinių medžiagų
6. Trūksta daugelio tipiškų organelių
7. Palyginti dideli dydžiai
8. Galvoje yra akrosoma – organelė, kurioje yra fermentų, skirtų ištirpinti priešingos lyties lytinės ląstelės apvalkalą.
Lytinės ląstelės
A. Kiaušialąstė

B. Sperma

12. Pasirinkite teisingus sprendimus.
1. Augimo zonoje ląstelių chromosomų rinkinys yra 2p.
2. Brandinimo zonoje vyksta mejozinis dalijimasis.
5. Pirmojo mejozinio dalijimosi (I profazė) profazė yra daug ilgesnė nei mitozės profazė.
7. Moteriai pirminių lytinių ląstelių formavimasis baigiasi embrioniniu laikotarpiu.

13. Paaiškinkite žodžio (termino) kilmę ir bendrą reikšmę, remdamiesi jį sudarančių šaknų reikšme.

14. Pasirinkite terminą ir paaiškinkite, kaip jo šiuolaikinė reikšmė atitinka pradinę jo šaknų reikšmę.
Pasirinktas terminas yra sperma.
Korespondencija - ne tik vyriškos, bet ir moteriškos reprodukcinės ląstelės turi teisę vadintis „sėkla“, nes jose yra genetinės medžiagos, kuri senovėje nebuvo žinoma.

15. Suformuluokite ir užrašykite pagrindines § 3.6 mintis.
Gametogenezė yra lytinių ląstelių (gametų) formavimosi procesas. Gametos yra haploidinės, skirtingai nei somatinės ląstelės, kurias jų brendimo stadijoje užtikrina mejozė. Spermatozoidų formavimosi procesas yra spermatogenezė, kiaušialąsčių – oogenezė. Spermatogenezėje yra 4 etapai, paskutinės (susidarymo) oogenezės metu nėra.
Mejozės stadijos panašios į mitozės stadijas, skirtumai tokie, kad 2 mejozės metu vyksta nuoseklūs dalijimasis, tarp jų be tarpfazės, stebima konjugacija, iš 1 diploido susidaro 4 haploidinės lytinės ląstelės.
Gametogenezės ir mejozės vaidmuo yra lytinių ląstelių vystymasis, genetinės informacijos perdavimas iš organizmo į organizmą ir kombinuoto genotipinio rūšies kintamumo užtikrinimas. Taip pat mejozės dėka lytinės ląstelės yra haploidinės, o apvaisinus zigotoje atstatomas diploidinis chromosomų rinkinys.