в какой стадии профазы редукционного деления происходит кроссинговер
Митоз и мейоз: понятие, фазы, отличия
Наши клетки постоянно растут и воспроизводят самих себя. Репродуктивная функция может осуществляться двумя способами, о которых мы расскажем в этой статье. Вы узнаете, как возникают новые клетки в процессе митоза и мейоза.
Что такое митоз
Первый способ деления соматической клетки — митоз. Материнская клетка разделяется на дочерние клетки, которые практически идентичны родительским с точки зрения генетической информации. Наследственная информация и количество хромосом у дочерних клеток такие же, как у родительской.
Митоз — это одна из фаз жизненного цикла клетки и механизм нормального роста тканей. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза, в течение которой протекает повседневная клеточная деятельность. Во время интерфазы происходит:
Во время интерфазы идёт активный синтез и накопление необходимых для деления клетки веществ. Интерфаза делится на три подфазы:
После стадии G2 клетка вступает в следующую фазу деления, а именно — сам митоз. Тут есть четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) — буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.
Пример. В клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с означает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды.
Рассмотрим подробнее фазы митоза:
Многие клетки вступают в фазу G0 после митоза и находятся в ней всю жизнь до гибели. Обычно это высокоспециализированные клетки, которые не могут совмещать эффективное выполнение своих функций и размножение. Например, в фазе G0 находится большинство нейронов головного мозга.
Биологическое значение митоза — образование генетически одинаковых дочерних клеток с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.
Что такое мейоз
Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Это процесс деления клетки, во время которого получаются дочерние клетки — гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза.
Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм.
По промокоду BIO92021 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса, по промокоду BIO10112021 бесплатный доступ к курсу биологии 10 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!
Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (n). Когда гаметы объединяются, получается зигота с 46 хромосомами — диплоидный набор (2n).
Во время мейоза одна клетка с 46 хромосомами делится дважды. Первое деление называется мейоз I, второе деление называется мейоз II. Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна, и в ней не происходит удвоение ДНК. В результате образуются четыре дочерние клетки, каждая с 23 хромосомами.
Мейоз I подразделяется на четыре фазы, аналогичные фазам митоза:
Мейоз II подразделяется на четыре такие же фазы:
Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных клеток, отличающихся генетически друг от друга: половых клеток (гамет) у животных и спор у растений.
Мейоз. Профаза 1
Мейоз — один из типов клеточного деления, наряду с митозом. Мейоз включает два деления диплоидной клетки, результат которых — появление четырех гаплоидных половых клеток, у животных это гаметы, у растений и грибов споры. В любой гамете имеется половина первичного соматического набора хромосомы.
Иначе говоря, мейоз — это такое деление клетки, при котором происходит сокращение исходного количества хромосом вдвое: диплоидный набор (2n) превращается в гаплоидный (n).
Биологический смысл мейоза:
1) мейоз — залог постоянного образования половых клеток у животных, спор у грибов и растений;
2) в результате мейоза набор хромосом становится в два раза меньше, что способствует сохранению постоянства хромосомного набора в поколениях (диплоидный набор вновь восстанавливается после оплодотворения);
3) в процессе мейоза между гомологичными хромосомами происходит генетическая рекомбинация — кроссинговер, дающий новые «свежие» комбинации аллелей генов в половых клетках и новые комбинации признаков;
4) в мейозе идет независимое расхождение хромосом, в результате чего в половых клетках возникают новые сочетания хромосом, что также способствует появлению новых комбинаций признаков у отдельных особей.
Профаза 1 мейоза 1
Профаза мейоза 1 имеет пять последовательных стадий. Ниже мы рассмотрим подробности конъюгации и кроссинговера во всех пяти стадиях профазы мейоза 1: лептотене, зиготене, пахитене, диплотене и диакинезе.
1. Лептотена. Это так называемая стадия тонких нитей. Хромосомы тоненькие, удлиненные, «составлены» из двух сестринских хроматид, но они пока тесно сближены, отчего каждая хромосома кажется одиночной. Хромосомы конденсируются и видны в микроскоп. Они прикреплены концами к ядерной мембране. Итак, в ходе лептотены хромосомы «слипаются» в единое образование, становятся видимыми.
2. Зиготена. Гомологичные хромосомы объединяются. Вначале идет синапс — тесное сближение гомологов, это и обозначает переход от лептотены к зиготене. Концы хромосом-гомологов могут сближаться, а затем соединение от кончиков распространяется вдоль хромосом (впрочем, иногда бывает и наоборот). Образуется синаптонемальный комплекс.
1) Бивалент образуется при соединении двух гомологичных хромосом. Так как ДНК удваивалась в интерфазе, каждая из гомологичных хромосом будет состоять из пары хроматид.
2) Итак, бивалент — структура, содержащая четыре хроматиды, или (что аналогично) две гомологичные хромосомы. Используется и другое название — тетрада, при этом подчеркивается, что любая хромосома построена из пары сестринских хроматид.
3) Обратите внимание, что ниже на рисунках показан пример поведения в клетке лишь одной пары гомологичных хромосом (одного бивалента). Как вы понимаете, в разных клетках разное количество пар хромосом, значит, такие же процессы по аналогии будут идти с каждой парой хромосом.
4) На рисунке 1 две гомологичные хромосомы (бивалент) до сближения (очевидно, что состоят они из двух хроматид).
5) На рисунке 2 представлены биваленты при соединении двух гомологичных хромосом в профазе. Идет обмен участками хромосом. Проведем аналогию — на стадии зиготены хромосомы, как половые клетки при образовании зиготы в половом процессе, сближаются.
3. Пахитена. Стадия толстых нитей. Синапс завершен. Главное событие этой стадии — кроссинговер, или же перекрест между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. Перекресты проявляются в виде хиазм. Для запоминания можно применить «правило двух П»: пахитена и перекрест начинаются с буквы П.
1) В чем смысл кроссинговера? Материнские и отцовские хромосомы, построенные из пары хроматид, обмениваются участками.
2) Кроссинговер дает новые сочетания аллелей генов в хромосомах гамет. Помните, что в ходе кроссинговера не возникают новые аллели генов, он создает только их новые комбинации. Новые аллели возникают как результат генных мутаций.
3) Итак, при кроссинговере появляются хромосомы с новыми сочетаниями аллелей и, как следствие, новыми сочетаниями признаков, которые несут эти аллели.
4) Однако если в гомологичных хромосомах присутствуют две идентичные аллели генов, обмен ими не приведет к изменению признаков. Например, если идет перекрест между гомологичными хромосомами, в каждой из которых два одинаковых аллеля цвета глаз, то нового сочетания аллелей не образуется. Если же в одной хромосоме аллель А (карие глаза), а в другой а (голубые глаза), то кроссинговер приведет к обмену аллелями и образованию новых сочетаний аллелей в хромосомах.
4. Диплотена. Хромосомы в биваленте отталкиваются, они связаны только в местах хиазм. Идет окончание синапса, разрушение синаптонемального комплекса. У женщин на стадии диплотены хромосомы могут находиться в течение 10–15 лет, так как у них исходные клетки, из которых сформируются яйцеклетки, ооциты 1 порядка, начинают формироваться еще в ходе эмбрионального развития.
1) Итак, объединение хромосом заканчивается, они снова разделяются, и мы видим «ди» — две хромосомы, причем каждая имеет в своем составе две хроматиды.
2) В профазе 1 мейоза в отличие от профазы митоза, многие петли хромосом еще не конденсированы, в них идет транскрипция. К примеру, в ооцитах идет активный синтез РНК, синтез белков для питания будущего зародыша. Хромосомы с отходящими от них неконденсированными петлями хроматина называют хромосомами типа ламповых щеток (встречаются также у амфибий и других организмов).
5. Диакинез. Заканчивается конденсация хромосом. Они утолщены, отделены от ядерной мембраны. Бивалент явно состоит их двух гомологичных хромосом. Каждая из них — из двух хроматид. Набор хромосом и количество ДНК — 2n4c.
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)
С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.
Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.
ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).
Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).
Мейоз
В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).
Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.
Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).
Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.
Бинарное деление надвое
При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.
Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Мейоза таблица по фазам – схема кроссинговера, чем заканчивается первое деление
Подробно изучить процесс прохождения одной из форм деления диплоидной клетки, а именно со схемой мейоза, поможет данная статья. В ней вы узнаете из скольких фаз состоит данный процесс, какие особенности имеет каждая фаза, в какой фазе происходит конъюгация хромосом, что такое кроссинговер и какая результативность каждого этапа деления.
Значение понятия «мейоз»
Данная форма деления в основном характерна для клеток половой системы, а именно яичников и сперматозоидов. С помощью мейоза из материнской диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные гаметы с n набором хромосом.
Состоит процесс из двух стадий:
Каждый этап состоит из четырёх последовательных фаз, которые плавно переходят одна в другую. Между двумя стадиями деления интерфаза практически отсутствует, поэтому повторный процесс репликации ДНК не происходит.
Рис. 1. Схема первого деления мейоза.
Особенностью первой стадии деления является профаза 1, которая состоит из отдельных пяти этапов. Объяснение процессов, которые происходят на каждом из них, вы найдёте далее в таблице. В ходе профазы 1 хромосомы укорачиваются за счёт спирализации. Гомологичные хромосомы так плотно соединяются друг с другом, что происходит процесс конъюгации (сближение и слияние участков хромосом). В это время некоторые участки несестринских хромосом могут обменяться друг с другом, такой процесс называется кроссинговером.
Рис. 2. Схема второго мейотического деления.
Таблица по фазам мейоза
Особенности
Состоит из пяти этапов:
Хромосомы выстраиваются на экваторе веретена деления, при этом ориентация центромер к полюсам абсолютно случайная.
Гомологичные хромосомы отходят к разным полюсам, при этом сестринские хромосомы всё ещё соединены центромерой.
Конец телофазы обозначен деспирализацией хромосом и образованием новой ядерной оболочки.
Хромосомы выстраиваются в экваториальной части веретена.
Центромеры расщепляются и хроматиды движутся к противоположным полюсам.
Из одного гаплоидного ядра образуются два с гаплоидным набором, внутри которых находится одна хроматида.
В результате такого деления из одной диплоидной клетки образуется четыре гаметы с гаплоидным набором. Генетически у каждой из четырёх клеток своё особенное генетическое содержимое.
Рис. 3. Схема гаметогенеза.
Процесс кроссинговер мейозу 2 не характерен, так как обмен участками между хромосомами происходит в профазе первого деления.
Что мы узнали?
Деление клеток половых желёз происходит с помощью мейоза, который состоит из двух этапов деления. Каждая стадия имеет четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Особенностью первого этапа деления является образование двух клеток с гаплоидным набором хромосом. В результате второго деления количество образованных гамет равно четырём.
В какой стадии профазы редукционного деления происходит кроссинговер
Установите соответствие между признаками и фазами мейоза, обозначенными цифрами на схеме второго деления мейоза: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.