תַחַת מחזור התאלהבין את מכלול האירועים המתרחשים מהיווצרות התא (כולל החלוקה עצמה) ועד לחלוקתו או מותו.מרווח הזמן מחלוקה לחלוקה נקרא interphase, שבתורו מחולק לשלוש תקופות - G1 (קדם סינתטי), S (סינטטי) ו-G2 (פוסט סינתטי). G1 היא תקופת הגדילה, הארוכה ביותר בזמן וכוללת את תקופת G0, כאשר התא הגדל נמצא במנוחה או מתמיין, הופך, למשל, לתא כבד ומתפקד כתא כבד ואז מת. קבוצת הכרומוזומים וה-DNA של תא דיפלואידי בתקופה זו היא 2n2c, כאשר n הוא מספר הכרומוזומים, c הוא מספר מולקולות ה-DNA. בתקופת S מתרחש האירוע העיקרי של אינטרפאזה - שכפול ה-DNA ומערך הכרומוזומים וה-DNA הופך ל-2n4c, כך שמספר מולקולות ה-DNA הוכפל. ב-G2, התא מסנתז באופן פעיל את האנזימים הדרושים, מספר האברונים גדל, מערך הכרומוזומים וה-DNA אינו משתנה - 2n4c. האפשרות של יציאה מתקופת G2 לתקופת G0 נדחתה כיום על ידי רוב המחברים.

המחזור המיטוטי נצפה בתאים שמתחלקים כל הזמן ואין להם תקופת G0.דוגמה לתאים כאלה הם תאים רבים של השכבה הבסיסית של האפיתל, תאי גזע hematopoietic. המחזור המיטוטי נמשך כ-24 שעות, משך השלבים המשוער של תאים אנושיים המתחלקים במהירות הוא כדלקמן: תקופת G 1 - 9 שעות, תקופת S - 10 שעות, תקופה G 2 - 4.5 שעות, מיטוזה - 0.5 שעות.

מיטוזה- שיטת החלוקה העיקרית תאים איקריוטיים, שבהם נשמרים תאי בת סט כרומוזומיםתא האם המקורי.

מיטוזיס הוא תהליך מתמשך עם ארבעה שלבים: פרופאזה, מטאפאזה, אנפאזה וטלופזה.

פרופאזה (2n4c) - הממברנה הגרעינית נהרסת לשברים, צנטריולים מתפצלים לקטבים שונים של התא, נוצרים חוטי ציר, נוקלאולי "נעלמים", וכרומוזומים ביכרומטידיים מתעבים. זהו השלב הארוך ביותר של מיטוזה.

מטאפאזה (2n4c) – יישור של כרומוזומי ביכרומטידים מעובים בצורה מקסימלית במישור המשווני של התא (נוצרת צלחת מטאפאזה), הצמדת חוטי ציר בקצה אחד לצנטרולים, בקצה השני לצנטרומרים של הכרומוזומים.

אנפאזה (4n4c) - חלוקה של כרומוזומים דו-כרומטידים לכרומטידים והתפצלות של כרומטידות אחיות אלו לקטבים מנוגדים של התא (במקרה זה, הכרומטידים הופכים לכרומוזומים חד-כרומטידים עצמאיים).

טלופאז (2n2cבכל תא בת) - דה-עיבוי של כרומוזומים, יצירת ממברנות גרעיניות סביב כל קבוצת כרומוזומים, פירוק חוטי ציר, הופעת גרעין, חלוקת הציטופלזמה (ציטוטומיה). ציטוטומיה בתאי בעלי חיים מתרחשת עקב תלם המחשוף, בתאי צמחים - עקב לוחית התא.

	אורז. . שלבים של מיטוזה

משמעות ביולוגיתמיטוזה. תאי הבת הנוצרים כתוצאה משיטת חלוקה זו זהים גנטית לאם. מיטוזיס מבטיחה את הקביעות של הכרומוזום שנקבע על פני מספר דורות של תאים. זה עומד בבסיס תהליכים כמו צמיחה, התחדשות, רבייה א-מינית וכו'.

החלוקה המיוטית השנייה (מיוזיס 2) נקראת משוואה.

פרופאזה 2 (1n2c). בקיצור, פרופאזה 1, הכרומטין מתעבה, אין צימוד ומעבר, מתרחשים תהליכים רגילים לפרופזה - התפוררות ממברנות גרעיניות לשברים, התפצלות של צנטריולים לקטבים שונים של התא, היווצרות חוטי ציר.

מטאפאזה 2 (1n2c). כרומוזומי ביכרומטיים מסתדרים במישור המשווני של התא, ונוצר לוח המטאפאזה.

נוצרים התנאים המוקדמים לרקומבינציה השלישית של חומר גנטי - כרומטידות רבות הן פסיפס ומיקומן על קו המשווה קובע לאיזה קוטב הן יעברו בעתיד. חוטי הציר מחוברים לצנטרומרים של הכרומטידים.

אנפאזה 2 (2n2с).מתרחשת חלוקה של כרומוזומים דו-כרומטידים לכרומטידים, והתפצלות הכרומטידות האחיות הללו לקטבים המנוגדים של התא (במקרה זה, הכרומטידים הופכים לכרומוזומים חד-כרומטידים עצמאיים), ומתרחשת ריקומבינציה שלישית של החומר הגנטי.

טלופאז 2 (1n1cבכל תא). כרומוזומים מתעבים, נוצרות קרום גרעיני, חוטי ציר נהרסים, נוקלאולי מופיעים, והציטופלזמה מתחלקת (ציטוטומיה) ובסופו של דבר יוצרים ארבעה תאים הפלואידים.

משמעות ביולוגית של מיוזה.

מיוזיס הוא האירוע המרכזי של גמטוגנזה בבעלי חיים וספורוגנזה בצמחים. בעזרתו, הקביעות של מערך הכרומוזומים נשמרת - לאחר איחוי הגמטות, הכפלתו אינה מתרחשת. בזכות המיוזה נוצרים תאים שונים מבחינה גנטית, בגלל במהלך תהליך המיוזה מתרחשת רקומבינציה של חומר גנטי שלוש פעמים: עקב מעבר (פרופאזה 1), עקב סטייה אקראית ועצמאית של כרומוזומים הומולוגיים (אנאפאזה 1) ובשל סטייה אקראית של כרומטידים (אנפאזה 2).

אמיטוזיס – חלוקה ישירהגרעין אינטרפאזי על ידי התכווצות ללא ספירליזציה של כרומוזומים, ללא היווצרות של ציר. לתאי הבת יש חומר גנטי שונה. עשוי להיות מוגבל רק לחלוקה גרעינית, מה שמוביל ליצירת תאים דו- ורב-גרעיניים. מתואר להזדקנות, תאים שהשתנו פתולוגית ונידון. לאחר אמיטוזיס, התא אינו מסוגל לחזור למחזור המיטוטי הרגיל. בדרך כלל, הוא נצפה ברקמות מיוחדות מאוד, בתאים שכבר לא צריכים להתחלק - באפיתל, בכבד.

גמטוגנזה. גמטות נוצרות בגונדות - בלוטות המין. תהליך התפתחות הגמטה נקרא גמטוגנזה. תהליך היווצרות הזרע נקרא spermatogenesis, והיווצרות ביציות היא אוגנזה (אוגנזה). מבשרי גמטות - גמטוציטיםנוצרים על שלבים מוקדמיםהתפתחות העובר מחוץ לגונדות, ולאחר מכן לנדוד לתוכם. בגונדות ישנם שלושה אזורים (או אזורים) שונים - אזור הרבייה, אזור הגדילה ואזור ההבשלה של תאי הנבט. באזורים אלה מתרחשים שלבי הרבייה, הצמיחה וההתבגרות של גמטוציטים. יש עוד שלב אחד בזרע - שלב ההיווצרות.

שלב רבייה.תאים דיפלואידים באזור זה של הגונדות (גונדות) מתחלקים שוב ושוב על ידי מיטוזה. מספר התאים בגונדות גדל. הם נקראים אוגוניהו spermatogonia.

שלב הצמיחה. במהלך שלב זה, spermatogonia ואווגוניה גדלים ומתרחשת שכפול DNA. התאים המתקבלים נקראים ביציות מסדר 1 וספרמטוציטים מסדר 1עם קבוצה של כרומוזומים ו-DNA 2n4s.

שלב ההתבגרות.המהות של שלב זה היא מיוזה. גמטוציטים מסדר ראשון נכנסים לחלוקה המיוטית הראשונה. כתוצאה מכך נוצרים גמטוציטים מסדר 2 (n2c), הנכנסים לחלוקה המיוטית השנייה, ונוצרים תאים בעלי קבוצה הפלואידית של כרומוזומים (nc) - ביצים וזרעונים עגולים. spermatogenesis כולל גם שלב הגיבוש, שבמהלכם הופכות הזרעונים לזרעונים.

spermatogenesis. במהלך ההתבגרות, תאים דיפלואידים בצינוריות הזרע של האשכים מתחלקים בצורה מיטוטית, וכתוצאה מכך נוצרים רבים נוספים. תאים קטנים, שקוראים לו spermatogonia. חלק מהתאים המתקבלים עשויים לעבור שוב ושוב חלוקות מיטוטיות, וכתוצאה מכך היווצרותם של אותם תאי spermatogonia. החלק השני מפסיק להתחלק וגדל בגודלו, נכנס לשלב הבא של spermatogenesis - שלב הגדילה.

תאי סרטולי מספקים הגנה מכנית, תמיכה ותזונה להתפתחות גמטות. Spermatogonia שגדלו בגודל נקראים ספרמטוציטים מסדר ראשון. שלב הגדילה מתאים לשלב 1 של המיוזה, כלומר. במהלך תהליך זה, תאים מוכנים למיוזה. האירועים העיקריים של שלב הגדילה הם שכפול והצטברות DNA חומרים מזינים.

ספרמטוציטים מהסדר הראשון ( 2n4s) נכנסים לחלוקה הראשונה (ההפחתה) של המיוזה, שלאחריה נוצרים ספרמטוציטים מסדר שני ( n2c). ספרמטוציטים מסדר 2 נכנסים לחלוקה השנייה (המשוונית) של המיוזה ונוצרים זרעונים עגולים ( nc). מספרמטוציט אחד מסדר ראשון עולות ארבע זרעונים הפלואידים. שלב ההיווצרות מאופיין בכך שהזרעונים הכדוריים בתחילה עוברים סדרה של טרנספורמציות מורכבות, וכתוצאה מכך נוצרים זרעונים.

בבני אדם, spermatogenesis מתחיל במהלך ההתבגרות, תקופת היווצרות הזרע היא שלושה חודשים, כלומר. הזרע מתחדש כל שלושה חודשים. זרע מתרחש באופן רציף וסינכרוני במיליוני תאים.

מבנה הזרע. זרע יונק בצורת חוט ארוך.

אורכו של זרע אנושי הוא 50-60 מיקרון. ניתן לחלק את מבנה הזרע ל"ראש", "צוואר", קטע ביניים וזנב. הראש מכיל את הגרעין ו אקרוסום. הגרעין מכיל קבוצה הפלואידית של כרומוזומים. אקרוזום (קומפלקס גולגי שונה) הוא אברון המכיל אנזימים המשמשים להמסת ממברנות הביצה. יש שני צנטריולים בצוואר, ומיטוכונדריה בקטע הביניים. הזנב מיוצג על ידי אחד, במינים מסוימים שני דגלים או יותר. הדגל הוא אברון תנועה ודומה במבנהו לדגלים ולסיליה של פרוטוזואה. לתנועת דגלים, נעשה שימוש באנרגיה של קשרים מאקרו-אירגיים של ATP; סינתזת ATP מתרחשת במיטוכונדריה. הזרעון התגלה בשנת 1677 על ידי א' לוונהוק.

אוגנזה.

בניגוד להיווצרות הזרע, המתרחשת רק לאחר הגעה לגיל ההתבגרות, תהליך היווצרות הביציות בבני אדם מתחיל בתקופה העוברית ומתמשך לסירוגין. בעובר מתממשים שלבי הרבייה והצמיחה במלואם, ומתחיל שלב ההתבגרות. עד לידה של ילדה, השחלות שלה מכילות מאות אלפי ביציות מסדר ראשון, עצורות, "קפואות" בשלב הדיפלוטן של פרופאזה 1 של המיוזה.

במהלך ההתבגרות, המיוזה תתחדש: מדי חודש בערך, בהשפעת הורמוני המין, תגיע אחת מהביציות מסדר 1 (לעיתים נדירות שתיים) מטאפאזה 2 של המיוזהומבייצת בשלב זה. מיוזיס יכולה להמשיך עד להשלמה רק בתנאי של הפריה, חדירת זרע; אם לא מתרחשת הפריה, הביצית מסדר 2 מתה ומופרשת מהגוף.

אוגנזה מתרחשת בשחלות ומחולקת לשלושה שלבים - רבייה, גדילה והתבגרות. במהלך שלב הרבייה, אוגוניה דיפלואידית מתחלקת שוב ושוב על ידי מיטוזה. שלב הגדילה מתאים לשלב 1 של המיוזה, כלומר. במהלכו מתכוננים תאים למיוזה, התאים גדלים משמעותית עקב הצטברות חומרי הזנה. האירוע העיקרי של שלב הגדילה הוא שכפול DNA. במהלך שלב ההתבגרות, תאים מתחלקים על ידי מיוזה. במהלך החלוקה המיוטית הראשונה, הם נקראים ביציות מסדר 1. כתוצאה מהחלוקה המיוטית הראשונה, נוצרים שני תאי בת: קטנים, נקראים גוף קוטבי ראשון, ויותר גדול - ביציות מסדר 2.

החלוקה השנייה של המיוזה מגיעה למטאפאזה 2, בשלב זה מתרחש הביוץ - הביצית יוצאת מהשחלה ונכנסת לחצוצרות.

אם זרע חודר לביצית, החלוקה המיוטית השנייה ממשיכה עד להשלמה עם היווצרות הביצית והגוף הקוטבי השני, והגוף הקוטבי הראשון עם היווצרות הגופים הקוטביים השלישי והרביעי. כך, כתוצאה ממיוזה, נוצרים ביצית אחת ושלושה גופים קוטביים מביצית אחת מסדר 1.

מבנה הביצים.צורת הביצים בדרך כלל עגולה. גדלי הביצים משתנים מאוד - מכמה עשרות מיקרומטרים ועד כמה סנטימטרים (ביצת אדם היא כ-120 מיקרון). המאפיינים המבניים של הביצים כוללים: נוכחות של ממברנות הממוקמות על גבי קרום הפלזמה; והנוכחות בציטופלזמה של עוד

או פחות כמות גדולהלשמור חומרים מזינים. ברוב החיות, לביצים יש ממברנות נוספות הממוקמות על גבי הממברנה הציטופלזמית. בהתאם למקור יש: קונכיות ראשוניות, משניות ושלישוניות. ממברנות ראשוניות נוצרות מחומרים המופרשים על ידי הביצית ואולי תאי זקיק. נוצרת שכבה במגע עם הממברנה הציטופלזמית של הביצה. הוא מבצע תפקיד מגן, מבטיח את הספציפיות למין של חדירת הזרע, כלומר, אינו מאפשר לזרע ממינים אחרים לחדור לביצית. אצל יונקים קרום זה נקרא מַברִיק. קונכיות משניות נוצרות על ידי הפרשות תאים זקיקיםשַׁחֲלָה. לא לכל הביצים יש אותן. הקליפה המשנית של ביצי חרקים מכילה תעלה - המיקרופיל, שדרכה חודר הזרע לתוך הביצית. קונכיות שלישוניות נוצרות עקב פעילותן של בלוטות מיוחדות של האובידוקטים. לדוגמה, מהפרשות של בלוטות מיוחדות נוצרים בציפורים ובזוחלים החלבון, קלף תת-הקלף, הקונכייה והממברנות העליונות.

ממברנות משניות ושלישוניות, ככלל, נוצרות בביצי בעלי חיים, שהעוברים שלהן מתפתחים במהלך סביבה חיצונית. מכיוון שיונקים עוברים התפתחות תוך רחמית, לביציהם יש רק ראשוני, מַברִיקפגז, שעליו ממוקם כתר זוהר- שכבה של תאים זקיקים המספקים חומרים מזינים לביצית.

בביצים מצטברת אספקה ​​של חומרים מזינים, הנקראת חלמון. הוא מכיל שומנים, פחמימות, RNA, מינרלים, חלבונים, כאשר עיקרו הם ליפופרוטאינים וגליקופרוטאין. החלמון כלול בציטופלזמה בדרך כלל בצורה של גרגירי חלמון. כמות אבות המזון המצטברת בביצית תלויה בתנאים שבהם העובר מתפתח. לכן, אם התפתחות הביצה מתרחשת מחוץ לגוף האם ומובילה להיווצרות של בעלי חיים גדולים, אז החלמון יכול להוות יותר מ-95% מנפח הביצה. ביצי יונקים המתפתחות בתוך גוף האם מכילות כמות קטנה של חלמון - פחות מ-5%, שכן העוברים מקבלים מהאם את אבות המזון הדרושים להתפתחות.

בהתאם לכמות החלמון הכלולה, ניתן להבחין בין סוגי הביצים הבאים: אלציטל(לא מכיל חלמון או בעל כמות קטנה של תכלילי חלמון - יונקים, תולעים שטוחות); איזולציטלי(עם חלמון מפוזר באופן שווה - קיפוד, קיפוד ים); טלוציטלי בינוני(עם חלמון בחלוקה לא אחידה - דגים, דו-חיים); טלוציטלי חד(החלמון לוקח רוב, ורק שטח קטן של ציטופלזמה בקוטב החיות פנוי ממנו - ציפורים).

עקב הצטברות של חומרים מזינים, הביצים מפתחות קוטביות. קטבים מנוגדים נקראים וגטטיביו חייתי. הקיטוב מתבטא בכך שמיקומו של הגרעין בתא משתנה (הוא עובר לכיוון קוטב החי), וכן בהפצת תכלילים ציטופלזמיים (בהרבה ביצים כמות החלמון עולה מהחי לקוטב הצומח. ).

הביצה האנושית התגלתה בשנת 1827 על ידי K.M. Baer.

הַפרָיָה.הפריה היא תהליך איחוי של תאי נבט המוביל ליצירת זיגוטה. תהליך ההפריה עצמו מתחיל ברגע המגע בין הזרע לביצית. ברגע של מגע כזה, קרום הפלזמה של הגדילה האקרוזומלית והחלק הסמוך של הממברנה של השלפוחית ​​האקרוזומלית מתמוססים, האנזים היאלורונידאז וחומרים פעילים ביולוגית אחרים הכלולים באקרוזום משתחררים החוצה וממיסים את החלק של קרום הביצה. . לרוב, הזרע נסוג לחלוטין לתוך הביצית; לפעמים הפגל נשאר בחוץ ומושלך. מרגע חדירת הזרע לביצית, הגמטות מפסיקות להתקיים, שכן הן יוצרות תא בודד - הזיגוטה. גרעין הזרע מתנפח, הכרומטין שלו מתרופף, הממברנה הגרעינית מתמוססת, והוא הופך לפרונקולוס הזכרי. זה מתרחש במקביל להשלמת החלוקה המיוטית השנייה של גרעין הביצית, שהתחדשה עקב ההפריה. בהדרגה, גרעין הביצית הופך לפרונקולוס הנשי. הגרעינים נעים למרכז הביצית, מתרחשת שכפול ה-DNA, ולאחר היתוך שלהם, מערכת הכרומוזומים וה-DNA של הזיגוטה הופכת 2n4c. האיחוד של פרוגרעינים מייצג את ההפריה עצמה. לפיכך, ההפריה מסתיימת ביצירת זיגוטה עם גרעין דיפלואידי.

בהתאם למספר הפרטים המשתתפים ברבייה מינית, הם נבדלים: הפריה הדדית - הפריה שבה נוצרו גמטות אורגניזמים שונים; הפריה עצמית - הפריה בה מתמזגים גמטות שנוצרו על ידי אותו אורגניזם (תולעי סרט).

רְבִיַת בְּתוּלִים– רבייה בתולה, אחת מצורות הרבייה המינית, שבה לא מתרחשת הפריה, ומתפתח אורגניזם חדש מביצית לא מופרית. הוא נמצא במספר מיני צמחים, חסרי חוליות וחולייתנים, למעט יונקים, בהם עוברים פרתנוגנטיים מתים בשלבים הראשונים של העובר. פרתנוגנזה יכולה להיות מלאכותית או טבעית.

פרתנוגנזה מלאכותית נגרמת על ידי בני אדם על ידי הפעלת הביצית על ידי השפעה עליה חומרים שונים, גירוי מכניטמפרטורה מוגברת וכו'.

במהלך הפרתנוגנזה הטבעית, הביצית מתחילה להתפצל ולהתפתח לעובר ללא השתתפות של זרע, רק בהשפעת פנימי או סיבות חיצוניות. בְּ קבוע (מחייב) בפרטנוגנזה, ביצים מתפתחות רק מבחינה פרטנוגנטית, למשל, אצל לטאות סלע קווקזיות. כל בעלי החיים מהמין הזה הם נקבות בלבד. אופציונאליבפרטנוגנזה, עוברים מתפתחים הן מבחינה פרטנוגנטית והן מבחינה מינית. דוגמה קלאסית היא שבדבורים, הזרעון של המלכה מעוצב כך שתוכל להטיל ביצים מופרות ולא מופרות, ומזל"טים מתפתחים מביצים לא מופרות. ביצים מופרות מתפתחות לזחלים של דבורים עובדים – נקבות לא מפותחות, או למלכות – בהתאם לאופי התזונה של הזחלים. בְּ מחזורית

מיוזיס - סוג של מיטוזה, כתוצאה ממנה נוצרים גמטות הפלואידיות (1n) מתאי סומטיות דיפלואידים (2n) של בלוטות המין.במהלך ההפריה, גרעיני הגמטים מתמזגים ומערכת הכרומוזומים הדיפלואידית משוחזרת. לפיכך, המיוזה מבטיחה שקבוצת הכרומוזומים וכמות ה-DNA יישארו קבועים עבור כל מין.

כתוצאה מיוזה Iמספר הכרומוזומים קטן בחצי ( חלוקת הפחתה);

במיוזה IIהפלואידית התא נשמרת (חלוקה משוואה).תאים הנכנסים למיוזה מכילים מידע גנטי של 2n2xp.

בפרוזה למיוזה Iישנה ספירליזציה הדרגתית של הכרומטין עם היווצרות כרומוזומים. כרומוזומים הומולוגיים מתאחדים ויוצרים מבנה כללי, המורכב משני כרומוזומים (דו ערכי) וארבע כרומטידים (טטרד).

המגע של שני כרומוזומים הומולוגיים לכל האורך נקרא נְטִיָה.

אז מופיעים כוחות דחיה בין כרומוזומים הומולוגיים, והכרומוזומים נפרדים תחילה בצנטרומרים, נשארים מחוברים בזרועות ויוצרים דיקוסציות (chiasmata). ההתפצלות של הכרומטידות גדלה בהדרגה, והצלבות נעות לעבר קצותיהן.

במהלך תהליך הצימוד, יכול להתרחש חילופי אזורים בין כמה כרומטידות של כרומוזומים הומולוגיים - הצלבה, המוביל לרקומבינציה של חומר גנטי. בסוף הפרופזה, המעטפת הגרעינית והנוקלאולי מתמוססים, ונוצר ציר אכרומטי. התוכן של החומר הגנטי נשאר זהה (2n2хр).

1)במטאפאזהבמיוזה I, דו ערכי כרומוזום ממוקמים במישור המשווני של התא. ברגע זה, הספירליזציה שלהם מגיעה למקסימום. התוכן של החומר הגנטי אינו משתנה (2n2xr).

2) באנפאזהכרומוזומים הומולוגיים של Meiosis I, המורכבים משתי כרומטידות, מתרחקים לבסוף זה מזה ומתפצלים לקטבים של התא. כתוצאה מכך, מכל זוג כרומוזומים הומולוגיים, רק אחד נכנס לתא הבת - מספר הכרומוזומים מצטמצם בחצי (מתרחשת הפחתה). התוכן של החומר הגנטי הופך ל-1n2xp בכל קוטב.

3) בטלופאזהנוצרים גרעינים והציטופלזמה מחולקת - נוצרים שני תאי בת. תאי בת מכילים קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, כל כרומוזום מכיל שתי כרומטידות (1n2хр).

משמעות ביולוגית של מיוזה:

1) הוא השלב העיקרי של הגמטוגנזה;

2) מבטיח העברת מידע גנטי מאורגניזם לאורגניזם במהלך רבייה מינית;

3) תאי בת אינם זהים גנטית לאם וזה לזה.

כך, כתוצאה ממיוזה, נוצרים מתא אם דיפלואיד אחד 4 תאים עם סט הפלואידי של כרומוזומים. בנוסף, בפרופאזה של מיוזה I, מתרחש רקומבינציה של חומר גנטי (הצלבה), ובאנפאזה I ו-II, כרומוזומים וכרומטידים נעים באקראי לקוטב זה או אחר. תהליכים אלו הם הגורם לשונות שילובית.

18: רבייה א-מינית של אורגניזמים חיים:

רבייה א-מינית כוללת פרט אחד מנגנון סלולריהוא מיטוזה.

שיטות רבייה א-מינית:

1) חלוקת תאים - אופיינית רק לאורגניזמים חד-תאיים (פטריות...)

1. מונוטומיה

2. פלינטמי

3. סכיזוגוניה

4. אניזוטומיה

2) פיצול - הבסיס הוא תהליך ההתחדשות, כלומר. שיקום איברים שאבדו או חלקים מהם. (תוֹלַעַת)

3) ניצנים - מאפיין חיידקים, פטריות, קוולנטרטים וחסונים).

4) ספורולציה היא רבייה על ידי נבגים. (חיידקים, צמחים גבוהים ונמוכים יותר)
יש מחלוקות: 1. Zoospores (תנועתיות)

מאמר זה יעזור לך ללמוד בפירוט את התהליך של אחת מצורות החלוקה של תא דיפלואידי, כלומר ערכת המיוזה. בו תלמדו מכמה שלבים תהליך זה מורכב, אילו תכונות יש לכל שלב, באיזה שלב מתרחשת צימוד כרומוזומים, מהי הצלבה ומהי היעילות של כל שלב בחלוקה.

משמעות המושג "מיוזיס"

צורת חלוקה זו אופיינית בעיקר לתאי מערכת הרבייה, כלומר השחלות והזרע. בעזרת המיוזה נוצרים מתא האם הדיפלואיד ארבעה גמטות הפלואידיות עם קבוצה n של כרומוזומים.

התהליך מורכב משני שלבים:

• הפחתה, מיוזה 1 - מורכב מארבעה שלבים: פרופאזה, מטאפאזה, אנפאזה וטלופזה. החלוקה הראשונה של המיוזה מסתיימת ביצירת שני תאים הפלואידים מתא דיפלואיד.
• שלב המשוואה, מיוזה 2 , דומה מבחינה פרוצדורלית למיטוזה. שלב זה מאופיין בהפרדה של כרומוזומי אחיות והתבדלותם לקטבים שונים.

כל שלב מורכב מארבעה שלבים עוקבים שעוברים בצורה חלקה זה לזה. בין שני שלבי החלוקה אין כמעט שלב בין, ולכן התהליך החוזר של שכפול ה-DNA אינו מתרחש.

אורז. 1. תכנית החלוקה הראשונה של המיוזה.

מאפיין של השלב הראשון של החלוקה הוא פרופסה 1, המורכבת מחמישה שלבים נפרדים. הסבר על התהליכים המתרחשים בכל אחד מהם ניתן למצוא בטבלה למטה. במהלך פרופאזה 1, הכרומוזומים מתקצרים עקב ספירליזציה. כרומוזומים הומולוגיים מחוברים זה לזה בצורה כה הדוקה עד שתהליך הצימוד מתרחש (חיבור וממזג חלקים של כרומוזומים).

בשלב זה, חלקים מסוימים של כרומוזומים שאינם אחיות יכולים להחליף ביניהם, תהליך זה נקרא מעבר.

אורז. 2. סכימה של החלוקה המיוטית השנייה.

טבלת השלבים של Meiosis

שלב	מוזרויות
פרופאזה 1	מורכב מחמישה שלבים: לפטוטן(חוטים דקים) - במקום גרגירי כרומטין מופיעים חוטים דקים של כרומוזומים; זיגוטן(שילוב של חוטים) - מתרחש תהליך הצימוד; Pachytena(חוטים עבים) - הצלבה של קטעי כרומוזומים אופיינית; דיפלוטנה(חוטים כפולים) - צ'יאסמטה וכרומטידות גלויות; דיאקינזיס– הכרומוזומים מתקצרים, הצנטרומרים דוחים זה את זה, ממברנות גרעיניות והגרעין מתמוססים ונוצר ציר.
מטפאזה 1	הכרומוזומים מסתדרים בקו המשווה של הציר, בעוד שהכיוון של הצנטרומרים לכיוון הקטבים אקראי לחלוטין.
אנפאזה 1	כרומוזומים הומולוגיים נעים לקטבים שונים, בעוד שכרומוזומי אחיות עדיין מחוברים בצנטרומר.
טלופאז 1	סוף הטלופאז מסומן על ידי דה-ספיראליזציה של כרומוזומים ויצירת מעטפת גרעינית חדשה.
פרופאזה 2	ציר ביקוע חדש משוחזר, הממברנה הגרעינית מתמוססת.
מטאפאזה 2	הכרומוזומים מסתדרים בחלק המשווני של הציר.
אנפאזה 2	צנטרומרים מתפצלים והכרומטידות נעות לקטבים מנוגדים.
טלופאז 2	מגרעין הפלואידי אחד נוצרים שניים בעלי קבוצה הפלואידית שבתוכם יש כרומטיד אחד.

כתוצאה מחלוקה זו, נוצרים ארבעה גמטים בעלי קבוצה הפלואידית מתא דיפלואידי אחד. מבחינה גנטית, לכל אחד מארבעת התאים יש תוכן גנטי מיוחד משלו.

4 המאמרים המוביליםשקוראים יחד עם זה

אורז. 3. סכימה של גמטוגנזה.

תהליך המעבר אינו אופייני למיוזה 2, שכן חילופי המקטעים בין הכרומוזומים מתרחשים בפרופאזה של החלוקה הראשונה.

מה למדנו?

חלוקת תאים של הגונדות מתרחשת באמצעות מיוזה, המורכבת משני שלבי חלוקה. לכל שלב ארבעה שלבים: פרופאזה, מטאפאזה, אנפאזה וטלופזה. תכונה של השלב הראשון של החלוקה היא היווצרות של שני תאים עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים. כתוצאה מהחלוקה השנייה, מספר הגמטות שנוצרו הוא ארבע.

מבחן על הנושא

הערכת הדו"ח

דירוג ממוצע: 4.1. סך הדירוגים שהתקבלו: 206.

מיוזיס הוא תהליך חלוקה של גרעינים של תאי נבט במהלך הפיכתם לגמטות. מיוזה כוללת שתי חלוקות תאים הנקראות מיוזה I ומיוזה II, בהתאמה. כל אחת מהחלוקות הללו מורכבת באופן רשמי מאותם שלבים כמו מיטוזה: פרופאזה, מטאפאזה, אנפאזה וטלופזה.

החלוקה המיוטית הראשונה היא צמצום. מתא אחד עם קבוצה דיפלואידית של כרומוזומים, נוצרים שניים עם קבוצה הפלואידית.

· לפטוטן. שלב של חוטים דקים. הגדלה של הגרעין (מערכת דיפלואידית של כרומוזומים), ספירליזציה של הכרומוזומים מתחילה.

· זיגוטן. צימוד של כרומוזומים הומולוגיים.

· Pachytena. שלב של חוטים עבים. הדו ערכי (כרומוזומים מצמידים) מורכב מ-4 כרומטידים. מספר הדו-ערכיים שווה לקבוצה הפלואידית. מתרחשת ספירליזציה נוספת. הצלבה.

· דיפלוטנה. כוחות דוחה מתעוררים. סטיית כרומוזומים (מתחיל בצנטרומר). בכל כיאזמה (המקום בו מתרחשת המעבר), מוחלפים קטעים של כרומטידות. כרומוזומים מסתחררים ומתקצרים.

· דיאקינזיס. ספירליזציה מקסימלית, קיצור ועיבוי של כרומוזומים. הגרעין והמעטפת הגרעינית מתמוססים. צנטרולים מתפצלים לכיוון הקטבים.

מטאפאזה 1. דו-ערכי כרומוזום ממוקמים לאורך קו המשווה של ציר חלוקת התא, ויוצרים לוח מטאפאזה. גדילי הציר מחוברים לכרומוזומים.

אנפאזה 1. כרומוזומים נעים לכיוון הקטבים של הציר. תאי הבת מקבלים רק זוג אחד של כרומוזומים הומולוגיים.

טלופאז 1. מספר הכרומוזומים בכל תא הופך להפלואידי. עַל זמן קצרנוצרת מעטפת גרעינית, הכרומוזומים נואשים, והגרעין הופך ל-interphase. ואז בתא חיה יש חלוקה של הציטופלזמה, בתא צמחי יש היווצרות דופן תא.

אינטרפאזה 2. (רק בתאי בעלי חיים). במהלך התקופה הסינתטית, לא מתרחשת שכפול DNA.

החלוקה המיוטית השנייה היא משוואה. נראה כמו מיטוזה. מכרומוזומים שיש להם שתי כרומטידים, נוצרים כרומוזומים המורכבים מכרומטיד אחד.

פרופאזה 2. כרומוזומים מתעבים ומתקצרים. הגרעין והמעטפת הגרעינית מתמוססים. נוצר ציר ביקוע.

מטאפאזה 2. כרומוזומים מסתדרים לאורך קו המשווה. החוטים של ציר האכרומטין משתרעים לכיוון הקטבים. נוצרת לוח מטאפאזה.

אנפאזה 2. צנטרומרים מתחלקים ומושכים איתם כרומוזומים (לכיוון קטבים מנוגדים).

טלופאז 2. כרומוזומים נואשים והופכים לבלתי נראים. חוטי הציר נעלמים. סביב הגרעינים נוצרת מעטפת גרעינית. הגרעינים מכילים קבוצה הפלואידית. מתרחשת חלוקה ציטופלזמית/היווצרות דופן התא. מתא מקורי אחד - 4 הפלואידים.

משמעות המיוזה:

1. שמירה על מספר קבוע של כרומוזומים.

2. מייוזיס מייצרת מספר גדולשילובים חדשים של כרומוזומים לא הומולוגיים.

3. במהלך תהליך המעבר מתבצע ריקומבינציה של חומר גנטי.

הבדלים בין מיטוזה למיוזה.

במיטוזה: 1) במהלך תהליך המיטוזה מתרחשת רק חלוקת תא אחת;

2) DNA מסונתז לפני חלוקת התא, באינטרפאזה (בתקופת S של אינטרפאזה);

3) הפרופזה לוקח פרק זמן קצר;

4) בפרופזה, צימוד והצלבה אינם מתרחשים;

5) במטאפאזה, כרומוזומים נפרדים המורכבים משתי כרומטידות ממוקמים לאורך קו המשווה;

6) ראשית, זרועות הכרומטידיות מופרדות;

7) באנפאזה, הצנטרומרים מתחלקים והכרומטידות עוברות לקטבים;

8) כתוצאה ממיטוזה, מספר הכרומוזומים בתא נשאר ללא שינוי;

9) מיטוזה מתרחשת בתאים הפלואידים, דיפלואידים ופוליפלואידים;

10) מתרחשת במהלך היווצרות תאים סומטיים, כמו גם במהלך היווצרות גמטות בצמחים (בהם מתרחשת חילופי דורות).

במיוזה: 1) במהלך תהליך המיוזה מתרחשות שתי חלוקות (החלוקה הראשונה והשנייה של המיוזה);

2) DNA מסונתז רק לפני החלוקה המיוטית הראשונה. לא מתרחשת שכפול DNA בין החלוקה המיוטית הראשונה והשנייה;

3) prophase-I לוקח פרק זמן ארוך מאוד ומחולק ל-5 שלבים;

4) במהלך הפרופזה, כרומוזומים הומולוגיים מצומדים ויכולים להחליף חלקים (מתרחשת הצלבה);

5) במטאפאזה I, לאורך קו המשווה של התא, לא ממוקמים כרומוזומים בודדים, אלא זוגות של כרומוזומים מצומדים - דו ערכיים. במטאפאזה II, הכרומוזומים ממוקמים לאורך קו המשווה של התא;

6) כוח הדחייה מתבטא באזור הצנטרומר;

7) צנטרומרים מתחלקים רק בחלוקה השנייה של המיוזה; כרומטידות נפרדות רק בחלוקה השנייה של המיוזה;

8) מספר הכרומוזומים בתא לאחר מיוזה מופחתת בחצי;

9) מופיע רק בתאים דיפלואידים ופוליפלואידים;

10) מתרחשת במהלך גמטו וספורוגנזה.

12. פרוגנזה. spermatogenesis. מאפיינים ציטולוגיים וציטוגנטיים של התהליך. מבנה האשך של יונק. זֶרַע. קשר בין מבנה לתפקוד.

פרוגנזה- תהליך ההתבגרות של תאי הנבט עד שהגוף מגיע למצב בוגר.

spermatogenesis- היווצרות תאי נבט בבלוטת המין אצל גברים.

עד גיל ההתבגרות, חלק מהתאים מתמיינים ל-spermatocytes מסדר ראשון. מיוזיס מסדר 1. עם השלמתו, spermatocyte מסדר 1 יצר שני spermatocytes מסדר שני, שלכל אחד מהם יש סט כפול של כרומוזומים הפלואידים. במיוזה 2, כל spermatocyte מסדר שני מתחלק ליצירת שתי spermatids. הזרע מתמיין לזרע. זרעון אצל גברים הוא תהליך מתמשך.

אשכים- גונדות זכריות, המייצרות מוצרי רבייה והורמוני מין. ביונקי שליה הם נלקחים מחוץ לחלל הגוף וממוקמים באיבר מיוחד - שק האשכים בקשר עם טמפרטורה גבוההגופים. אצל יונקים, פני האשך מכוסים בקרומים. פְּנִים רקמת חיבורמחולק למקטעים. כל אונה מכילה צינורית זרע מפותלת. צינורית מפותלת היא צינור גלילי שמסתיים בצורה עיוורת מצד אחד ומחובר לצינורות ישרים בצד השני. דופן הצינורית נוצרת על ידי תאי Sertoli (תאים ממקור אפיתל). תאי סרטולי גדולים, הגרעין שלהם מוסט לחלק החיצוני, והציטופלזמה פונה אל לומן הצינורית. הוא מייצג את הבסיס הסינציציאלי לפיתוח תאי נבט.

התפתחות הזרע מתרחשת בצינוריות הזרע המפותלות. התפתחות זו מתרחשת בגלים, הן לאורכו והן לרוחב חתך הרוחב שלו, כלומר, בקצה הקהה ישנם תאים בשלבי ההתפתחות המוקדמים, וקרוב יותר ללומן ישנם זרעונים בוגרים. בחתך רוחב, ניתן לזהות דורות עוקבים של תאי נבט, החל מ-spermatogonia בתאי Sertoli ועד זרע מוכן במרכז הצינורית.

זֶרַע- של גברים תא מין, הגמטה הזכרית, המשמשת להפריה של הגמטה הנשית, הביצית.

· לראש הזרע האנושי יש צורה של אליפסואיד, דחוס מהצדדים, יש בור קטן בצד אחד, ולכן לפעמים מדברים על הצורה "בצורת כפית" של ראש הזרע בבני אדם . ראש הזרע מכיל את הדברים הבאים: מבנים תאיים:

1. גרעין הנושא קבוצה אחת של כרומוזומים. גרעין כזה נקרא הפלואיד. לאחר היתוך של זרע וביצית (שגרעין שלה הוא גם הפלואידי), נוצרת זיגוטה - אורגניזם דיפלואידי חדש הנושא כרומוזומים אימהיים ואביים. במהלך התפתחות הזרע (התפתחות זרע) נוצרים שני סוגי זרע: אלו הנושאים את כרומוזום ה-X ואלו הנושאים את כרומוזום ה-Y. כאשר ביצית מופרית על ידי זרע הנושא X, נוצר עובר נקבה. כאשר ביצית מופרית על ידי זרע הנושא Y, נוצר עובר זכר. גרעין הזרע קטן בהרבה מהגרעינים של תאים אחרים; הדבר נובע בעיקר מהארגון הייחודי של מבנה כרומטין הזרע (ראה פרוטמינים). עקב עיבוי חזק, הכרומטין אינו פעיל - RNA אינו מסונתז בגרעין הזרע.

2. אקרוזום - ליזוזום שונה - שלפוחית ​​ממברנה הנושאת אנזימים ליטיים - חומרים הממיסים את קרום הביצית. האקרוזום תופס כמחצית מנפח הראש והוא שווה בערך בגודלו לגרעין. הוא שוכב לפני הגרעין ומכסה חצי מהגרעין (לכן, לעתים קרובות משווים את האקרוזום לכיפה). במגע עם הביצית, האקרוזום משחרר את האנזימים שלו כלפי חוץ וממיס חלק קטן של קרום הביצית, ובכך יוצר "מעבר" קטן לחדירת הזרע. האקרוזום מכיל כ-15 אנזימים ליטיים שהעיקרי שבהם הוא אקרוזין.

3. הצנטרוזום הוא המרכז לארגון המיקרוטובולים, מבטיח את תנועת זנב הזרע, וככל הנראה מעורב גם בהכנסת גרעיני הזיגוטה ובחלוקת התא הראשונה של הזיגוטה.

· מאחורי הראש נמצא מה שנקרא "החלק האמצעי" של הזרע. מהראש חלק אמצעימפריד צמצום קטן - ה"צוואר". הזנב ממוקם מאחורי החלק האמצעי. שלד הציטו של הדגל, המורכב ממיקרוטובולים, עובר דרך כל החלק האמצעי של הזרע. בחלק האמצעי סביב ציטושלד הדגל יש מיטוכונדריון - מיטוכונדריון ענק של הזרע. למיטוכונדריה יש צורה ספירלית ונראה שהיא עוטפת את שלד הציטוס של הדגל. המיטוכונדריון מבצע את הפונקציה של סינתזת ATP ובכך מבטיח את תנועת הדגל.

· הזנב, או הדגלום, ממוקם מאחורי החלק האמצעי. הוא דק יותר מהחלק האמצעי וארוך ממנו בהרבה. הזנב הוא איבר תנועת הזרע. המבנה שלו אופייני לדגלים תאיים אוקריוטיים.

רבייה מינית של בעלי חיים, צמחים ופטריות קשורה להיווצרות תאי נבט מיוחדים.
מיוזיס- סוג מיוחד של חלוקת תאים המביא להיווצרות תאי מין.
בניגוד למיטוזה, שבה נשמר מספר הכרומוזומים המתקבלים על ידי תאי הבת, במהלך המיוזה מספר הכרומוזומים בתאי הבת מצטמצם בחצי.
תהליך המיוזה מורכב משתי חלוקות תאים עוקבות - מיוזה I(חטיבה ראשונה) ו מיוזה II(חטיבה שנייה).
שכפול DNA וכרומוזומים מתרחש רק לפני כן מיוזה I.
כתוצאה מהחלוקה הראשונה של המיוזה, הנקראת רדוקציוניסט, נוצרים תאים עם מספר חצוי של כרומוזומים. החלוקה השנייה של המיוזה מסתיימת ביצירת תאי נבט. אז הכל תאים סומטייםאורגניזם מכיל כפול, דיפלואיד (2n), קבוצה של כרומוזומים כאשר לכל כרומוזום יש כרומוזום הומולוגי זוג. לתאי מין בוגרים יש רק יחיד, הפלואיד (n), קבוצה של כרומוזומים ובהתאם, מחצית מכמות ה-DNA.

שלבים של מיוזה

בְּמַהֲלָך מנבא א'כרומוזומים כפולים של Meiosis נראים בבירור תחת מיקרוסקופ אור. כל כרומוזום מורכב משני כרומוטידים, המקושרים ביניהם באמצעות צנטרומר בודד. במהלך תהליך הספירליזציה, הכרומוזומים הכפולים מתקצרים. כרומוזומים הומולוגיים מחוברים הדוק זה לזה לאורך (כרומטיד לכרומטיד), או כמו שאומרים, לְהַטוֹת. במקרה זה, הכרומטידות לרוב חוצות או מתפתלות זו סביב זו. ואז הכרומוזומים הכפולים ההומולוגיים מתחילים להתרחק זה מזה. במקומות שבהם הכרומטידות חוצות, מתרחשות הפסקות רוחביות וחילופי מקטעים שלהן. תופעה זו נקראת חציית כרומוזומים.במקביל, כמו במיטוזה, הממברנה הגרעינית מתפרקת, הגרעין נעלם ונוצרים חוטי ציר. ההבדל בין פרופאזה I של מיוזה לפרופאזה של מיטוזה הוא הצמדה של כרומוזומים הומולוגיים והחלפה הדדית של מקטעים במהלך תהליך חציית הכרומוזומים.
סימן אופייני מטאפאזה I- סידור במישור המשווני של תא הכרומוזומים ההומולוגיים השוכבים בזוגות. בעקבות זה בא אנפאזה I, שבמהלכם כרומוזומים הומולוגיים שלמים, שכל אחד מהם מורכב משתי כרומטידות, נעים לקטבים מנוגדים של התא. חשוב מאוד להדגיש תכונה אחת של התבדלות כרומוזומים בשלב זה של המיוזה: הכרומוזומים ההומולוגיים של כל זוג מתפצלים באופן אקראי, ללא קשר לכרומוזומים של זוגות אחרים. כל קוטב מסתיים בחצי כרומוזומים ממה שהיו בתא בתחילת החלוקה. אז בא טלופזה I, שבמהלכם נוצרים שני תאים שמספר הכרומוזומים קטן בחצי.
האינטרפאזה קצרה מכיוון שלא מתרחשת סינתזת DNA. לאחר מכן החלוקה המיוטית השנייה ( מיוזה II). זה שונה ממיטוזה רק בכך שמספר הכרומוזומים ב מטאפאזה IIמחצית ממספר הכרומוזומים במטאפאזה של מיטוזה באותו אורגניזם. מכיוון שכל כרומוזום מורכב משתי כרומטידות, במטאפאזה II מתחלקים הצנטרומרים של הכרומוזומים, והכרומטידות נעות לכיוון הקטבים, שהופכים לכרומוזומי בת. רק עכשיו מתחיל אינטרפאזי אמיתי. מכל תא ראשוני עולים ארבעה תאים עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים.

גיוון גמטים

שקול מיוזה של תא שיש לו שלושה זוגות של כרומוזומים ( 2n = 6). במקרה זה, לאחר שתי חלוקות מיוטיות, נוצרים ארבעה תאים עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים ( n=3). מכיוון שהכרומוזומים של כל זוג מתפזרים לתאי בת ללא תלות בכרומוזומים של זוגות אחרים, היווצרותם של שמונה סוגים של גמטות עם שילובים שונים של כרומוזומים הנמצאים בתא האם המקורי היא סבירה באותה מידה.
מגוון גדול עוד יותר של גמטות מסופק על ידי צימוד והצלבה של כרומוזומים הומולוגיים בפרוזה של מיוזה, שהיא בעלת חשיבות ביולוגית כללית גדולה מאוד.

משמעות ביולוגית של מיוזה

אם במהלך תהליך המיוזה לא הייתה ירידה במספר הכרומוזומים, הרי שבכל דור שלאחר מכן, עם איחוי גרעיני הביצית והזרע, מספר הכרומוזומים יגדל ללא הגבלה. הודות למיוזה, תאי נבט בוגרים מקבלים מספר הפלואידי (n) של כרומוזומים, ובמהלך ההפריה המאפיין המין הזהמספר דיפלואידי (2n). במהלך המיוזה, הכרומוזומים ההומולוגיים מגיעים לתאי נבט שונים, ובמהלך ההפריה, זיווג הכרומוזומים ההומולוגיים משוחזר. כתוצאה מכך, קבוצה דיפלואידית מלאה של כרומוזומים וכמות קבועה של DNA מובטחת לכל מין.
הצלבת הכרומוזומים המתרחשת במיוזה, חילופי המקטעים, כמו גם ההתבדלות העצמאית של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים קובעים את דפוסי ההעברה התורשתית של תכונה מהורים לצאצאים. מכל זוג של שני כרומוזומים הומולוגיים (אימהיים ואביים) שהיו חלק מקבוצת הכרומוזומים של אורגניזמים דיפלואידים, הסט ההפלואידי של ביצית או זרע מכיל רק כרומוזום אחד. היא עשויה להיות:

• כרומוזום אב;
• כרומוזום אימהי;
• אב עם אזור אימהי;
• אימהי עם חלקת האב.

תהליכים אלה של הופעת מספר רב של תאי נבט שונים מבחינה איכותית תורמים לשונות תורשתית.
במקרים מסוימים, עקב הפרעה בתהליך המיוזה, עם אי-ניתוק של כרומוזומים הומולוגיים, לתאי נבט ייתכן שלא יהיה כרומוזום הומולוגי או להיפך, לשני הכרומוזומים ההומולוגיים. זה מוביל להפרעות חמורות בהתפתחות האורגניזם או למותו.