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 בתאי 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.

תהליכי מוצא אלו כמות גדולהתאי 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.

ידוע על אורגניזמים חיים שהם נושמים, ניזונים, מתרבים ומתים; זהו תפקידם הביולוגי. אבל למה כל זה קורה? בשל הלבנים - תאים שגם נושמים, ניזונים, מתים ומתרבים. אבל איך זה קורה?

על מבנה התאים

הבית עשוי מלבנים, בלוקים או בולי עץ. כמו כן, ניתן לחלק אורגניזם ליחידות יסוד - תאים. כל המגוון של היצורים החיים מורכב מהם; ההבדל טמון רק בכמותם ובסוגיהם. הם מרכיבים שרירים עֶצֶם, עור, הכל איברים פנימיים- הם כל כך שונים במטרה שלהם. אבל ללא קשר לפונקציות שתא מסוים מבצע, כולן בנויות בערך אותו הדבר. קודם כל, לכל "לבנה" יש מעטפת וציטופלזמה עם אברונים הממוקמים בה. לחלק מהתאים אין גרעין, הם נקראים פרוקריוטים, אבל כל האורגניזמים המפותחים יותר או פחות מורכבים מאוקריוטים, שיש להם גרעין שבו מאוחסן מידע גנטי.

האברונים הממוקמים בציטופלזמה הם מגוונים ומעניינים; הם פועלים פונקציות חשובות. תאים ממקור בעלי חיים כוללים את הרטיקולום האנדופלזמי, ריבוזומים, מיטוכונדריה, קומפלקס גולגי, צנטרולים, ליזוזומים ואלמנטים מוטוריים. בעזרתם מתרחשים כל התהליכים המבטיחים את תפקוד הגוף.

פעילות התא

כפי שכבר צוין, כל היצורים החיים אוכלים, נושמים, מתרבים ומתים. הצהרה זו נכונה הן לגבי אורגניזמים שלמים, כלומר אנשים, בעלי חיים, צמחים וכו', והן לגבי תאים. זה מדהים, אבל לכל "לבנה" יש חיים משלה. בשל האברונים שלו, הוא קולט ומעבד חומרי הזנה, חמצן, ומסיר כל מה שלא נחוץ מבחוץ. הציטופלזמה עצמה והרשת האנדופלזמית ממלאות תפקיד הובלה, המיטוכונדריה אחראיות גם על הנשימה, כמו גם על מתן אנרגיה. מתחם גולגי אחראי על הצטברות ופינוי של חומרי פסולת מהתאים. גם אברונים אחרים משתתפים תהליכים מורכבים. ובשלב מסוים הוא מתחיל להתחלק, כלומר מתרחש תהליך הרבייה. כדאי לשקול בפירוט רב יותר.

תהליך חלוקת התא

רבייה היא אחד משלבי ההתפתחות של אורגניזם חי. כך גם לגבי תאים. בשלב מסוים מעגל החייםהם נכנסים למצב שבו הם מוכנים להתרבות. הם פשוט מתחלקים לשניים, מתארכים, ואז יוצרים מחיצה. תהליך זה פשוט ונחקר כמעט לחלוטין באמצעות הדוגמה של חיידקים בצורת מוט.

הדברים קצת יותר מסובכים. הם מתרבים בשלושה דרכים שונותאשר נקראים אמיטוזיס, מיטוזה ומיוזה. לכל אחד מהמסלולים הללו יש מאפיינים משלו, הוא טבוע בסוג מסוים של תא. אמיטוזיס

נחשב לפשוט ביותר, הוא נקרא גם ביקוע בינארי ישיר. כאשר זה מתרחש, מולקולת ה-DNA מכפילה את עצמה. עם זאת, לא נוצר ציר ביקוע, ולכן שיטה זו היא החסכונית ביותר באנרגיה. אמיטוזיס מתרחשת באורגניזמים חד-תאיים, בעוד שרקמות של אורגניזמים רב-תאיים מתרבים באמצעות מנגנונים אחרים. עם זאת, לעיתים נצפה כאשר הפעילות המיטוטית מופחתת, למשל, ברקמות בוגרות.

לִפְעָמִים חלוקה ישירהמבודד כסוג של מיטוזה, אבל כמה מדענים רואים בזה מנגנון נפרד. תהליך זה מתרחש די נדיר אפילו בתאים ישנים. לאחר מכן, המיוזה והשלבים שלה, תהליך המיטוזה, כמו גם הדמיון והשוני של שיטות אלה ייחשבו. לעומת חלוקה פשוטההם מורכבים ומושלמים יותר. זה נכון במיוחד עבור חלוקת הפחתה, ולכן המאפיינים של שלבי המיוזה יהיו המפורטים ביותר.

תפקיד חשוב בחלוקת התאים ממלאים centrioles - אברונים מיוחדים, הממוקמים בדרך כלל ליד מתחם גולגי. כל מבנה כזה מורכב מ-27 מיקרוטובולים, המקובצים בקבוצות של שלושה. המבנה כולו בצורת גליל. Centrioles מעורבים ישירות ביצירת ציר חלוקת התא במהלך תהליך החלוקה העקיפה, עליו נדון בהמשך.

מיטוזה

תוחלת החיים של התאים משתנה. חלקם חיים מספר ימים, וחלקם יכולים להיות מסווגים כארוכים, מכיוון שהשינוי המוחלט שלהם מתרחש לעתים רחוקות מאוד. וכמעט כל התאים הללו מתרבים באמצעות מיטוזה. על רובם עוברות בממוצע 10-24 שעות בין תקופות החלוקה. מיטוזה עצמה לוקחת פרק זמן קצר - בבעלי חיים בערך 0.5-1

שעה, ולצמחים בערך 2-3. מנגנון זה מבטיח את גדילת אוכלוסיית התאים ורבייה של יחידות זהות בתכולתן הגנטי. כך נשמרת המשכיות הדורות ברמה היסודית. במקרה זה, מספר הכרומוזומים נשאר ללא שינוי. מנגנון זה הוא סוג הרבייה הנפוץ ביותר. תאים איקריוטיים.

המשמעות של חלוקה מסוג זה היא רבה - תהליך זה מסייע לרקמות לצמוח ולהתחדש, שבגללו מתרחשת התפתחות האורגניזם כולו. בנוסף, המיטוזה היא שעומדת בבסיס הרבייה הא-מינית. ופונקציה נוספת היא תנועת תאים והחלפת תאים שכבר מיושנים. לכן, אין זה נכון להניח שבגלל ששלבי המיוזה מורכבים יותר, תפקידה גבוה בהרבה. שני התהליכים הללו ממלאים תפקידים שונים והם חשובים ובלתי ניתנים להחלפה בדרכם.

מיטוזה מורכבת ממספר שלבים הנבדלים בתכונותיהם המורפולוגיות. המצב שבו התא מוכן לחלוקה עקיפה נקרא interphase, והתהליך עצמו מחולק ל-5 שלבים נוספים, שצריך להתייחס אליהם ביתר פירוט.

שלבים של מיטוזה

תוך כדי שלב, התא מתכונן להתחלק: DNA וחלבונים מסונתזים. שלב זה מחולק לעוד כמה, שבמהלכם מתרחשת צמיחת המבנה כולו והכפלת הכרומוזומים. התא נשאר במצב זה עד 90% ממחזור חייו כולו.

10% הנותרים תפוסים על ידי החלוקה עצמה, המחולקת ל-5 שלבים. במהלך מיטוזה של תאי צמחים משתחרר גם קדם-פרופאז, אשר נעדר בכל שאר המקרים. נוצרים מבנים חדשים, הגרעין נע למרכז. נוצר סרט preprophase, המסמן את האתר הצפוי לחלוקה עתידית.

בכל שאר התאים, תהליך המיטוזה מתנהל באופן הבא:

שולחן 1

שם במה	מאפיין
פרופאזה	הגרעין גדל בגודלו, הכרומוזומים שבו ספירליים, הופכים גלויים במיקרוסקופ. ציר ביקוע נוצר בציטופלזמה. הגרעין מתפרק לעתים קרובות, אבל זה לא תמיד קורה. התוכן של החומר הגנטי בתא נשאר ללא שינוי.
פרומטפאזה	הממברנה הגרעינית מתפרקת. כרומוזומים מתחילים תנועה פעילה אך אקראית. בסופו של דבר, כולם מגיעים למישור של לוח המטאפאזה. שלב זה נמשך עד 20 דקות.
מטאפאזה	הכרומוזומים מיושרים לאורך המישור המשווני של הציר במרחקים שווים בערך משני הקטבים. מספר המיקרוטובולים השומרים על המבנה כולו במצב יציב מגיע למקסימום. כרומטידות אחיות דוחות זו את זו, ושומרות על קשר רק בצנטרומר.
אנפאזה	השלב הקצר ביותר. הכרומטידות נפרדות ודוחות זו את זו לכיוון הקטבים הקרובים ביותר. תהליך זה מבודד לעיתים בנפרד ונקרא אנפאזה A. לאחר מכן, קטבי החלוקה עצמם מתפצלים. בתאים של פרוטוזואה מסוימות, הציר גדל עד פי 15. ותת-שלב זה נקרא אנפאזה B. משך ורצף התהליכים בשלב זה משתנים.
טלופאז	לאחר סיום ההתפצלות לקטבים מנוגדים, הכרומטידות נעצרות. כרומוזומים מתעבים, כלומר הם גדלים בגודלם. שחזור של הממברנות הגרעיניות של תאי הבת העתידיים מתחיל. מיקרוטובולים בציר נעלמים. נוצרים גרעינים וסינתזת RNA מתחדשת.

לאחר השלמת חלוקת המידע הגנטי, מתרחשת ציטוקינזיס או ציטוטומיה. מונח זה מתייחס להיווצרות גופי תאי בת מגוף האם. במקרה זה, האברונים, ככלל, מחולקים לשניים, אם כי חריגים אפשריים; נוצר מחיצה. ציטוקינזיס אינו מופרד לשלב נפרד; ככלל, הוא נחשב במסגרת הטלופאז.

אז, ברוב המקרים תהליכים מענייניםמעורבים כרומוזומים הנושאים מידע גנטי. מה הם ולמה הם כל כך חשובים?

לגבי כרומוזומים

עדיין אין להם את הרעיון הקל ביותרלגבי גנטיקה, אנשים ידעו שתכונות רבות של הצאצאים תלויות בהורים. עם התפתחות הביולוגיה, התברר כי מידע על אורגניזם מסוים מאוחסן בכל תא, וחלק ממנו מועבר לדורות הבאים.

בסוף המאה ה-19 התגלו כרומוזומים - מבנים המורכבים מאורך

מולקולות DNA. זה התאפשר עם שיפור המיקרוסקופים, וגם עכשיו ניתן לראות אותם רק בתקופת החלוקה. לרוב, התגלית מיוחסת למדען הגרמני וו. פלמינג, שלא רק ייעל את כל מה שנחקר לפניו, אלא גם תרם תרומה משלו: הוא היה מהראשונים שחקרו את מבנה התא, המיוזה והשלבים שלו, וגם הציג את המונח "מיטוזה". עצם המושג "כרומוזום" הוצע מעט מאוחר יותר על ידי מדען אחר - ההיסטולוג הגרמני G. Waldeyer.

המבנה של הכרומוזומים כשהם נראים בבירור הוא די פשוט - הם שתי כרומטידות המחוברות באמצע באמצעות צנטרומר. זהו רצף נוקלאוטידים ספציפי וממלא תפקיד חשוב בתהליך רביית התאים. בסופו של דבר, הכרומוזום במראהו בפרופזה ובמטפאזה, כאשר ניתן לראותו בצורה הטובה ביותר, דומה לאות X.

בשנת 1900 התגלו עקרונות המתארים העברת מאפיינים תורשתיים. ואז התברר סופית שכרומוזומים הם בדיוק המידע הגנטי שמועבר דרכו. לאחר מכן, מדענים ערכו מספר ניסויים שהוכיחו זאת. ואז נושא המחקר היה ההשפעה שיש לחלוקת תאים עליהם.

מיוזיס

שלא כמו מיטוזה, מנגנון זה מוביל בסופו של דבר ליצירת שני תאים עם קבוצת כרומוזומים שקטנה פי 2 מהמקורית. לפיכך, תהליך המיוזה משמש כמעבר מהשלב הדיפלואידי לשלב הפלואידי, ובעיקר

אנחנו מדברים עלעל חלוקת הגרעין, ושנית, חלוקת התא כולו. שחזור מערך הכרומוזומים המלא מתרחש כתוצאה מהיתוך נוסף של גמטות. בשל הפחתת מספר הכרומוזומים, שיטה זו מוגדרת גם כ חלוקת הפחתהתאים.

Meiosis ושלביה נחקרו על ידי מדענים מפורסמים כמו V. Fleming, E. Strasburger, V. I. Belyaev ואחרים. המחקר של תהליך זה בתאים של צמחים ובעלי חיים כאחד עדיין נמשך - הוא כל כך מורכב. בתחילה, תהליך זה נחשב לגרסה של מיטוזה, אך כמעט מיד לאחר גילויו הוא זוהה כמנגנון נפרד. מאפיינים של מיוזה ושלה ערך תיאורטיתוארו לראשונה מספיק על ידי אוגוסט וייסמן ב-1887. מאז התקדם מאוד חקר תהליך חלוקת הצמצום, אך המסקנות שהוסקו טרם הופרכו.

אין לבלבל בין מיוזיס לבין גמטוגנזה, אם כי שני התהליכים קשורים קשר הדוק. שני המנגנונים מעורבים ביצירת תאי נבט, אך ישנם מספר הבדלים רציניים ביניהם. מיוזיס מתרחשת בשני שלבי חלוקה, שכל אחד מהם מורכב מ-4 שלבים עיקריים, עם הפסקה קצרה ביניהם. משך התהליך כולו תלוי בכמות ה-DNA בגרעין ובמבנה הארגון הכרומוזומלי. באופן כללי, זה הרבה יותר ארוך בהשוואה למיטוזה.

אגב, אחת הסיבות העיקריות לגיוון המינים המשמעותי היא המיוזה. כתוצאה מחלוקת ההפחתה, מערך הכרומוזומים מפוצל לשניים, כך שמופיעים שילובים חדשים של גנים, שעשויים בעיקר להגביר את כושר ההסתגלות וההסתגלות של אורגניזמים, אשר בסופו של דבר מקבלים קבוצות מסוימות של מאפיינים ואיכויות.

שלבים של מיוזה

כפי שכבר הוזכר, חלוקת תאי הפחתה מחולקת באופן קונבנציונלי לשני שלבים. כל אחד מהשלבים הללו מחולק לעוד 4. והשלב הראשון של המיוזה - פרופסה I, בתורו, מחולק ל-5 שלבים נפרדים נוספים. ככל שהמחקר של תהליך זה נמשך, ייתכן שיזוהו אחרים בעתיד. כעת נבדלים השלבים הבאים של המיוזה:

שולחן 2

שם במה	מאפיין
חלוקה ראשונה (הפחתה)
פרופסה א'
לפטוטן	שלב זה נקרא אחרת שלב החוטים הדקים. כרומוזומים נראים כמו כדור סבוך מתחת למיקרוסקופ. לפעמים מובחן פרולפטוטן, כאשר עדיין קשה להבחין בחוטים בודדים.
זיגוטן	שלב מיזוג חוטים. הומולוגיים, כלומר דומים זה לזה במורפולוגיה ובגנטיקה, זוגות כרומוזומים מתמזגים. במהלך תהליך ההיתוך, כלומר, נוצרים צימוד, דו-וולנטיים או טטראדים. זה השם שניתן למתחמים יציבים למדי של זוגות כרומוזומים.
פאכיטן	שלב של חוטים עבים. בשלב זה, הכרומוזומים מתגלגלים ושכפול ה-DNA הושלם, נוצרות כיאסמטה - נקודות מגע של חלקים בודדים של כרומוזומים - כרומטידות. תהליך המעבר מתרחש. כרומוזומים חוצים ומחליפים כמה פיסות מידע גנטי.
דיפלוטן	נקרא גם שלב הגדיל הכפול. כרומוזומים הומולוגיים בדו-וולנטיים דוחים זה את זה ונשארים מחוברים רק בצ'יאסמטה.
דיאקינזיס	בשלב זה, הביוולנטים מתפזרים בפריפריה של הגרעין.
מטאפאזה I	הקליפה הגרעינית נהרסת ונוצר ציר ביקוע. הדו-וולנטים נעים למרכז התא ומתיישרים לאורך המישור המשווני.
אנפאזה I	הביוולנטים מתפרקים, ולאחר מכן כל כרומוזום מהזוג עובר לקוטב הקרוב ביותר של התא. אין הפרדה לכרומטידות.
טלופאז I	תהליך הפרדת הכרומוזומים הושלם. נוצרים גרעינים נפרדים של תאי בת, כל אחד עם סט הפלואידי. כרומוזומים נואשים ונוצרת מעטפת גרעינית. לפעמים נצפית ציטוקינזיס, כלומר חלוקה של גוף התא עצמו.
חלוקה שנייה (משוונית)
פרופאזה ב'	הכרומוזומים מתעבים ומרכז התא מתחלק. הקרום הגרעיני נהרס. נוצר ציר ביקוע, בניצב לראשון.
מטאפאזה II	בכל אחד מתאי הבת, הכרומוזומים מסתדרים לאורך קו המשווה. כל אחד מהם מורכב משתי כרומטידות.
אנפאזה II	כל כרומוזום מחולק לכרומטידות. חלקים אלה מתפצלים לקטבים מנוגדים.
טלופאז II	הכרומוזומים החד-כרומטידיים המתקבלים מנוזלים. המעטפת הגרעינית נוצרת.

אז ברור ששלבי החלוקה של המיוזה הם הרבה יותר מורכבים מתהליך המיטוזה. אבל, כאמור, זה לא גורע תפקיד ביולוגיחלוקה עקיפה, מכיוון שהם מבצעים פונקציות שונות.

אגב, מיוזה ושלביה נצפים גם בחלק מהפרוטוזואה. עם זאת, ככלל, הוא כולל רק חטיבה אחת. ההנחה היא שצורה חד-שלבית זו התפתחה מאוחר יותר לצורה הדו-שלבית המודרנית.

הבדלים ודמיון בין מיטוזה למיוזה

במבט ראשון נראה שההבדלים בין שני התהליכים הללו ברורים, כי מדובר במנגנונים שונים לחלוטין. עם זאת, בניתוח מעמיק יותר, מתברר שההבדלים בין מיטוזה למיוזה אינם כל כך גלובליים; בסופו של דבר הם מובילים להיווצרות תאים חדשים.

קודם כל, כדאי לדבר על המשותף למנגנונים האלה. למעשה, יש רק שני צירופי מקרים: באותו רצף של שלבים, וגם בעובדה ש

שכפול DNA מתרחש לפני שני סוגי החלוקה. אם כי, באשר למיוזה, תהליך זה אינו הושלם לחלוטין לפני תחילתו של פרופסה I, המסתיים באחד מתתי השלבים הראשונים. ולמרות שרצף השלבים דומה, בעצם, האירועים המתרחשים בהם אינם חופפים לחלוטין. אז קווי הדמיון בין מיטוזה למיוזה אינם כה רבים.

יש הרבה יותר הבדלים. קודם כל, מיטוזה מתרחשת בעוד שמיוזה קשורה קשר הדוק להיווצרות תאי נבט וספורוגנזה. בשלבים עצמם, התהליכים אינם חופפים לחלוטין. לדוגמה, מעבר במיטוזה מתרחשת במהלך השלב הבין-פאזי, ולא תמיד. במקרה השני, תהליך זה כולל אנפאזה של מיוזה. ריקומבינציה של גנים בחלוקה עקיפה בדרך כלל לא מתרחשת, מה שאומר שהוא אינו ממלא שום תפקיד בהתפתחות האבולוציונית של האורגניזם ובשמירה על מגוון תוך ספציפי. מספר התאים הנובעים ממיטוזה הוא שניים, והם זהים גנטית לאם ויש להם קבוצה דיפלואידית של כרומוזומים. במהלך חלוקת הצמצום הכל שונה. התוצאה של המיוזה היא 4 שונות מזו האימהית. בנוסף, שני המנגנונים נבדלים באופן משמעותי במשך הזמן, וזה נובע לא רק מההבדל במספר שלבי החלוקה, אלא גם משך כל שלב. לדוגמה, הפרופזה הראשונה של המיוזה נמשכת הרבה יותר זמן, מכיוון שבזמן זה מתרחשים צימוד והצלבה של כרומוזומים. לכן הוא מתחלק עוד יותר למספר שלבים.

באופן כללי, קווי הדמיון בין מיטוזה למיוזה הם די מינוריים בהשוואה להבדלים ביניהם. כמעט בלתי אפשרי לבלבל בין תהליכים אלה. לכן, עכשיו קצת מפתיע שחלוקת ההפחתה נחשבה בעבר לסוג של מיטוזה.

השלכות של מיוזה

כפי שכבר הוזכר, לאחר סיום תהליך חלוקת ההפחתה, במקום תא האם בעל מערך דיפלואידי של כרומוזומים, נוצרים ארבעה הפלואידים. ואם מדברים על ההבדלים בין מיטוזה למיוזה, זה המשמעותי ביותר. התאוששות הכמות הנדרשת, כשמדובר בתאי נבט, מתרחשת לאחר ההפריה. לפיכך, עם כל דור חדש מספר הכרומוזומים אינו מוכפל.

בנוסף, במהלך המיוזה מתרחשת במהלך תהליך הרבייה, זה מוביל לשמירה על מגוון תוך ספציפי. אז העובדה שאפילו אחים לפעמים שונים מאוד אחד מהשני היא בדיוק תוצאה של מיוזה.

אגב, הסטריליות של כמה כלאיים בעולם החי היא גם בעיה של חלוקת צמצום. העובדה היא כי הכרומוזומים של ההורים השייכים סוגים שונים, לא יכול להיכנס לצימוד, מה שאומר שתהליך היווצרות של תאי נבט ברי קיימא מלא הוא בלתי אפשרי. לפיכך, המיוזה היא שעומדת בבסיס ההתפתחות האבולוציונית של בעלי חיים, צמחים ואורגניזמים אחרים.

מיוזיסהיא שיטה לחלוקת תאים באאוקריוטים המייצרת תאים הפלואידים. זה שונה ממיוזה למיטוזה, המייצרת תאים דיפלואידים.

בנוסף, המיוזה מתרחשת בשתי חלוקות עוקבות, הנקראות הראשונה (מיוזיס I) והשנייה (מיוזיס II), בהתאמה. כבר לאחר החלוקה הראשונה, תאים מכילים קבוצה אחת, כלומר הפלואידית, של כרומוזומים. לכן, החלוקה הראשונה נקראת לעתים קרובות רדוקציוניסט. למרות שלפעמים משתמשים במונח "חלוקת צמצום" ביחס לכל המיוזה.

החלוקה השנייה נקראת שוויוניומנגנון התרחשותו דומה למיטוזה. במיוזה II, כרומטידות אחיות נעות לכיוון קטבי התא.

למיוזה, בדומה למיטוזה, מקדימה באינטרפאזה סינתזת DNA – שכפול, שלאחריה כל כרומוזום כבר מורכב משתי כרומטידות, הנקראות כרומטידות אחיות. אין סינתזה של DNA בין החלוקה הראשונה והשנייה.

אם כתוצאה מהמיטוזה נוצרים שני תאים, אז כתוצאה ממיוזה - 4. עם זאת, אם הגוף מייצר ביצים, אז נשאר רק תא אחד שיש בו חומרי הזנה מרוכזים בפני עצמו.

כמות ה-DNA לפני החלוקה הראשונה מסומנת בדרך כלל כ-2n 4c. כאן n מציין כרומוזומים, c - כרומטידות. המשמעות היא שלכל כרומוזום יש זוג הומולוגי (2n), כשבמקביל כל כרומוזום מורכב משתי כרומטידות. בהתחשב בנוכחות של כרומוזום הומולוגי, מתקבלות ארבע כרומטידות (4c).

לאחר החלוקה הראשונה ולפני החלוקה השנייה, כמות ה-DNA בכל אחד משני תאי הבת מצטמצמת ל-1n 2c. כלומר, כרומוזומים הומולוגיים מתפזרים לתאים שונים, אך ממשיכים להיות מורכבים משתי כרומטידות.

לאחר החלוקה השנייה נוצרים ארבעה תאים עם קבוצה של 1n 1c, כלומר, כל אחד מכיל רק כרומוזום אחד מזוג הומולוגיים ומורכב מכרומטיד אחד בלבד.

להלן תיאור מפורטהחלוקה המיוטית הראשונה והשנייה. ייעוד השלבים זהה לזה של מיטוזה: פרופאזה, מטאפאזה, אנפאזה, טלופזה. עם זאת, התהליכים המתרחשים בשלבים אלה, במיוחד בנבואה I, שונים במקצת.

מיוזיס I

פרופסה א'

זהו בדרך כלל השלב הארוך והמורכב ביותר של המיוזה. זה לוקח הרבה יותר זמן מאשר בזמן מיטוזה. זה נובע מהעובדה שבזמן זה כרומוזומים הומולוגיים מתקרבים ומחליפים קטעי DNA (מתרחשים צימוד והצלבה).

נְטִיָה- תהליך הקישור של כרומוזומים הומולוגיים. הצלבה- החלפה של אזורים זהים בין כרומוזומים הומולוגיים. כרומטידות שאינן אחיות של כרומוזומים הומולוגיים יכולות להחליף חלקים שווים. במקומות שבהם מתרחשת חילוף כזה, מה שנקרא כיאזמה.

כרומוזומים הומולוגיים מזווגים נקראים דו-ערכיים, או מחברות. הקשר נמשך עד אנפאזה I והוא מובטח על ידי צנטרומרים בין כרומטידות אחיות וצ'יאסמטה בין כרומטידות שאינן אחיות.

בפרופאזה מתרחשת ספירליזציה של כרומוזומים, כך שעד סוף השלב, הכרומוזומים מקבלים את צורתם וגודלם האופייניים.

לעוד שלבים מאוחרים יותרבמהלך פרופאזה I, הממברנה הגרעינית מתפרקת לשלפוחיות והנוקלאולי נעלמים. הציר המיוטי מתחיל להיווצר. שלושה סוגים של microtubules ציר נוצרים. חלקם מחוברים לקינטוכורים, אחרים - לצינורות הגדלים מהקוטב הנגדי (המבנה פועל כמרווחים). אחרים יוצרים מבנה כוכבים ומתחברים לשלד הקרומי, ומשמשים כתמיכה.

צנטרוזומים עם צנטריולים מתפצלים לכיוון הקטבים. מיקרוטובולים חודרים לאזור הגרעין הקודם ומתחברים לקינטוכורים הנמצאים באזור הצנטרומר של הכרומוזומים. במקרה זה, הקינטוכורים של כרומטידות אחיות מתמזגים ופועלים כיחידה אחת, מה שמאפשר לכרומטידות של כרומוזום אחד לא להיפרד ובהמשך לנוע יחדיו לאחד מקטבי התא.

מטאפאזה I

לבסוף נוצר ציר הביקוע. זוגות של כרומוזומים הומולוגיים ממוקמים במישור המשווני. הם מסתדרים זה מול זה לאורך קו המשווה של התא כך שהמישור המשווני נמצא בין זוגות של כרומוזומים הומולוגיים.

אנפאזה I

כרומוזומים הומולוגיים נפרדים ועוברים לקטבים שונים של התא. בשל המעבר שהתרחש במהלך הפרופזה, הכרומטידות שלהם כבר אינן זהות זו לזו.

טלופאז I

הגרעינים משוחזרים. כרומוזומים נואשים לכרומטין דק. התא מתחלק לשניים. בבעלי חיים, פלישה של הממברנה. צמחים יוצרים דופן תא.

Meiosis II

אינטרפאזה בין שתי חלוקות מיוטיות נקראת interkinesis, זה קצר מאוד. שלא כמו interphase, שכפול DNA אינו מתרחש. למעשה, הוא כבר מוכפל, רק שכל אחד משני התאים מכיל אחד מהכרומוזומים ההומולוגיים. מיוזה II מתרחשת בו זמנית בשני תאים שנוצרו לאחר מיוזה I. התרשים שלהלן מציג את החלוקה של תא אחד מתוך שניים בלבד.

פרופאזה ב'

קצר. הגרעינים והנוקלאולי נעלמים שוב, והכרומטידות מתפתלות. הציר מתחיל להיווצר.

מטאפאזה II

כל כרומוזום, המורכב משתי כרומטידות, מחובר לשני גדילי ציר. חוט אחד ממוט אחד, השני מהשני. צנטרומרים מורכבים משני קינטוכורים נפרדים. לוח המטאפאזה נוצר במישור המאונך לקו המשווה של מטפאזה I. כלומר, אם תא האב במיוזה התחלק לאורכו, אז עכשיו שני תאים יתחלקו לרוחב.

אנפאזה II

החלבון הקושר את הכרומטידות האחיות נפרד, והן נעות לקטבים שונים. כעת כרומטידות אחיות נקראות כרומוזומי אחיות.

טלופאז II

בדומה לטלופאז I. מתרחשת דה-ספיראליזציה של כרומוזומים, הציר נעלם, נוצרים גרעינים ונוקלאולי ומתרחשת ציטוקינזיס.

המשמעות של מיוזה

באורגניזם רב תאי, רק תאי מין מתחלקים על ידי מיוזה. לכן, המשמעות העיקרית של המיוזה היא בִּטָחוֹןמַנגָנוֹןארבייה מינית,שבו מספר הכרומוזומים במין נשאר קבוע.

משמעות נוספת של מיוזה היא ריקומבינציה של מידע גנטי המתרחש בפרופאזה I, כלומר, שונות קומבינטיבית. שילובים חדשים של אללים נוצרים בשני מקרים. 1. כאשר מתרחשת מעבר, כלומר, כרומטידות לא-אחיות של כרומוזומים הומולוגיים מחליפות קטעים. 2. עם סטייה עצמאית של כרומוזומים לקטבים בשתי החלוקים המיוטים. במילים אחרות, כל כרומוזום יכול להופיע בתא אחד בכל שילוב עם כרומוזומים אחרים שאינם הומולוגיים לו.

כבר לאחר מיוזה I, תאים מכילים מידע גנטי שונה. לאחר החלוקה השנייה, כל ארבעת התאים שונים זה מזה. זהו הבדל חשוב בין מיוזה למיטוזה, המייצרת תאים זהים מבחינה גנטית.

חצייה והתבדלות אקראית של כרומוזומים וכרומטידים באנפאזה I ו-II יוצרים שילובים חדשים של גנים ו הם אחדמהגורמים לשונות תורשתית של אורגניזמים, שבזכותו מתאפשרת התפתחותם של אורגניזמים חיים.

המיוזה מורכבת משתי חלוקות תאים עוקבות, שהראשונה נמשכת כמעט כמו המיוזה כולה, והיא מורכבת הרבה יותר מהשנייה (איור 15-20A).

החלוקה השנייה של המיוזה מורכבת מאותם שלבים כמו המיטוזה, עם ההבדל שכל תא מכיל לא דיפלואיד, אלא מספר הפלואידי של כרומוזומים. החלוקה המיוטית השנייה מתרחשת הרבה יותר מהר מהראשונה ולרוב נמשכת מספר שעות. באופן כללי, מיוזה היא תהליך ארוך בהרבה בהשוואה למיטוזה: בשיפון זה לוקח יותר מיומיים, בתסיסנית זה לוקח כשבוע, בבני אדם זה לוקח שלושה וחצי שבועות. כתוצאה ממיוזה, תא דיפלואידי אחד מייצר ארבעה תאים עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים. יתרה מכך, בשל הפצה אקראית של כרומוזומים אבהיים ואימהיים בין תאים, כמו גם כתוצאה מחילופי כרומוזומים הומולוגיים במקטעים נפרדים, מושג מגוון עצום של גמטות בכל אורגניזם. כאשר תאי נבט מתמזגים, ניתן גם ליצור מספר רב של צירופים (על כך נדון ביתר פירוט בסעיף מידע תורשתי). כך, בשיטת הרבייה המינית, מתרחשת ריקומבינציה של מידע תורשתי, וכתוצאה מכך הצאצאים שונים מהותית מהוריהם.

לאחר סיום החלוקה המיוטית הראשונה, נוצרים שוב ממברנות בשני תאי הבת ומתחיל שלב אינטרפאז קצר. בשלב זה, הכרומוזומים מעט מיואש, אך עד מהרה הם מתעבים שוב ומתחיל ניסוי II. מכיוון שלא מתרחשת סינתזה של DNA בתקופה זו, נראה שבחלק מהאורגניזמים הכרומוזומים עוברים ישירות מחטיבה אחת לאחרת. פרופאזה II בכל האורגניזמים קצרה: המעטפת הגרעינית נהרסת כאשר נוצר ציר חדש, ולאחר מכן, ברצף מהיר, עוקבים אחריהם מטאפזה II, אנפאזה II וטלופזה II. כמו במיטוזה, חוטי קינטוכור נוצרים בכרומטידות אחיות, המשתרעים מהצנטרומר בכיוונים מנוגדים. בלוח המטאפאזה, שתי הכרומטידות האחיות מוחזקות יחד עד אנפאזה, כאשר הן נפרדות עקב היפרדות פתאומית של הקינטוכורים שלהן.לכן, החלוקה השנייה של המיוזה דומה למיטוזה רגילה, ההבדל המשמעותי היחיד הוא שיש עותק אחד של כל כרומוזום, ולא שניים, כמו ב

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- השיטה העיקרית לחלוקה של תאים אוקריוטיים, שבה תאי הבת שומרים על מערך הכרומוזומים של תא 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 קביעות סט כרומוזומיםעל פני סדרה של דורות 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 ישירה של גרעין הבין-פאזי על ידי התכווצות ללא ספירליזציה של כרומוזומים, ללא היווצרות ציר חלוקה. 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 כמויות גדולות פחות של רזרבה 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 ציטופלזמה (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 פלזמההגדילה האקרוזומלית והחלק הסמוך של קרום השלפוחית ​​האקרוזומלית מתמוססים, האנזים היאלורונידאז וחומרים פעילים ביולוגית אחרים הכלולים באקרוזום משתחררים החוצה וממיסים את החלק של קרום הביצית. 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 מתוכנן כך שתוכל להטיל ביציות 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