Šis raksts palīdzēs detalizēti izpētīt vienas no diploīdās šūnas dalīšanās formām, proti, mejozes shēmu, procesu. Tajā jūs uzzināsiet, no cik fāzēm sastāv šis process, kādas ir katras fāzes pazīmes, kādā fāzē notiek hromosomu konjugācija, kas ir krustošanās un kāda ir katra dalīšanas posma efektivitāte.

Jēdziena "meioze" nozīme

Šī dalīšanās forma galvenokārt raksturīga reproduktīvās sistēmas šūnām, proti, olnīcām un spermai. Ar mejozes palīdzību no diploīdās mātes šūnas veidojas četras haploīdas gametas ar n hromosomu komplektu.

Process sastāv no diviem posmiem:

• Samazinājums, mejoze 1 - sastāv no četrām fāzēm: profāze, metafāze, anafāze un telofāze. Pirmā mejozes dalīšanās beidzas ar divu haploīdu šūnu veidošanos no diploīdas šūnas.
• Vienādojuma stadija, mejoze 2 , procesuāli līdzīgs mitozei. Šo posmu raksturo māsu hromosomu atdalīšanās un to novirze uz dažādiem poliem.

Katrs posms sastāv no četrām secīgām fāzēm, kas vienmērīgi pāriet viena otrā. Starp diviem dalīšanas posmiem praktiski nav starpfāzes, tāpēc atkārtots DNS replikācijas process nenotiek.

Rīsi. 1. Pirmā mejozes dalījuma shēma.

Pirmā sadalīšanas posma iezīme ir 1. profāze, kas sastāv no pieciem atsevišķiem posmiem. Katrā no tiem notiekošo procesu skaidrojumu var atrast tabulā zemāk. 1. profāzes laikā hromosomas tiek saīsinātas spiralizācijas dēļ. Homologās hromosomas ir tik cieši saistītas viena ar otru, ka notiek konjugācijas process (hromosomu posmu apvienošana un saplūšana).

Šajā laikā dažas hromosomu daļas, kas nav māsas, var apmainīties savā starpā, šo procesu sauc par šķērsošanu.

Rīsi. 2. Otrā meiotiskā dalījuma shēma.

Meiozes fāzes tabula

Fāze	Īpatnības
1. fāze	Sastāv no pieciem posmiem: Leptotens(plāni pavedieni) - hromatīna granulu vietā parādās plāni hromosomu pavedieni; Zigotēns(diegu kombinācija) - notiek konjugācijas process; Pachytena(biezi pavedieni) - raksturīga hromosomu sekciju šķērsošana; Diplotena(dubultie pavedieni) - ir redzamas chiasmata un hromatids; Diakinēze– hromosomas saīsinās, centromēri atgrūž viens otru, izšķīst kodolmembrānas un kodols, veidojas vārpstiņa.
1. metafāze	Hromosomas sarindojas pie vārpstas ekvatora, savukārt centromēru orientācija uz poliem ir pilnīgi nejauša.
1. anafāze	Homologās hromosomas pārvietojas uz dažādiem poliem, savukārt māsas hromosomas joprojām ir savienotas centromērā.
1. telofāze	Telofāzes beigas iezīmējas ar hromosomu despiralizāciju un jaunas kodolmembrānas veidošanos.
2. profāze	Tiek atjaunota jauna skaldīšanas vārpsta, izšķīst kodola membrāna.
2. metafāze	Hromosomas sarindojas vārpstas ekvatoriālajā daļā.
2. anafāze	Centromēri sadalās un hromatīdi pārvietojas uz pretējiem poliem.
2. telofāze	No viena haploīda kodola veidojas divi ar haploīdu komplektu, kura iekšpusē ir viens hromatīds.

Šīs dalīšanas rezultātā no vienas diploīdas šūnas veidojas četras gametas ar haploīdu komplektu. Ģenētiski katrai no četrām šūnām ir savs īpašs ģenētiskais saturs.

TOP 4 rakstikuri lasa kopā ar šo

Rīsi. 3. Gametoģenēzes shēma.

Šķērsošanas process nav raksturīgs 2. mejozei, jo sekciju apmaiņa starp hromosomām notiek pirmās dalīšanas profāzē.

Ko mēs esam iemācījušies?

Dzimumdziedzeru šūnu dalīšanās notiek caur mejozi, kas sastāv no diviem dalīšanās posmiem. Katram posmam ir četras fāzes: profāze, metafāze, anafāze un telofāze. Pirmā dalīšanās posma iezīme ir divu šūnu veidošanās ar haploīdu hromosomu komplektu. Otrās dalīšanas rezultātā izveidoto gametu skaits ir četras.

Tests par tēmu

Pārskata izvērtēšana

Vidējais vērtējums: 4.1. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 206.

Mejoze - mitozes veids, kā rezultātā no dzimumdziedzeru diploīdām (2n) somatiskajām šūnām veidojas haploīdās gametas (1n). Apaugļošanas laikā gametu kodoli saplūst un tiek atjaunots diploīds hromosomu kopums. Tādējādi mejoze nodrošina, ka hromosomu kopa un DNS daudzums katrai sugai paliek nemainīgs.

Rezultātā mejoze I hromosomu skaits ir uz pusi samazināts ( samazināšanas nodaļa);

pie meiozes IIšūnu haploīdija tiek saglabāta (vienādojuma dalījums).Šūnas, kas nonāk meiozē, satur 2n2chp ģenētisko informāciju.

Mejozes I fāzē Notiek pakāpeniska hromatīna spiralizācija līdz ar hromosomu veidošanos. Homologās hromosomas apvienojas, veidojot vispārējā struktūra, kas sastāv no divām hromosomām (divvērtīgām) un četrām hromatīdām (tetradēm).

Tiek saukts divu homologu hromosomu kontakts visā garumā konjugācija.

Tad starp homologām hromosomām parādās atgrūdoši spēki, un hromosomas vispirms atdalās centromēros, paliekot savienotas pie rokām un veido dekusācijas (chiasmata). Hromatīdu diverģence pakāpeniski palielinās, un krustojums pāriet uz to galiem.

Konjugācijas procesā starp dažām homologu hromosomu hromatīdām var notikt reģionu apmaiņa - šķērsojot, kas noved pie ģenētiskā materiāla rekombinācijas. Profāzes beigās kodola apvalks un nukleoli izšķīst, un veidojas ahromatiska vārpsta. Ģenētiskā materiāla saturs paliek nemainīgs (2n2хр).

1)Metafāzē Meiozes I hromosomu bivalenti atrodas šūnas ekvatoriālajā plaknē. Šajā brīdī to spiralizācija sasniedz maksimumu. Ģenētiskā materiāla saturs nemainās (2n2xr).

2) Anafāzē Meiozes I homologās hromosomas, kas sastāv no divām hromatīdām, beidzot attālinās viena no otras un novirzās uz šūnas poliem. Līdz ar to no katra homologo hromosomu pāra meitas šūnā nokļūst tikai viena - hromosomu skaits samazinās uz pusi (notiek samazinājums). Ģenētiskā materiāla saturs katrā polā kļūst 1n2xp.

3) Telofāzē Veidojas kodoli un sadalās citoplazma – veidojas divas meitas šūnas. Meitas šūnas satur haploīdu hromosomu komplektu, katrā hromosomā ir divi hromatīdi (1n2хр).

Mejozes bioloģiskā nozīme:

1) ir galvenais gametoģenēzes posms;

2) nodrošina ģenētiskās informācijas pārnešanu no organisma uz organismu dzimumvairošanās laikā;

3) meitas šūnas nav ģenētiski identiskas mātei un viena otrai.

Tādējādi no vienas diploīdas mātes šūnas mejozes rezultātā veidojas 4 šūnas ar haploīdu hromosomu komplektu. Turklāt I meiozes fāzē notiek ģenētiskā materiāla rekombinācija (šķērsošana), un I un II anafāzē hromosomas un hromatīdi nejauši pārvietojas uz vienu vai otru polu. Šie procesi ir kombinācijas mainīguma cēlonis.

18: dzīvo organismu aseksuāla vairošanās:

Aseksuālā vairošanās ietver vienu indivīdu šūnu mehānisms ir mitoze.

Aseksuālās pavairošanas metodes:

1) Šūnu dalīšanās - raksturīga tikai vienšūnu organismiem (sēnēm...)

1. Monotomija

2. Palintamija

3. Šizogonija

4. Anizotomija

2) Sadrumstalotība – pamats ir atjaunošanās process, t.i. zaudēto orgānu vai to daļu atjaunošana. (tārps)

3) Budding – raksturīga baktērijām, sēnītēm, koelenterātiem un tunikātiem).

4) Sporulācija ir vairošanās ar sporām. (baktērijas, augstākie un zemākie augi)
Ir strīdi: 1. Zoosporas (kustīgas)

Otrais mejozes sadalījums pēc mehānisma ir tipiska mitoze. Tas notiek ātri:

II fāze visos organismos tas ir īss.

Ja ir notikusi I telofāze un II starpfāze, tad nukleoli un kodola membrānas tiek iznīcinātas, un hromatīdi tiek saīsināti un sabiezēti. Centrioles, ja tādas ir, pārvietojas uz šūnas pretējiem poliem. Visos gadījumos līdz II fāzes beigām parādās jauni vārpstas pavedieni. Tie atrodas taisnā leņķī pret meiotisko I vārpstu.

II metafāze. Tāpat kā mitozē, hromosomas atrodas atsevišķi pie vārpstas ekvatora.

II anafāze. Līdzīgi kā mitotiski: centromēri sadalās (kohēzīnu iznīcināšana) un vārpstas vītnes velk hromatīdus uz pretējiem poliem.

II telofāze. Tas notiek tāpat kā mitozes telofāze ar vienīgo atšķirību, ka veidojas četras haploīdas meitas šūnas. Hromosomas atritinās, pagarinās un kļūst grūti atšķiramas. Vārpstas vītnes pazūd. Ap katru kodolu atkal veidojas kodola apvalks, bet kodolā tagad ir puse no sākotnējās mātes šūnas hromosomu skaita. Turpmākās citokinēzes laikā viena vecāka šūna ražo četras meitas šūnas.

Provizoriskie rezultāti:

Mejozes laikā divu secīgu šūnu dalīšanās rezultātā pēc viena DNS replikācijas cikla no vienas diploīdas šūnas veidojas četras haploīdas šūnas.

Mejozē dominē I fāze, kas var aizņemt 90% no kopējā laika. Šajā periodā katra hromosoma sastāv no divām cieši blakus esošām māsas hromatīdām.

Hromosomu šķērsošana (krustošana) notiek pahitēna stadijā I fāzē, cieši konjugējot katru homologo hromosomu pāri, kas noved pie chiasmata veidošanās, kas saglabā bivalentu vienotību līdz I anafāzei.

Pirmās mejozes dalīšanās rezultātā katra meitas šūna saņem vienu hromosomu no katra homologu pāra, kas šajā laikā sastāv no savienotām māsu hromatīdām.

Tad bez DNS replikācijas ātri notiek otrā dalīšanās, kurā katra māsas hromatīda nonāk atsevišķā haploīdā šūnā.

Mitozes un meiozes salīdzinājums I(mejoze II ir gandrīz identiska mitozei)

Skatuves	Mitoze	Mejoze I
Profāze	Homologās hromosomas tiek atdalītas. Chiasmata neveidojas. Crossover nenotiek	Homologās hromosomas ir konjugētas. Veidojas chiasmata. Notiek šķērsošana
Metafāze	Hromosomas, katra no divām hromatīdām, atrodas pie vārpstas ekvatora	Bivalenti, ko veido homologu hromosomu pāri, atrodas pie vārpstas ekvatora
Anafāze	Centromēri sadalās. Hromatīdi atdalās. Atšķirīgās hromatīdas ir identiskas	Centromēri nedalās. Visas hromosomas (no divām hromatīdām katrā) atšķiras, un to hromosomas var nebūt identiskas krustošanās rezultātā.
Telofāze	Meitas šūnu ploidija ir vienāda ar vecāku šūnu ploidiju. Diploīdos meitas šūnas satur abas homologās hromosomas	Meitas šūnu ploidija ir puse no vecāku šūnu ploidijas. Meitas šūnas satur tikai vienu no katra homologo hromosomu pāra
Kur un kad tas notiek	Haploīdās, diploīdās un poliploīdās šūnās Somatisko šūnu veidošanās laikā Sporu veidošanās laikā dažās sēnēs un zemākajos augos. Gametu veidošanās laikā augstākajos augos	Tikai diploīdās un poliploīdās šūnās Jebkurā organismu dzīves cikla posmā ar dzimumvairošanos, piemēram, gametoģenēzes laikā lielākajai daļai dzīvnieku un sporoģenēzes laikā augstākos augos.

Mejozes nozīme:

1. Seksuālā pavairošana. Mejoze rodas visos organismos, kas vairojas seksuāli. Apaugļošanas laikā abu gametu kodoli saplūst. Katra gameta satur haploīdu (n) hromosomu kopu. Gametu saplūšanas rezultātā veidojas zigota, kas satur diploīdu (2n) hromosomu kopu. Ja nav meiozes, gametu saplūšana izraisītu hromosomu skaita dubultošanos katrā nākamajā paaudzē, kas rodas seksuālās reprodukcijas rezultātā. Visos organismos ar dzimumvairošanos tas nenotiek, jo pastāv īpašs šūnu dalījums, kurā diploīdais hromosomu skaits (2n) tiek samazināts līdz haploīdajam skaitam (n).

2. Ģenētiskā mainīgums. Mejoze arī rada iespēju dzimumšūnās veidoties jaunām gēnu kombinācijām, kas noved pie ģenētiskām izmaiņām pēcnācējos, kas rodas gametu saplūšanas rezultātā. Mejozes procesā tas tiek panākts divos veidos, proti, neatkarīga hromosomu sadale pirmās meiotiskās dalīšanās laikā un šķērsošana.

A) Neatkarīgs hromosomu sadalījums.

Neatkarīgs sadalījums nozīmē, ka anafāzē I hromosomas, kas veido konkrēto bivalentu, tiek sadalītas neatkarīgi no citu bivalentu hromosomām. Šo procesu vislabāk izskaidro diagramma, kas parādīta labajā pusē (melnbaltās svītras atbilst mātes un tēva hromosomām).

I metafāzē bivalenti atrodas nejauši pie vārpstas ekvatora. Diagramma parāda vienkāršu situāciju, kurā ir iesaistīti tikai divi bivalenti, un tāpēc izkārtojums ir iespējams tikai divos veidos (vienā no tiem baltās hromosomas ir orientētas vienā virzienā, bet otrā - dažādos virzienos). Kā lielāks skaits bivalenti, jo lielāks ir iespējamo kombināciju skaits un līdz ar to lielāka mainība. Iegūto haploīdu šūnu variantu skaits ir 2 x. Neatkarīga sadale ir viena no klasiskās ģenētikas likumiem – Mendeļa otrā likuma – pamatā.

B) Šķērsošana.

Hiasmātu veidošanās rezultātā starp homologo hromosomu hromatīdiem I fāzē notiek krustošanās, kā rezultātā gametu hromosomās veidojas jaunas gēnu kombinācijas.

Tas ir parādīts šķērsošanas diagrammā

Tātad īsumā par galveno:

Mitoze- tas ir šūnas kodola dalījums, kurā veidojas divi meitas kodoli, kas satur hromosomu kopas, kas ir identiskas mātes šūnas hromosomām. Parasti tūlīt pēc kodola dalīšanās visa šūna sadalās, veidojot divas meitas šūnas. Mitoze, kam seko šūnu dalīšanās, izraisa šūnu skaita palielināšanos, nodrošinot eikariotu augšanas, reģenerācijas un šūnu aizstāšanas procesus. Vienšūnu eikariotos mitoze kalpo kā aseksuālas vairošanās mehānisms, kā rezultātā palielinās populācijas lielums.

Mejoze ir šūnas kodola dalīšanās process, veidojot meitas kodolus, no kuriem katrs satur uz pusi mazāk hromosomu nekā sākotnējais kodols. Mejozi sauc arī par redukcijas dalīšanu, jo šajā gadījumā hromosomu skaits šūnā samazinās no diploīda (2n) uz haploīdu (n). Mejozes nozīme ir tāda, ka sugās ar dzimumvairošanos tā nodrošina nemainīga hromosomu skaita saglabāšanos vairāku paaudžu garumā. Mejoze rodas gametu veidošanās laikā dzīvniekiem un sporām augos. Haploīdu gametu saplūšanas rezultātā apaugļošanas laikā tiek atjaunots diploīds hromosomu skaits.

Citi šūnu dalīšanās varianti.

Prokariotu šūnu dalīšanās.

Uzskatot mitozes un mejozes mehānismus kā galvenos šūnu dalīšanās mehānismus, nevajadzētu aizmirst, ka tie ir iespējami tikai eikariotu impērijas pārstāvjiem, pretējā gadījumā milzīgā prokariotu impērija paliks ārpus mūsu uzmanības loka.

Veidotā kodola un cauruļveida organellu (un līdz ar to vārpstas) neesamība padara acīmredzamu, ka prokariotu dalīšanās mehānismiem ir būtiski jāatšķiras no eikariotu mehānismiem.

Prokariotu šūnās apļveida DNS molekula ir pievienota plazmlemmai vienas no mezosomām (krokas) plazmas membrāna). To piestiprina reģions, kurā sākas divvirzienu replikācija (saukta par DNS replikācijas izcelsme). Tūlīt pēc replikācijas sākuma sākas aktīva plazmas membrānas augšana, un jauna membrānas materiāla iekļaušanās notiek ierobežotajā plazmas membrānas telpā - starp divu daļēji replikētu DNS molekulu piestiprināšanas punktiem.

Membrānai augot, replicētās DNS molekulas pamazām attālinās viena no otras, mezosoma padziļinās, un tai pretī veidojas vēl viena mezosoma. Kad replicētās DNS molekulas beidzot attālinās viena no otras, mezosomas pievienojas un mātes šūna sadalās divās meitas šūnās.

Prokariotiem nav seksuālas vairošanās, tāpēc nav dalīšanās variantu ar ploidijas samazināšanos, un visa dalīšanās metožu daudzveidība ir atkarīga no citokinēzes īpatnībām:

Ar vienādu dalījumu citokinēze ir viendabīga, un iegūtajām meitas šūnām ir līdzīgi izmēri; tas ir visizplatītākais citokinēzes veids prokariotos;

Kad veidojas pumpuri, viena no šūnām pārmanto b O lielākā daļa no mātes šūnas citoplazmas, un otrā izskatās kā mazs pumpurs uz lielas šūnas virsmas (līdz tas atdalās). Šī citokinēze deva nosaukumu visai prokariotu ģimenei - Topošās baktērijas, lai gan viņi nav vienīgie, kas spēj radīt pumpurus.

Īpaši eikariotu šūnu dalīšanās varianti.

2. profāze (1n2c). Īsāk sakot, 1. profāze, hromatīns ir kondensēts, nav konjugācijas un krustošanās, notiek procesi, kas ir normāli profāzei - kodolmembrānu sadalīšanās fragmentos, centriolu novirzīšanās uz dažādiem šūnas poliem, vārpstas pavedienu veidošanās.

2. metafāze (1n2c). Bihromatīdu hromosomas sarindojas šūnas ekvatoriālajā plaknē, un veidojas metafāzes plāksne.
Tiek radīti priekšnosacījumi trešajai ģenētiskā materiāla rekombinācijai - daudzas hromatīdas ir mozaīkas un to atrašanās ekvatorā nosaka, uz kuru polu tās virzīsies nākotnē. Vārpstas pavedieni ir pievienoti hromatīdu centromēriem.

2. anafāze (2n2с). Notiek divu hromatīdu hromosomu sadalīšanās hromatīdos un šo māsu hromatīdu novirzīšanās uz šūnas pretējiem poliem (šajā gadījumā hromatīdi kļūst par neatkarīgām viena hromatīda hromosomām), notiek trešā ģenētiskā materiāla rekombinācija.

2. telofāze (1n1c katrā šūnā). Hromosomas dekondensējas, veidojas kodolmembrānas, tiek iznīcināti vārpstas pavedieni, parādās nukleoli un dalās citoplazma (citotomija) kā rezultātā veidojas četras haploīdas šūnas.

5. Atšķirība starp mejozi I un mejozi II

1. Pirms pirmās dalīšanas notiek starpfāze ar hromu dublēšanos otrās dalīšanas laikā nenotiek ģenētiskā materiāla replikācija, tas ir, nav sintētiskās stadijas.

2. Pirmā dalījuma profāze ir gara.

3. Pirmajā dalījumā notiek hromosomu konjugācija un
šķērsojot.

4. Pirmajā dalījumā homologās hromosomas (divvērtīgās, kas sastāv no hromatīdu pāra) novirzās uz poliem, bet otrajā – hromatīdas.

Mejoze: 1 - leptotens; 2 - zigotēns; 3 - pahitēns; 4 - diplotēns; 5 - diakinēze; 6 - 1. metafāze; 7 - anafāze 1; 8 - telofāze 1; 9 - 2. fāze; 10 - 2. metafāze; 11 - anafāze 2; 12 — 2. telofāze.

6. Atšķirības starp mejozi un mitozi

1. Mitozē ir viens dalījums, un meiozē ir divi (tā dēļ tiek iegūtas 4 šūnas).

2. Mejozes pirmās dalīšanas profāzē notiek konjugācija (homologu hromosomu tuvums) un krustošanās (homologo hromosomu sekciju apmaiņa), kas noved pie iedzimtas informācijas rekombinācijas (rekombinācijas).

3. Mejozes pirmās dalīšanās anafāzē notiek neatkarīga homologo hromosomu diverģence (bihromatīdu hromosomas novirzās uz šūnas poliem). Tas noved pie rekombinācijas un samazināšanas.

4. Starpfāzē starp diviem mejozes dalījumiem hromosomu dubultošanās nenotiek, jo tās jau ir dubultas.

5. Pēc mitozes tiek iegūtas divas šūnas, bet pēc mejozes - četras šūnas.

6. Pēc mitozes iegūst somatiskās šūnas (ķermeņa šūnas), un pēc mejozes iegūst dzimumšūnas (gametas - spermas un olšūnas; augos pēc mejozes iegūst sporas).

7. Pēc mitozes iegūst identiskas šūnas (kopijas), un pēc mejozes iegūst dažādas šūnas (notiek iedzimtas informācijas rekombinācija).

8. Pēc mitozes meitas šūnās hromosomu skaits paliek tāds pats kā mātei, un pēc mejozes tas samazinās 2 reizes (hromosomu skaits samazinās; ja tā nebija, tad pēc katras apaugļošanas hromosomu skaits dubultotos, un apaugļošana nodrošina hromosomu skaita noturību).

7. Mejozes bioloģiskā nozīme

Mejoze ir galvenais gametoģenēzes notikums dzīvniekiem un sporoģenēzes notikums augos. Ar tās palīdzību tiek saglabāta hromosomu komplekta noturība - pēc gametu saplūšanas tā dubultošanās nenotiek. Pateicoties mejozei, veidojas ģenētiski atšķirīgas šūnas, jo Mejozes procesā ģenētiskā materiāla rekombinācija notiek trīs reizes: krustošanās dēļ (1. fāze), nejaušas, neatkarīgas homologu hromosomu diverģences dēļ (1. anafāze) un nejaušas hromatīdu diverģences dēļ (2. anafāze).

8. Organismu pavairošanas metodes

9. Atšķirība starp seksuālo un aseksuālo reprodukciju

10. Galvenās aseksuālās vairošanās formas: dalīšanās divās daļās (mitoze), daudzkārtēja dalīšanās (šizogonija), pumpuru veidošanās, sadrumstalotība, sporulācija, veģetatīvā vairošanās, poliembrionija.

Aseksuālā vairošanās ir meitas indivīdu parādīšanās process no vienas vai mātes ķermeņa somatisko šūnu grupas. Šī reprodukcijas metode ir senāka. Tas ir balstīts uz mitotiskā dalīšanašūnas. Aseksuālās vairošanās nozīme ir straujā īpatņu skaita pieaugumā, kas gandrīz neatšķiras viens no otra. Izšķir šādas aseksuālās reprodukcijas formas:

1. Sadalījums divās daļās– noved pie divu meitas organismu rašanās no viena vecāka organisma. Tā ir dominējošā dalīšanās forma prokariotos un vienšūņos. Dažādi vienšūnu dzīvnieki dalās dažādos veidos. Tādējādi flagellāti tiek sadalīti gareniski, bet ciliāti - šķērsvirzienā. Šis dalījums ir sastopams arī daudzšūnu dzīvniekiem - koelenterātiem (gareniskā dalīšanās medūzām) un tārpiem (šķērsvirziena dalīšanās annelīdos).

3. Dodoties– uz mātes ķermeņa ķermeņa parādās šūnu kopa, kas aug un pamazām kļūst līdzīga mātes indivīdam. Tad meitas indivīds atdalās un sāk vadīt patstāvīgu eksistenci. Šāda vairošanās ir izplatīta starp zemākiem daudzšūnu organismiem (sūkļi, koelenterāti, bryozoans, daži tārpi un tunikāti). Dažreiz meitas pilnībā neatdalās no vecāka, kas noved pie koloniju veidošanās.

4.Sadrumstalotība– daudzšūnu organisma ķermenis sadalās daļās, kuras vēlāk pārvēršas par neatkarīgiem indivīdiem ( plakanie tārpi, adatādaiņi).

5. Strīdi– meitas organisms attīstās no specializētas sporas šūnas.

Ir divas galvenās augu aseksuālās reprodukcijas formas: veģetatīvā pavairošana un sporulācija. Tiek veikta vienšūnu augu veģetatīvā pavairošana vienkāršs sadalījums viena šūna divās. Sēnēs tās formas ir daudzveidīgākas - sporulācijas (pelējums, cepurītes) un pumpurēšanās (raugs). Angiosēkļos veģetatīvā vairošanās notiek veģetatīvo (neseksuālo) orgānu - sakņu, stublāju, lapu dēļ.

Dažās dzīvnieku sugās ir poliembrionija- seksuālās vairošanās rezultātā iegūta embrija aseksuāla pavairošana. Piemēram, bruņnešiem blastula stadijā sākotnēji viena embrija šūnu materiāls tiek sadalīts starp 4–8 embrijiem, no kuriem pēc tam attīstās pilnvērtīgi indivīdi. Poliembrionijas rezultātā cilvēkiem piedzimst identiski dvīņi.

11. Galvenās seksuālās vairošanās formas vienšūnu organismos (konjugācija, kopulācija) un daudzšūnu organismos (bez apaugļošanas (partenoģenēze) un ar apaugļošanu).

Tiek novērota seksuālā reprodukcija dzīves cikliem visas galvenās organismu grupas. Dzimumvairošanās izplatība skaidrojama ar to, ka tā nodrošina būtisku ģenētisko daudzveidību un līdz ar to arī pēcnācēju fenotipisko mainību.

Seksuālās pavairošanas pamatā ir seksuālais process, kura būtība ir saistīta ar kombināciju mantojuma materiālā, lai attīstītu ģenētiskās informācijas pēcnācēju no diviem dažādi avoti- vecāki.

Viena no seksuālā procesa formām ir konjugācija. Šajā gadījumā divu indivīdu īslaicīga saikne notiek iedzimtības materiāla apmaiņas (rekombinācijas) nolūkos, piemēram, ciliātos. Rezultātā indivīdi šķiet ģenētiski atšķirīgi no vecāku organismiem, kas pēc tam veic aseksuālu reprodukciju. Pēc konjugācijas ciliātu skaits nemainās, tāpēc par vairošanos šajā gadījumā nav iespējams runāt burtiski.

Vienšūņiem dzimumprocess var notikt arī formā kopulācija – divu indivīdu saplūšana vienā, mantojuma materiāla asociācija un rekombinācija. Pēc tam šis indivīds vairojas, daloties.

Lai piedalītos dzimumvairošanā, vecāku organismos tiek ražotas gametas – šūnas, kas ir specializētas ģeneratīvās funkcijas nodrošināšanai. Mātes un tēva dzimumšūnu saplūšana noved pie zigotas parādīšanās - šūnas, kas ir meitas indivīds pirmajā, lielākajā daļā. agrīnā stadijā individuālā attīstība.

Dažos organismos zigota veidojas pēc struktūras neatšķirīgu gametu savienības rezultātā - parādība izogāmija. Lielākajā daļā sugu reproduktīvās šūnas pēc strukturālajām un funkcionālajām īpašībām tiek sadalītas mātes (olās) un tēva (spermatozoīdi).

Dažreiz meitas organisma attīstība notiek no neapaugļotas olšūnas. Šo parādību sauc par neapstrādātu attīstību vai partenoģenēze. Šajā gadījumā pēcnācēja attīstībai iedzimtā materiāla avots parasti ir olšūnas DNS - parādība ginoģenēze. Retāk novērota androgēze– pēcnācēja attīstība no šūnas ar olšūnas citoplazmu un spermas kodolu. Androģenēzes gadījumā sievietes dzimumšūnas kodols mirst.

12. Seksuālās reprodukcijas bioloģiskā nozīme

Noteiktā daudzšūnu organismu evolūcijas stadijā seksuālais process kā ģenētiskās informācijas apmaiņas veids starp indivīdiem sugas ietvaros izrādījās saistīts ar vairošanos. Seksuālās reprodukcijas laikā iegūtie jaunie indivīdi parasti atšķiras no saviem vecākiem un viens no otra gēnu alēļu kombinācijā. Pēcnācējiem parādās jaunas hromosomu un gēnu kombinācijas ar jaunu īpašību kombināciju. Rezultāts ir plašs indivīdu klāsts vienas sugas ietvaros. Tādējādi bioloģiskā nozīme seksuālā pavairošana sastāv ne tikai no pašvairošanās, bet arī sugas vēsturiskās attīstības, tas ir, dzīvības kā tādas, nodrošināšana. Tas ļauj mums uzskatīt, ka seksuālā vairošanās ir bioloģiski progresīvāka nekā aseksuāla vairošanās.

13. Spermatoģenēze

Vīriešu dzimumšūnu veidošanās process ir spermatoģenēze. Tā rezultātā veidojas spermatozoīdi.

Spermatoģenēzē ir 4 periodi: vairošanās, augšana, nobriešana (mejoze) un veidošanās (3. att.).

Vairošanās sezonas laikā oriģinālās nediferencētas dzimumšūnas spermatogoniju , vai gonija dalās ar parasto mitozi. Izdarījuši vairākus šādus dalījumus, viņi ienāk izaugsmes periodā. Šajā posmā tos sauc pirmās kārtas spermatocīti (vai pirmās kārtas šūnas). Tie intensīvi asimilē barības vielas, palielinās, tiek pakļauti dziļai fizikālai un ķīmiskai pārstrukturēšanai, kā rezultātā viņi gatavojas trešajam. periods - nobriešana vai mejoze .

Meiozē spermatocītos I notiek divi šūnu dalīšanās procesi. Pirmajā dalījumā (samazinājums) hromosomu skaits samazinās (samazinājums). Rezultātā no vienas šūnas I rodas divas vienāda izmēra šūnas - otrās kārtas spermatocītus jeb cytes II. Tad nāk otrais nobriešanas iedalījums. Tas norit kā parasta somatiskā mitoze, bet ar haploīdu hromosomu skaitu. Šādu dalījumu sauc par vienādojumu (“equatio” - vienlīdzība), jo tiek veidoti divi identiski dalījumi, t.i. pilnīgi līdzvērtīgas šūnas, kuras sauc spermatīdi.

Ceturtajā periodā - veidošanās – apaļš spermatīds iegūst nobriedušas vīrieša reproduktīvās šūnas formu: izaug karogs, kodols kļūst blīvāks, veidojas apvalks. Visa spermatoģenēzes procesa rezultātā no katras sākotnējās nediferencētas spermatogonijas tiek iegūtas 4 nobriedušas dzimumšūnas, no kurām katra satur haploīdu hromosomu komplektu.

Attēlā 4. attēlā parādīta cilvēka spermatoģenēzes un spermioģenēzes procesu diagramma. Spermatoģenēze notiek sēklinieku izliektajos sēklinieku kanāliņos. Spermas attīstība sākas pirmsdzemdību attīstības periodā ģeneratīvo audu dēšanas laikā, pēc tam atsākas pubertātes sākumā un turpinās līdz sirmam vecumam.

Vīriešu dzimumšūnas neattīstās atsevišķi, tās aug klonos un ir savstarpēji saistītas ar citoplazmas tiltiem. Starp spermatogoniju, spermatocītiem un spermatīdiem pastāv citoplazmas tilti. Veidošanās fāzes beigās spermatozoīdi tiek atbrīvoti no citoplazmas tiltiem. Cilvēkiem maksimālā spermas produktivitāte dienā ir 108, spermas eksistences ilgums makstī ir līdz 2,5 stundām un dzemdes kaklā līdz 48 stundām.

14. Ooģenēze. Jēdziens par menstruālais cikls

Sieviešu dzimumšūnu attīstības procesu sauc par ovoģenēzi (ooģenēzi).

Ooģenēzē ir 3 periodi: vairošanās, augšana un nobriešana.

Nediferencētas sieviešu dzimumšūnas - Oogonia - vairoties tādā pašā veidā kā spermatogonija, izmantojot normālu mitozi.

Pēc sadalīšanas viņi kļūst pirmās kārtas oocīti un ieejiet izaugsmes periodā. Ocītu augšana ilgst ļoti ilgu laiku - nedēļas, mēnešus un pat gadus.

Tad pirmās kārtas oocīts nonāk nobriešanas jeb meiozes periodā. Arī šeit notiek reducēšana un vienādojumu dalīšana. Sadalīšanās procesi kodolā notiek tāpat kā spermatocītu mejozes laikā, taču citoplazmas liktenis ir pilnīgi atšķirīgs. Reducēšanas dalīšanās laikā viens kodols nes sev līdzi lielāko daļu citoplazmas, un tikai neliela daļa no tā paliek otra daļai. Līdz ar to veidojas tikai viena pilnvērtīga šūna - otrās kārtas olšūna, bet otra niecīga - virziena jeb redukcijas ķermenis, ko var sadalīt divos redukcijas ķermeņos.

Otrā, vienādojumu dalīšanas laikā atkārtojas asimetrisks citoplazmas sadalījums un atkal veidojas viena liela šūna - ovotīds un trešais polārais ķermenis. Ovotīds kodola sastāva un funkcionalitātes ziņā ir pilnīgi nobriedusi dzimumšūna.

Veidošanās periods, atšķirībā no spermatoģenēzes, ooģenēzē nepastāv.

Tādējādi ooģenēzē no vienas oogonijas rodas tikai viena nobriedusi olšūna. Polārie ķermeņi paliek nepietiekami attīstīti un drīz mirst, un citas šūnas tos fagocitē. Nobriedušas sieviešu dzimumšūnas sauc par olšūnām vai olām, un tās, kas nogulsnējas ūdenī, sauc par ikriem.

Sieviešu dzimumšūnu attīstība notiek olnīcās. Reprodukcijas periods sākas ogonijā, vēl esot embrijā, un beidzas līdz meitenes piedzimšanai.

Augšanas periods ooģenēzes laikā ir garāks, jo papildus sagatavošanās mejozei notiek rezervju uzkrāšanās barības vielas, kas nākotnē būs nepieciešams pirmajām zigotas dalīšanām. Mazā augšanas fāzē notiek veidošanās liels daudzums dažādi veidi RNS.

Lielas izaugsmes periodā folikulu šūnas olnīca veido vairākus slāņus ap pirmās kārtas oocītu, kas veicina citur sintezētu barības vielu pārnesi olšūnas citoplazmā.

Cilvēkiem olšūnu augšanas periods var būt 12–50 gadi. Pēc augšanas perioda beigām pirmās kārtas oocīts nonāk nobriešanas periodā.

Rezultātā ooģenēzes laikā tiek iegūtas 4 šūnas, no kurām tikai viena vēlāk kļūs par olu, bet atlikušās 3 (polārie ķermeņi) tiek samazinātas. Bioloģiskā nozīmeŠis ooģenēzes posms ir visu citoplazmas uzkrāto vielu saglabāšana ap vienu haploīdu kodolu, lai nodrošinātu normālu uzturu un apaugļotās olšūnas attīstību.

Ooģenēzes laikā sievietēm otrās metafāzes stadijā veidojas bloks, kas tiek noņemts apaugļošanas laikā, un nobriešanas fāze beidzas tikai pēc spermas iekļūšanas olšūnā.

Ooģenēzes process sievietēm ir ciklisks process, kas atkārtojas aptuveni ik pēc 28 dienām (sākot no augšanas perioda un beidzot tikai pēc apaugļošanas). Šo ciklu sauc par menstruāciju.

Specifiskas īpatnības spermatoģenēze un oģenēze cilvēkiem ir parādīta 3. tabulā.

Mejozes bioloģiskā nozīme: Pateicoties mejozei, tiek samazināts hromosomu skaits. No vienas diploīdas šūnas veidojas 4 haploīdas šūnas.

Pateicoties mejozei, tie veidojas ģenētiski atšķirīgas šūnas (ieskaitot gametas), jo mejozes procesā ģenētiskā materiāla rekombinācija notiek trīs reizes:

1) šķērsošanas dēļ;

2) nejaušas un neatkarīgas homologu hromosomu diverģences dēļ;

3) krustojuma hromatīdu nejaušas un neatkarīgas diverģences dēļ.

Pirmā un otrā mejozes nodaļa sastāv no tādām pašām fāzēm kā mitoze, taču iedzimtības aparāta izmaiņu būtība ir atšķirīga.

1. fāze. (2n4c) Garākā un sarežģītākā mejozes fāze. Sastāv no vairākiem secīgiem posmiem. Homologās hromosomas sāk piesaistīt viena otrai ar līdzīgām zonām un konjugēt.

Konjugācija ir homologu hromosomu ciešas savienošanas process. Konjugējošu hromosomu pāri sauc par divvērtīgām. Divvērtīgās vielas turpina saīsināt un sabiezēt. Katru divvērtīgo veido četri hromatīdi. Tāpēc to sauc par tetradu.

Vissvarīgākais notikums ir šķērsošana - hromosomu sekciju apmaiņa. Pārvietošanās rezultātā notiek pirmā gēnu rekombinācija meiozes laikā.

1. fāzes beigās tiek izveidota vārpsta un kodola apvalks pazūd. Divvērtīgās vielas pāriet uz ekvatoriālo plakni.

1. metafāze (2n; 4c) Skaldīšanas vārpstas galu veidošanās. Hromosomu spiralizācija ir maksimāla. Divvērtīgās vielas atrodas ekvatoriālajā plaknē. Turklāt homologo hromosomu centromēri ir vērsti pret dažādiem šūnas poliem. Bivalentu atrašanās ekvatoriālajā plaknē ir vienlīdz iespējama un nejauša, tas ir, katra no tēva un mātes hromosomām var būt pagriezta pret vienu vai otru polu. Tas rada priekšnoteikumus otrā gēna rekombinācijai meiozes laikā.

1. anafāze (2n; 4c) Veselas hromosomas pārvietojas uz poliem, nevis hromatīdi, kā mitozē. Katram polam ir puse no hromosomu komplekta. Turklāt hromosomu pāri atšķiras, jo metafāzes laikā tie atradās ekvatoriālajā plaknē. Rezultātā rodas dažādas tēva un mātes hromosomu kombinācijas, un notiek otrā ģenētiskā materiāla rekombinācija.

1. telofāze (1n; 2c) Dzīvniekiem un dažiem augiem hromatīdi izplūst, un ap tiem veidojas kodola apvalks. Tad citoplazma dalās (dzīvniekiem) vai veidojas dalīšanās šūnu siena (augos). Daudzos augos šūna no 1. anafāzes nekavējoties pāriet uz 2. profāzi.

Otrais meiotiskais dalījums

2. starpfāze (1n; 2s) Raksturīgs tikai dzīvnieku šūnām. DNS replikācija nenotiek. Otrajā mejozes stadijā ietilpst arī profāze, metafāze, anafāze un telofāze.

2. fāze (1n; 2c) Hromosomas spirālē, kodola membrāna un nukleoli tiek iznīcināti, centrioli, ja tādi ir, pārvietojas uz šūnas poliem, un veidojas vārpstiņa.

2. metafāze (1n; 2c) Tiek izveidota metafāzes plāksne un vārpsta, un vārpstas pavedieni ir pievienoti centromēriem.

2. anafāze (2n; 2c) Hromosomu centromēri sadalās, hromatīdi kļūst par neatkarīgām hromosomām, un vārpstas pavedieni izstiepj tos līdz šūnas poliem. Hromosomu skaits šūnā kļūst diploīds, bet katrā polā veidojas haploīds kopums. Tā kā 2. metafāzē hromosomu hromatīdi nejauši atrodas ekvatoriālajā plaknē, trešā šūnas ģenētiskā materiāla rekombinācija notiek anafāzē.

2. telofāze (1n; 1s) Vārpstas pavedieni pazūd, hromosomas izkrīt, atjaunojas ap tām esošā kodola membrāna, un citoplazma sadalās.

Tādējādi divu secīgu meiotisko dalījumu rezultātā diploīdā šūnā rodas četras meitas, ģenētiski atšķirīgas šūnas ar haploīdu hromosomu kopu.

1. uzdevums.

Ziedoša auga somatisko šūnu hromosomu kopa N ir 28. Noteikt hromosomu komplekts un DNS molekulu skaits olšūnu šūnās pirms mejozes sākuma, I meiozes metafāzē un II meiozes metafāzē. Paskaidrojiet, kādi procesi notiek šajos periodos un kā tie ietekmē izmaiņas DNS un hromosomu skaitā.

Risinājums: B somatiskās šūnas 28 hromosomas, kas atbilst 28 DNS.

Meiozes fāzes	Hromosomu skaits	DNS daudzums
1. starpfāze (2p4 s)
1. fāze (2n4c)
1. metafāze (2n4c)
1. anafāze (2n4c)
1. telofāze (1n2 s)
2. starpfāze (1n2 s)
2. profāze (1n2 s)
2. metafāze (1n2c)
2. anafāze (2n2c)
2. telofāze (1n1c)

1. Pirms mejozes sākuma DNS daudzums ir 56, jo tas ir dubultojies, bet hromosomu skaits nav mainījies - tās ir 28.
2. I mejozes metafāzē DNS daudzums ir 56, hromosomu skaits 28, homologās hromosomas atrodas pa pāriem virs un zem ekvatoriālās plaknes, veidojas vārpstiņa.
3. II meiozes metafāzē DNS skaits ir 28, hromosomas ir 14, jo pēc I meiozes reducēšanās dalīšanas hromosomu un DNS skaits samazinājās 2 reizes, hromosomas atrodas ekvatoriālajā plaknē, veidojas dalīšanas vārpsta. .

2. uzdevums.

Somatisko kviešu šūnu hromosomu kopa ir 28. Noteikt hromosomu kopu un DNS molekulu skaitu olšūnu šūnās pirms meiozes iestāšanās, I meiozes anafāzē un II meiozes anafāzē. Paskaidrojiet, kādi procesi notiek šajos periodos un kā tie ietekmē izmaiņas DNS un hromosomu skaitā.

3. uzdevums.

Dzīvnieka somatisko šūnu raksturo diploīds hromosomu kopums. Nosakiet hromosomu kopu (n) un DNS molekulu skaitu (c) šūnā I meiozes un II meiozes metafāzē. Izskaidrojiet rezultātus katrā gadījumā.

4. uzdevums.

Somatisko kviešu šūnu hromosomu kopa ir 28. Noteikt hromosomu kopu un DNS molekulu skaitu olšūnā I un II meiozes beigās. Izskaidrojiet rezultātus katrā gadījumā.

5. uzdevums.

Somatisko ērkšķogu šūnu hromosomu kopa ir 16. Noteikt hromosomu kopu un DNS molekulu skaitu mejozes I telofāzē un II meiozes anafāzē. Izskaidrojiet rezultātus katrā gadījumā.

6. uzdevums.

Drosophila somatiskās šūnas satur 8 hromosomas. Nosakiet kodolos esošo hromosomu un DNS molekulu skaitu gametoģenēzes laikā pirms dalīšanās starpfāzē un I meiozes telofāzes beigās.

7. uzdevums.

Somatisko kviešu šūnu hromosomu kopa ir 28. Noteikt hromosomu kopu un DNS molekulu skaitu olšūnas kodolā (šūnā) pirms I un II mejozes sākuma. Izskaidrojiet rezultātus katrā gadījumā.

8. uzdevums.

Somatisko kviešu šūnu hromosomu kopa ir 28. Noteikt hromosomu kopu un DNS molekulu skaitu olšūnas kodolā (šūnā) pirms I mejozes sākuma un I meiozes metafāzē. Izskaidrojiet rezultātus katrā gadījumā.

9. uzdevums.

Drosophila somatiskās šūnas satur 8 hromosomas. Noteikt kodolos esošo hromosomu un DNS molekulu skaitu gametoģenēzes laikā pirms sadalīšanas starpfāzē un mejozes I telofāzes beigās. Paskaidrojiet, kā veidojas šāds hromosomu un DNS molekulu skaits.

1. Pirms dalīšanās sākuma hromosomu skaits = 8, DNS molekulu skaits = 16 (2n4c); mejozes I telofāzes beigās hromosomu skaits = 4, DNS molekulu skaits = 8.

2. Pirms dalīšanās sākuma DNS molekulas dubultojas, bet hromosomu skaits nemainās, jo katra hromosoma kļūst par bihromatīdu (sastāv no divām māsu hromatīdām).

3. Mejoze ir reducēšanās dalījums, tāpēc hromosomu un DNS molekulu skaits samazinās uz pusi.

10. problēma.

Pie liela liellopi Somatiskajām šūnām ir 60 hromosomas. Kāds būs hromosomu un DNS molekulu skaits sēklinieku šūnās starpfāzē pirms dalīšanās sākuma un pēc mejozes I dalīšanās?

1. Starpfāzē pirms dalīšanās sākuma: hromosomas – 60, DNS molekulas – 120; pēc I mejozes: hromosomas – 30, DNS – 60.

2. Pirms sākas dalīšanās, DNS molekulas dubultojas, to skaits palielinās, bet hromosomu skaits nemainās - 60, katra hromosoma sastāv no divām māsu hromatīdām.

3) Mejoze I ir reducēšanās nodaļa, tāpēc hromosomu un DNS molekulu skaits samazinās 2 reizes.

11. problēma.

Kāds hromosomu komplekts ir raksturīgs priežu putekšņu graudiem un spermas šūnām? Paskaidrojiet, no kādām sākotnējām šūnām un kāda dalījuma rezultātā veidojas šīs šūnas.

1. Priežu putekšņu graudu un spermas šūnām ir haploīds hromosomu komplekts – n.

2. Priežu putekšņu graudu šūnas attīstās no haploīdām sporām ar MITOZI.

3. Priežu spermatozoīdi attīstās no ziedputekšņu graudiem (ģeneratīvām šūnām), izmantojot MITOZI.