Pod bunkový cyklus rozumieť súhrnu udalostí, ktoré sa vyskytujú od vytvorenia bunky (vrátane samotného delenia) až po jej rozdelenie alebo smrť.Časový interval od rozdelenia po rozdelenie je tzv medzifázou, ktoré je zase rozdelené do troch období - G1 (presyntetický), S (syntetický) a G2 (postsyntetický). G1 je obdobie rastu, najdlhšie v čase a zahŕňa obdobie G0, keď je pestovaná bunka buď v pokoji, alebo sa diferencuje, mení sa napríklad na pečeňovú bunku a funguje ako pečeňová bunka a potom zomrie. Súbor chromozómov a DNA diploidnej bunky v tomto období je 2n2c, kde n je počet chromozómov, c je počet molekúl DNA. V S-perióde nastáva hlavná udalosť interfázy - replikácia DNA a súbor chromozómov a DNA sa stáva 2n4c, takže počet molekúl DNA sa zdvojnásobil. V G2 bunka aktívne syntetizuje potrebné enzýmy, počet organel sa zvyšuje, súbor chromozómov a DNA sa nemení - 2n4c. Možnosť prechodu bunky z obdobia G2 do obdobia G0 v súčasnosti väčšina autorov popiera.

Mitotický cyklus sa pozoruje v bunkách, ktoré sa neustále delia, nemajú periódu G 0. Príkladom takýchto buniek sú mnohé bunky bazálnej vrstvy epitelu, hematopoetické kmeňové bunky. Mitotický cyklus trvá asi 24 hodín, približné trvanie štádií pre rýchlo sa deliace ľudské bunky je nasledovné: G 1 -perióda 9 hodín, S-perióda - 10 hodín, G 2 -perióda - 4,5 hodiny, mitóza - 0,5 hodiny.

Mitóza- hlavný spôsob delenia eukaryotických buniek pri ktorej sa zachovajú dcérske bunky chromozómová sada pôvodná materská bunka.

Mitóza je nepretržitý proces, v ktorom existujú štyri fázy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza.

Profáza (2n4c) - dochádza k deštrukcii jadrovej membrány na fragmenty, divergencii centriolov k rôznym pólom bunky, tvorbe vlákien štiepneho vretienka, "miznutiu" jadier a kondenzácii dvojchromatidových chromozómov. Toto je najdlhšia fáza mitózy.

metafáza (2n4c) - zarovnanie najviac zahustených dvojchromatidových chromozómov v rovníkovej rovine bunky (vznikne metafázová platnička), prichytenie závitov štiepneho vretienka na jednom konci k centriolom, druhému k centromérom chromozómov.

Anaphase (4n4c) - rozdelenie dvojchromatidových chromozómov na chromatidy a divergencia týchto sesterských chromatidov k opačným pólom bunky (v tomto prípade sa chromatidy stávajú samostatnými jednochromatidovými chromozómami).

Telofáza (2n2c v každej dcérskej bunke) - dekondenzácia chromozómov, tvorba jadrových membrán okolo každej skupiny chromozómov, rozpad vlákien štiepneho vretienka, objavenie sa jadierka, delenie cytoplazmy (cytotómia). Cytotómia v živočíšnych bunkách sa vyskytuje v dôsledku štiepnej brázdy, v rastlinných bunkách - v dôsledku bunkovej dosky.

	Ryža. . Fázy mitózy

biologický význam mitóza. Dcérske bunky vytvorené v dôsledku tohto spôsobu delenia sú geneticky totožné s materskými. Mitóza zabezpečuje stálosť chromozómovej sady v niekoľkých generáciách buniek. Je základom procesov ako rast, regenerácia, nepohlavné rozmnožovanie atď.

Druhé meiotické delenie (meióza 2) sa nazýva rovnicové.

Profáza 2 (1n2c). Stručne povedané, profáza 1, chromatín kondenzuje, nedochádza ku konjugácii a prekríženiu, dochádza k procesom, ktoré sú pre profázu spoločné - rozpad jadrových membrán na fragmenty, divergencia centriol na rôzne póly bunky, vznik štiepneho vretienka. vlákna.

Metafáza 2 (1n2c). Dvojchromatidové chromozómy sa zoradia v rovníkovej rovine bunky a tvoria metafázovú platňu.

Vytvárajú sa predpoklady pre tretiu rekombináciu genetického materiálu – mnohé chromatidy sú mozaikové a od ich polohy na rovníku závisí, na ktorý pól sa v budúcnosti presunú. Vretienkové vlákna sú pripojené k centromérom chromatidov.

Anafáza 2 (2n2c). Dochádza k deleniu dvojchromatidových chromozómov na chromatidy a divergencii týchto sesterských chromatidov k opačným pólom bunky (v tomto prípade sa chromatidy stávajú samostatnými jednochromatidovými chromozómami), dochádza k tretej rekombinácii genetického materiálu.

Telofáza 2 (1n1c v každej bunke). Chromozómy dekondenzujú, vytvárajú sa jadrové membrány, ničia sa vlákna vretienka, objavujú sa jadierka, dochádza k deleniu cytoplazmy (cytotómii), výsledkom čoho sú štyri haploidné bunky.

Biologický význam meiózy.

Meióza je ústrednou udalosťou gametogenézy u zvierat a sporogenézy u rastlín. S jeho pomocou sa udržiava stálosť chromozómovej sady - po splynutí gamét nedochádza k jej zdvojeniu. Vďaka meióze vznikajú geneticky odlišné bunky, pretože v procese meiózy dochádza k rekombinácii genetického materiálu trikrát: v dôsledku kríženia (profáza 1), v dôsledku náhodnej nezávislej divergencie homológnych chromozómov (anafáza 1) a v dôsledku náhodnej divergencie chromatidov (anafáza 2).

Amitóza – priame delenie medzifázové jadro zovretím bez špirálovitosti chromozómov, bez vzniku štiepneho vretienka. Dcérske bunky majú odlišný genetický materiál. Môže byť obmedzený iba jadrovým delením, ktoré vedie k vzniku dvoj- a viacjadrových buniek. Opísané pre starnúce, patologicky zmenené a na smrť odsúdené bunky. Po amitóze sa bunka nedokáže vrátiť do normálneho mitotického cyklu. Normálne sa pozoruje vo vysoko špecializovaných tkanivách, v bunkách, ktoré sa už nemusia deliť - v epiteli, pečeni.

Gametogenéza. V pohlavných žľazách sa tvoria gaméty pohlavné žľazy. Vývoj gamét je tzv gametogenéza. Proces tvorby spermií je tzv spermatogenéza a tvorbu oocytov ovogenéza (oogenéza). Prekurzory gamét gametocyty vytvorený na skoré štádia vývoj embrya mimo pohlavných žliaz a potom do nich migrovať. V gonádach sa rozlišujú tri rôzne oblasti (alebo zóny) - reprodukčná zóna, rastová zóna, zóna dozrievania zárodočných buniek. V týchto zónach sa vyskytujú fázy reprodukcie, rastu a dozrievania gametocytov. Pri spermatogenéze existuje ďalšia fáza - fáza tvorby.

chovná fáza. Diploidné bunky v tejto zóne pohlavných žliaz (gonád) sa mnohokrát delia mitózou. Počet buniek v pohlavných žľazách rastie. Nazývajú sa oogónia A spermatogónie.

rastová fáza. V tejto fáze dochádza k rastu spermatogónií a oogónií, replikácii DNA. Výsledné bunky sú tzv oocyty 1. rádu a spermatocyty 1. rádu so sadou chromozómov a DNA 2n4s.

fáza dozrievania. Podstatou tejto fázy je meióza. Gametocyty 1. rádu vstupujú do prvého meiotického delenia. V dôsledku toho sa vytvárajú gametocyty 2. rádu (n2c), ktoré vstupujú do druhého meiotického delenia a vytvárajú sa bunky s haploidnou sadou chromozómov (nc) - vajíčka a zaoblené spermatidy. Spermatogenéza tiež zahŕňa fáza formovania počas ktorých sa spermatidy menia na spermie.

spermatogenéza. Počas puberty sa diploidné bunky v semenných tubuloch semenníkov delia mitoticky, čo vedie k mnohým ďalším malé bunky volal spermatogónie. Niektoré z vytvorených buniek sa môžu podrobiť opakovaniu mitotické delenie, čo vedie k vytvoreniu rovnakých buniek spermatogónie. Druhá časť sa prestane deliť a zväčší sa, čím sa dostane do ďalšej fázy spermatogenézy - do fázy rastu.

Sertoliho bunky poskytujú mechanickú ochranu, podporu a výživu pre vyvíjajúce sa gaméty. Zväčšené spermatogónie sa nazývajú spermatocyty 1. rádu. Rastová fáza zodpovedá interfáze 1 meiózy, t.j. počas nej sa bunky pripravujú na meiózu. Hlavnými udalosťami rastovej fázy sú replikácia a akumulácia DNA živiny.

Spermatocyty 1. rádu ( 2n4s) vstúpiť do prvého (redukčného) delenia meiózy, po ktorom sa vytvoria spermatocyty 2. rádu ( n2c). Spermatocyty 2. rádu vstupujú do druhého (rovnicového) delenia meiózy a tvoria sa zaoblené spermatidy ( nc). Z jedného spermatocytu 1. rádu vznikajú štyri haploidné spermatidy. Fáza tvorby je charakterizovaná skutočnosťou, že pôvodne sférické spermatidy prechádzajú sériou zložitých transformácií, v dôsledku ktorých sa vytvárajú spermie.

U človeka začína spermatogenéza v puberte, obdobie tvorby spermií je tri mesiace, t.j. každé tri mesiace sa spermie obnovujú. Spermatogenéza prebieha nepretržite a synchrónne v miliónoch buniek.

Štruktúra spermií. Cicavčie spermie má tvar dlhého vlákna.

Dĺžka ľudskej spermie je 50-60 mikrónov. V štruktúre spermií je možné rozlíšiť „hlavu“, „krk“, strednú časť a chvost. Hlava obsahuje jadro a akrozóm. Jadro obsahuje haploidnú sadu chromozómov. Akrozóm (upravený Golgiho komplex) je organoid obsahujúci enzýmy používané na rozpustenie membrán vajíčka. V krku sú dve centrioly a v strednej časti mitochondrie. Chvost je reprezentovaný jedným, u niektorých druhov dvoma alebo viacerými bičíkmi. Bičík je organela pohybu a má podobnú štruktúru ako bičíky a mihalnice prvokov. Na pohyb bičíkov sa využíva energia makroergických väzieb ATP, syntéza ATP prebieha v mitochondriách. Spermie objavil v roku 1677 A. Leeuwenhoek.

Ovogenéza.

Na rozdiel od tvorby spermií, ku ktorej dochádza až po dosiahnutí puberty, proces tvorby vajíčok u ľudí začína už v embryonálnom období a prebieha prerušovane. V embryu sa naplno realizujú fázy rozmnožovania a rastu a začína sa fáza dozrievania. V čase, keď sa dievča narodí, sú v jej vaječníkoch státisíce oocytov 1. rádu, zastavené, „zamrznuté“ v diploténnom štádiu profázy 1 meiózy.

Počas puberty sa obnoví meióza: približne každý mesiac pod vplyvom pohlavných hormónov dosiahne jeden z oocytov 1. rádu (zriedka dva) metafáza 2 meióza a v tomto štádiu ovuluje. Meióza môže skončiť iba pod podmienkou oplodnenia, penetrácie spermií, ak nedôjde k oplodneniu, oocyt 2. rádu odumrie a je vylúčený z tela.

Ovogenéza sa uskutočňuje vo vaječníkoch, je rozdelená do troch fáz - reprodukcia, rast a dozrievanie. Počas reprodukčnej fázy sa diploidná ovogónia opakovane delí mitózou. Rastová fáza zodpovedá interfáze 1 meiózy, t.j. pri nej nastáva príprava buniek na meiózu, bunky sa výrazne zväčšujú akumuláciou živín. Hlavnou udalosťou rastovej fázy je replikácia DNA. Počas fázy dozrievania sa bunky delia meiózou. Pri prvom delení meiózy sa nazývajú oocyty 1. rádu. V dôsledku prvého meiotického delenia vznikajú dve dcérske bunky: malá, tzv prvé polárne teleso, a tým väčší oocyt 2. rádu.

Druhé delenie meiózy sa dostáva do štádia 2. metafázy, v tomto štádiu nastáva ovulácia – oocyt opúšťa vaječník a dostáva sa do vajíčkovodov.

Ak spermie vstúpi do oocytu, druhé meiotické delenie pokračuje až do konca vytvorením vajíčka a druhého polárneho telieska a prvé polárne telieska vytvorením tretieho a štvrtého polárneho telieska. Z jedného oocytu 1. rádu teda v dôsledku meiózy vzniká jedno vajíčko a tri polárne telieska.

Štruktúra vajíčka. Tvar vajec je zvyčajne okrúhly. Veľkosť vajíčok sa veľmi líši - od niekoľkých desiatok mikrometrov až po niekoľko centimetrov (ľudské vajce má asi 120 mikrónov). Štrukturálne znaky vaječných buniek zahŕňajú: prítomnosť membrán umiestnených na vrchu plazmatickej membrány; a prítomnosť v cytoplazme viac

alebo menej Vysoké číslo náhradné živiny. U väčšiny zvierat majú vajíčka ďalšie membrány umiestnené na vrchu cytoplazmatickej membrány. V závislosti od pôvodu existujú: primárne, sekundárne a terciárne schránky. Primárne membrány sú tvorené z látok vylučovaných oocytom a prípadne folikulárnymi bunkami. Vrstva sa vytvorí v kontakte s cytoplazmatickou membránou vajíčka. Vykonáva ochrannú funkciu, poskytuje druhovo špecifickú penetráciu spermií, to znamená, že nedovoľuje spermiám iných druhov preniknúť do vajíčka. U cicavcov je táto membrána tzv brilantný. Sekundárne škrupiny sú tvorené sekrétmi folikulárnych buniek vaječník. Nie všetky vajíčka ich majú. Sekundárna membrána vajíčok hmyzu obsahuje kanálik - mikropyle, cez ktorý spermie vstupujú do vajíčka. Terciárne membrány sa tvoria v dôsledku činnosti špeciálnych žliaz vajcovodov. Napríklad z tajomstiev špeciálnych žliaz sa u vtákov a plazov tvorí bielkovina, podškrupinový pergamen, mušľové a nadplášťové membrány.

Sekundárne a terciárne membrány sa spravidla tvoria vo vajciach zvierat, v ktorých sa vyvíjajú embryá vonkajšie prostredie. Keďže cicavce majú vnútromaternicový vývoj, ich vajíčka majú iba primárne, brilantnýškrupina na ktorej vrchu žiarivá koruna- vrstva folikulárnych buniek, ktoré dodávajú vajíčku živiny.

Vo vajciach dochádza k hromadeniu zásoby živín, ktorá sa nazýva žĺtok. Obsahuje tuky, sacharidy, RNA, minerály, bielkoviny a jeho podstatnú časť tvoria lipoproteíny a glykoproteíny. Žĺtok je obsiahnutý v cytoplazme, zvyčajne vo forme žĺtkových granúl. Množstvo živín nahromadených vo vaječnej bunke závisí od podmienok, v ktorých sa embryo vyvíja. Ak sa teda vývoj vajíčka vyskytuje mimo tela matky a vedie k tvorbe veľkých zvierat, potom môže žĺtok tvoriť viac ako 95% objemu vajíčka. Vajcia cicavcov, ktoré sa vyvíjajú v tele matky, obsahujú malé množstvo žĺtka - menej ako 5%, pretože embryá dostávajú živiny potrebné pre vývoj od matky.

V závislosti od množstva obsiahnutého žĺtka sa rozlišujú tieto druhy vajec: alecitál(neobsahujú žĺtok alebo majú malé množstvo žĺtkových inklúzií - cicavce, plochých červov); izolecitál(s rovnomerne rozloženým žĺtkom - lancelet, morský ježko); stredne telolecitálne(s nerovnomerne rozloženým žĺtkom - ryby, obojživelníky); ostro telolecitálne(žĺtok zaberá najviac a iba malá oblasť cytoplazmy na zvieracom póle je bez nej - vtáky).

V dôsledku akumulácie živín sa vo vajciach objavuje polarita. Opačné póly sú tzv vegetatívny A zviera. Polarizácia sa prejavuje v tom, že sa mení umiestnenie jadra v bunke (posúva sa smerom k živočíšnemu pólu), ako aj v distribúcii cytoplazmatických inklúzií (v mnohých vajciach sa množstvo žĺtka zvyšuje od živočíšneho k vegetatívnemu pól).

Ľudské vajíčko objavil v roku 1827 K. M. Baer.

Hnojenie. Hnojenie je proces fúzie zárodočných buniek, čo vedie k vytvoreniu zygoty. Vlastný proces oplodnenia začína v momente kontaktu medzi spermiou a vajíčkom. V momente takéhoto kontaktu sa plazmatická membrána akrozomálneho výrastku a časť membrány akrozomálneho vezikula rozpustia, enzým hyaluronidáza a ďalšie biologicky aktívne látky obsiahnuté v akrozóme sa uvoľnia von a rozpustia časť membrány vajíčka. Najčastejšie je spermia úplne vtiahnutá do vajíčka, niekedy bičík zostáva vonku a je zlikvidovaný. Od okamihu, keď spermie vstúpi do vajíčka, gaméty prestanú existovať, pretože tvoria jedinú bunku - zygotu. Jadro spermie napučí, jeho chromatín sa uvoľní, jadrová membrána sa rozpustí a zmení sa na mužské pronukleus. K tomu dochádza súčasne s dokončením druhého delenia meiózy jadra vajíčka, ktoré bolo obnovené v dôsledku oplodnenia. Postupne sa jadro vajíčka mení na ženský pronukleus. Pronuklei sa presúvajú do stredu vajíčka, dochádza k replikácii DNA a po ich fúzii sa súbor chromozómov a DNA zygoty stáva 2n4c. Spojenie zárodkov je vlastne oplodnenie. Oplodnenie teda končí vytvorením zygoty s diploidným jadrom.

V závislosti od počtu jedincov zúčastňujúcich sa na pohlavnom rozmnožovaní dochádza k: skríženému oplodneniu - oplodneniu, pri ktorom sa vytvorili gaméty rôzne organizmy; samooplodnenie - oplodnenie, pri ktorom sa spoja gaméty tvorené tým istým organizmom (pásomnice).

Partenogenéza- panenské rozmnožovanie, jedna z foriem pohlavného rozmnožovania, pri ktorej nedochádza k oplodneniu, z neoplodneného vajíčka sa vyvinie nový organizmus. Vyskytuje sa u mnohých druhov rastlín, bezstavovcov a stavovcov, okrem cicavcov, u ktorých partenogenetické embryá odumierajú v skorých štádiách embryogenézy. Partenogenéza môže byť umelá a prirodzená.

Umelá partenogenéza je spôsobená tým, že človek aktivuje vajíčko tým, že ho ovplyvňuje rôzne látky, mechanické podráždenie, zvýšenie teploty atď.

Pri prirodzenej partenogenéze sa vajíčko začne rozpadávať a vyvíjať sa na embryo bez účasti spermie, len vplyvom vnútornej resp. vonkajšie príčiny. O trvalé (povinný) v partenogenéze sa vajíčka vyvíjajú len partenogeneticky, napríklad u jašterov kaukazských. Všetky zvieratá tohto druhu sú len samice. voliteľné V partenogenéze sa embryá vyvíjajú partenogeneticky aj sexuálne. Klasickým príkladom je, že u včiel je semenná schránka maternice navrhnutá tak, aby mohla klásť oplodnené a neoplodnené vajíčka a z neoplodnených sa vyvinú trúdy. Z oplodnených vajíčok sa v závislosti od charakteru výživy lariev vyvinú larvy včiel robotníc – nedostatočne vyvinuté samice, alebo kráľovné. O cyklický

meióza - typ mitózy, v dôsledku ktorej sa z diploidných (2n) somatických buniek pohlavných žliaz vytvárajú haploidné gaméty (1n). Počas oplodnenia sa jadrá gamét zlúčia a obnoví sa diploidná sada chromozómov. Meióza teda zabezpečuje zachovanie konštantnej sady chromozómov a množstva DNA pre každý druh.

Ako výsledok meióza I počet chromozómov je polovičný redukčné delenie);

pri meióze II bunková haploidia je zachovaná (rovnicové delenie). Bunky vstupujúce do meiózy obsahujú genetickú informáciu 2n2xp.

V profáze meiózy I dochádza k postupnej špirálovitosti chromatínu s tvorbou chromozómov. Homológne chromozómy sa spájajú a tvoria celková štruktúra, pozostávajúce z dvoch chromozómov (bivalentných) a štyroch chromatidov (tetrád).

Kontakt dvoch homológnych chromozómov po celej dĺžke je tzv konjugácia.

Potom sa medzi homológnymi chromozómami objavia odpudivé sily a chromozómy sa najskôr oddelia v oblasti centroméry, zostávajú spojené v oblasti ramena a tvoria dekusácie (chiasmata). Divergencia chromatidov sa postupne zvyšuje a dekusácie sa posúvajú smerom k ich koncom.

V procese konjugácie medzi niektorými chromatidami homológnych chromozómov môže dôjsť k výmene miest - prejsťčo vedie k rekombinácii genetického materiálu. Na konci profázy sa jadrový obal a jadierka rozpustia a vytvorí sa achromatínové vreteno. Obsah genetického materiálu zostáva rovnaký (2n2хр).

1)V metafáze bivalenty chromozómu meiózy I sa nachádzajú v rovníkovej rovine bunky. V tomto momente ich špirálovitosť dosahuje maximum. Obsah genetického materiálu sa nemení (2n2xp).

2) V anafáze homologické chromozómy meiosis I, pozostávajúce z dvoch chromatidov, sa nakoniec od seba vzdialia a rozchádzajú sa smerom k pólom bunky. V dôsledku toho sa do dcérskej bunky dostane iba jeden z každého páru homológnych chromozómov - počet chromozómov sa zníži na polovicu (dochádza k redukcii). Obsah genetického materiálu sa stáva 1n2xp na každom póle.

3) V telofáze dochádza k tvorbe jadier a k deleniu cytoplazmy – vznikajú dve dcérske bunky. Dcérske bunky obsahujú haploidnú sadu chromozómov, každý chromozóm má dve chromatidy (1n2xp).

Biologický význam meiózy:

1) je hlavnou fázou gametogenézy;

2) zabezpečuje prenos genetickej informácie z organizmu do organizmu pri pohlavnom rozmnožovaní;

3) dcérske bunky nie sú geneticky identické s rodičmi a navzájom.

Z jednej diploidnej materskej bunky sa teda v dôsledku meiózy vytvoria 4 bunky s haploidnou sadou chromozómov. Okrem toho v profáze meiózy I dochádza k rekombinácii genetického materiálu (crossing over) a v anafáze I a II k náhodnému odchodu chromozómov a chromatíd k jednému alebo druhému pólu. Tieto procesy sú príčinou kombinovanej variability.

18: Nepohlavné rozmnožovanie živých organizmov:

Asexuálna reprodukcia zahŕňa jedného jedinca bunkový mechanizmus je mitóza.

Metódy asexuálnej reprodukcie:

1) Delenie buniek - charakteristické len pre jednobunkové organizmy (huby ...)

1. Monotamia

2. Palintamia

3. Šizogónia

4. Anizotómia

2) Fragmentácia – základom je proces regenerácie, t.j. obnovenie stratených orgánov alebo ich častí. (červ)

3) Pučanie - charakteristické pre baktérie, huby, coelenteráty a plášťovce).

4) Sporulácia je rozmnožovanie spórami. (baktérie, vyššie a nižšie rastliny)
Spory sú: 1. Zoospóry (pohyblivé)

Tento článok pomôže podrobne študovať proces prechodu jednou z foriem diploidného bunkového delenia, konkrétne so schémou meiózy. Dozviete sa v nej, z koľkých fáz sa tento proces skladá, aké vlastnosti má každá fáza, v akej fáze dochádza ku konjugácii chromozómov, čo je cross over a aká je účinnosť jednotlivých štádií delenia.

Význam pojmu "meióza"

Táto forma delenia je charakteristická hlavne pre bunky reprodukčného systému, konkrétne pre vaječníky a spermie. Z diploidnej bunky matky sa pomocou meiózy vytvoria štyri haploidné gaméty s n sadami chromozómov.

Proces pozostáva z dvoch fáz:

• Redukcia, meióza 1 -pozostáva zo štyroch fáz: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Prvé delenie meiózy končí vytvorením dvoch haploidných buniek z diploidnej bunky.
• Etapa rovnice, meióza 2 , je procedurálne podobný mitóze. Toto štádium je charakterizované oddelením sesterských chromozómov a ich divergenciou k rôznym pólom.

Každá etapa pozostáva zo štyroch po sebe nasledujúcich fáz, ktoré plynulo prechádzajú z jednej do druhej. Medzi dvoma štádiami delenia prakticky neexistuje medzifáza, takže nedochádza k opakovanému procesu replikácie DNA.

Ryža. 1. Schéma prvého delenia meiózy.

Charakteristickým znakom prvej etapy delenia je profáza 1, ktorá pozostáva z piatich samostatných etáp. Vysvetlenie procesov, ktoré sa vyskytujú na každom z nich, nájdete ďalej v tabuľke. Počas profázy 1 sa chromozómy skracujú špirálovito. Homologické chromozómy sú navzájom tak pevne spojené, že dochádza k procesu konjugácie (konvergencia a fúzia úsekov chromozómov).

V tomto čase sa niektoré časti nesesterských chromozómov môžu navzájom vymieňať, tento proces sa nazýva prekríženie.

Ryža. 2. Schéma druhého meiotického delenia.

Tabuľka fáz meiózy

Fáza	Zvláštnosti
Profáza 1	Pozostáva z piatich etáp: Leptotena(tenké filamenty) - namiesto chromatínových granúl sa objavujú tenké filamenty chromozómov; Zygoten(zjednotenie vlákien) - prebieha proces konjugácie; Pachytene(hrubé filamenty) - charakteristické je kríženie úsekov chromozómov; Diploten(dvojité vlákna) - sú viditeľné chiazmy a chromatidy; diakinéza Chromozómy sa skracujú, centroméry sa odpudzujú, jadrové membrány a jadierko sa rozpúšťajú a vzniká štiepne vreteno.
Metafáza 1	Chromozómy sa zoraďujú na rovníku vretena, zatiaľ čo orientácia centromér k pólom je úplne náhodná.
Anafáza 1	Homologické chromozómy sa pohybujú na rôzne póly, zatiaľ čo sesterské chromozómy sú stále spojené centromérou.
Telofáza 1	Koniec telofázy je poznačený despiralizáciou chromozómov a vytvorením nového jadrového obalu.
Profáza 2	Obnoví sa nové deliace vreteno, jadrová membrána sa rozpustí.
Metafáza 2	Chromozómy sú zoradené v rovníkovej časti vretena.
Anafáza 2	Centroméry sa rozdelia a chromatidy sa pohybujú smerom k opačným pólom.
Telofáza 2	Z jedného haploidného jadra vznikajú dve s haploidnou sadou, vo vnútri ktorej je jedna chromatída.

V dôsledku takéhoto delenia sa z jednej diploidnej bunky vytvoria štyri gaméty s haploidnou sadou. Geneticky má každá zo štyroch buniek svoj špecifický genetický obsah.

TOP 4 článkyktorí čítajú spolu s týmto

Ryža. 3. Schéma gametogenézy.

Proces kríženia cez meiózu 2 nie je typický, pretože k výmene miest medzi chromozómami dochádza v profáze prvého delenia.

Čo sme sa naučili?

Bunkové delenie pohlavných žliaz nastáva pomocou meiózy, ktorá pozostáva z dvoch štádií delenia. Každá fáza má štyri fázy: profázu, metafázu, anafázu a telofázu. Znakom prvého štádia delenia je vytvorenie dvoch buniek s haploidnou sadou chromozómov. V dôsledku druhého delenia je počet vytvorených gamét štyri.

Tématický kvíz

Hodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.1. Celkový počet získaných hodnotení: 206.

Meióza je proces delenia jadier zárodočných buniek počas ich premeny na gaméty. Meióza zahŕňa dve bunkové delenia, ktoré sa nazývajú meióza I a meióza II. Každé z týchto delení formálne pozostáva z rovnakých štádií ako mitóza: profáza, metafáza, anafáza a telofáza.

Prvé meiotické delenie je redukčné. Z jednej bunky s diploidnou sadou chromozómov sa vytvoria dve s haploidnou sadou.

· Leptoténa. Etapa tenkých nití. Zväčšenie jadra (diploidná sada chromozómov), začína sa špirála chromozómov.

Zygoten. Konjugácia homológnych chromozómov.

· Pachytén. Etapa hrubých nití. Bivalentné (konjugačné chromozómy) pozostávajú zo 4 chromatidov. Počet bivalentov sa rovná haploidnej množine. Nastáva ďalšia špirála. Prejsť.

Diploten. Existujú odpudivé sily. Segregácia chromozómov (začína na centromére). V každej chiazme (mieste, kde dochádza k prekríženiu) dochádza k výmene chromatidových segmentov. Chromozómy sa zvíjajú a skracujú.

Diakinéza. Maximálna špirála, skrátenie a zhrubnutie chromozómov. Jadierko a jadrová membrána sa rozpúšťajú. Centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom.

Metafáza 1. Bivalenty chromozómov sa nachádzajú pozdĺž rovníka vretena bunkového delenia a tvoria metafázovú platňu. Vretienkové vlákna sú pripojené k chromozómom.

Anafáza 1. Chromozómy sa rozchádzajú k pólom vretienka. Dcérske bunky dostávajú iba jeden pár homológnych chromozómov.

Telofáza 1. Počet chromozómov v každej bunke sa stáva haploidným. Zapnuté krátky čas vzniká jadrová membrána, despiralizujú sa chromozómy, jadro sa stáva interfázou. Potom v živočíšnej bunke delenie cytoplazmy, v rastlinnej bunke tvorba bunkovej steny.

Interfáza 2. (len v živočíšnych bunkách). V syntetickom období nedochádza k replikácii DNA.

Druhé meiotické delenie je rovnicové delenie. Vyzerá to na mitózu. Chromozómy s dvoma chromatidami tvoria chromozómy pozostávajúce z jednej chromatidy.

Profáza 2. Chromozómy sa zahusťujú a skracujú. Jadierko a jadrová membrána sa rozpúšťajú. Vznikne deliace vreteno.

Metafáza 2. Chromozómy sa zoradia pozdĺž rovníka. Vlákna achromatínového vretena sa rozprestierajú smerom k pólom. Vytvorí sa metafázová platňa.

Anafáza 2. Centroméry sa delia a ťahajú chromozómy pozdĺž (k opačným pólom).

Telofáza 2. Chromozómy sa despiralizujú a stávajú sa neviditeľnými. Závity vretena zmiznú. Okolo jadier sa vytvorí jadrový obal. Jadrá obsahujú haploidnú sadu. Dochádza k deleniu cytoplazmy / tvorbe bunkovej steny. Z jednej pôvodnej bunky - 4 haploidné.

Význam meiózy:

1. Udržiavanie stálosti počtu chromozómov.

2. Počas meiózy, veľké číslo nové kombinácie nehomologických chromozómov.

3. V procese kríženia dochádza k rekombinácii genetického materiálu.

Rozdiely medzi mitózou a meiózou.

Pri mitóze: 1) v procese mitózy dochádza len k jednému bunkovému deleniu;

2) DNA sa syntetizuje pred delením bunky, v interfáze (v S-perióde interfázy);

3) profáza trvá krátky čas;

4) v profáze nedochádza ku konjugácii a kríženiu;

5) v metafáze pozdĺž rovníka sú oddelené chromozómy pozostávajúce z dvoch chromatidov;

6) najprv sa oddelia ramená chromatíd;

7) v anafáze sa centroméry delia a chromatidy sa rozchádzajú smerom k pólom;

8) v dôsledku mitózy zostáva počet chromozómov v bunke nezmenený;

9) mitóza sa vyskytuje v haploidných, diploidných a polyploidných bunkách;

10) sa vyskytuje pri tvorbe somatických buniek, ako aj pri tvorbe gamét v rastlinách (v ktorých dochádza k striedaniu generácií).

Pri meióze: 1) v procese meiózy dochádza k dvom deleniam (prvé a druhé delenie meiózy);

2) DNA sa syntetizuje len pred prvým delením meiózy. Medzi prvým a druhým meiotickým delením nedochádza k replikácii DNA;

3) profáza-I trvá veľmi dlho a je rozdelená do 5 etáp;

4) počas profázy sa homológne chromozómy konjugujú a môžu si vymieňať oblasti (nastáva prekríženie);

5) v metafáze-I sa pozdĺž rovníka bunky nenachádzajú jednotlivé chromozómy, ale páry konjugovaných chromozómov - bivalenty. V metafáze-II sú chromozómy umiestnené pozdĺž rovníka bunky;

6) odpudivá sila sa prejavuje v oblasti centromér;

7) centroméry sa delia iba v druhom delení meiózy; chromatidy sa rozchádzajú iba v druhom delení meiózy;

8) počet chromozómov v bunke po meióze sa zníži na polovicu;

9) vyskytuje sa len v diploidných a polyploidných bunkách;

10) sa vyskytuje počas gametogenézy a sporogenézy.

12. Progenéza. spermatogenéza. Cytologické a cytogenetické charakteristiky procesu. Štruktúra semenníkov cicavca. Spermie. Vzťah štruktúry a funkcie.

Progenéza- proces dozrievania zárodočných buniek až do dospelosti organizmu.

spermatogenéza- tvorba zárodočných buniek v pohlavných žľazách u mužov.

V puberte sa niektoré bunky diferencujú na spermatocyty prvého rádu. Meióza 1. rádu. Po jeho dokončení spermatocyt prvého rádu vytvoril dva spermatocyty druhého rádu, z ktorých každý má dvojitú sadu haploidných chromozómov. V meióze 2 sa každý sekundárny spermatocyt rozdelí a vytvorí dve spermatidy. Spermie sa diferencujú na spermie. Spermatogenéza u mužov je nepretržitý proces.

semenníky- mužské párové pohlavné žľazy, v ktorých sa tvoria pohlavné produkty a pohlavné hormóny. U placentárnych cicavcov sa nosia mimo telovej dutiny a nachádzajú sa v špeciálnom orgáne - miešku v spojení s vysoká teplota telo. U cicavcov je semenník z povrchu obalený membránami. Vnútorná časť spojivové tkanivo rozdelené na plátky. Každý lalok obsahuje stočený semenný kanálik. Svinutý tubul je valcovitá trubica, ktorá končí na jednej strane slepo a na druhej strane je spojená s rovnými tubulmi. Stenu tubulu tvoria Sertoliho bunky (bunky epitelového pôvodu). Sertoliho bunky sú veľké, ich jadro je posunuté do vonkajšej časti a cytoplazma sa mení na lúmen tubulu. Je to syncyciálny základ pre vývoj zárodočných buniek.

V stočených semenných tubuloch sa vyvíjajú spermie. Tento vývoj sa uskutočňuje vo vlnách, a to tak pozdĺž dĺžky, ako aj pozdĺž jeho prierezu, konkrétne bunky v počiatočných štádiách vývoja sú umiestnené na tupom konci a zrelé spermie sú bližšie k lúmenu. Na priečnom reze možno nájsť po sebe nasledujúce generácie zárodočných buniek, od spermatogónií v Sertoliho bunkách až po hotové spermie v strede tubulu.

Spermie- Muž sexuálna bunka, mužská gaméta, ktorá slúži na oplodnenie ženskej pohlavnej bunky, vajíčka.

· Hlavička ľudskej spermie má zo strán stlačený tvar elipsoidu, na jednej strane je malý otvor, preto sa niekedy hovorí o „lyžičkovitom“ tvare hlavičky ľudskej spermie. Hlava spermie obsahuje nasledovné bunkových štruktúr:

1. Jadro nesúce jednu sadu chromozómov. Takéto jadro sa nazýva haploid. Po splynutí spermie a vajíčka (ktorého jadro je tiež haploidné) vzniká zygota – nový diploidný organizmus, ktorý nesie materské a otcovské chromozómy. Počas spermatogenézy (vývoj spermií) sa tvoria dva typy spermií: tie, ktoré nesú chromozóm X a tie, ktoré nesú chromozóm Y. Keď je vajíčko oplodnené spermiou nesúcou X, vytvorí sa ženské embryo. Keď je vajíčko oplodnené spermiou nesúcou Y, vytvorí sa mužské embryo. Jadro spermií je oveľa menšie ako jadrá iných buniek, čo je do značnej miery spôsobené jedinečnou organizáciou štruktúry chromatínu spermií (pozri protamíny). V dôsledku silnej kondenzácie je chromatín neaktívny - v jadre spermy sa nesyntetizuje žiadna RNA.

2. Akrozóm – modifikovaný lyzozóm – membránová vezikula, ktorá nesie lytické enzýmy – látky, ktoré rozpúšťajú membránu vaječných buniek. Akrozóm zaberá asi polovicu objemu hlavy a má približne rovnakú veľkosť ako jadro. Leží pred jadrom a pokrýva polovicu jadra (preto sa akrozóm často porovnáva s čiapočkou). Pri kontakte s vajíčkom akrozóm uvoľní svoje enzýmy a rozpustí malú časť membrány vajíčka, čím sa vytvorí malý „priechod“ pre vstup spermií. Akrozóm obsahuje asi 15 lytických enzýmov, z ktorých hlavným je akrozín.

3. Centrozóm - centrum organizácie mikrotubulov, zabezpečuje pohyb chvosta spermie a tiež sa pravdepodobne podieľa na zbližovaní jadier zygoty a prvom bunkovom delení zygoty.

Za hlavičkou je takzvaná "stredná časť" spermie. Z hlavy stredná časť oddeľuje mierne zúženie - "krk". Za strednou časťou je chvost. Cytoskelet bičíka, ktorý pozostáva z mikrotubulov, prechádza celou strednou časťou spermií. V strednej časti okolo cytoskeletu bičíka sa nachádza mitochondria - obrovská mitochondria spermie. Mitochondria má špirálovitý tvar a akoby sa ovinie okolo cytoskeletu bičíka. Mitochondrie plní funkciu syntézy ATP a tým zabezpečuje pohyb bičíka.

Chvost alebo bičík sa nachádza za strednou časťou. Je tenšia ako stredná časť a oveľa dlhšia ako ona. Chvost je orgánom pohybu spermií. Jeho štruktúra je typická pre bičíky eukaryotických buniek.

Sexuálne rozmnožovanie zvierat, rastlín a húb je spojené s tvorbou špecializovaných pohlavných buniek.
meióza- zvláštny druh bunkového delenia, v dôsledku ktorého vznikajú zárodočné bunky.
Na rozdiel od mitózy, pri ktorej je zachovaný počet chromozómov prijatých dcérskymi bunkami, pri meióze sa počet chromozómov v dcérskych bunkách zníži na polovicu.
Proces meiózy pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich bunkových delení - meióza I(prvá divízia) a meióza II(druhá divízia).
K duplikácii DNA a chromozómov dochádza iba predtým meióza I.
V dôsledku prvého delenia meiózy, tzv zníženie, vznikajú bunky s polovičným počtom chromozómov. Druhé delenie meiózy končí tvorbou zárodočných buniek. Takže všetko somatické bunky organizmus obsahuje dvojitý, diploidný (2n), súbor chromozómov, kde každý chromozóm má párový, homológny chromozóm. Zrelé zárodočné bunky majú len slobodný, haploidný (n), súbor chromozómov a podľa toho aj polovičné množstvo DNA.

Fázy meiózy

Počas profáza I meiózne dvojité chromozómy sú jasne viditeľné vo svetelnom mikroskope. Každý chromozóm sa skladá z dvoch chromotidov, ktoré sú spojené jednou centromérou. V procese spiralizácie sa skracujú dvojité chromozómy. Homológne chromozómy sú navzájom úzko spojené pozdĺžne (chromatida ku chromatíde), alebo, ako sa hovorí, konjugovať. V tomto prípade sa chromatidy často pretínajú alebo krútia jedna okolo druhej. Potom sa homológne dvojité chromozómy začnú takpovediac odpudzovať. V miestach kríženia chromatíd dochádza k priečnym prasknutiam a výmenám ich úsekov. Tento jav sa nazýva kríženie chromozómov. Súčasne, ako pri mitóze, dochádza k rozpadu jadrového obalu, zániku jadierka a vzniku vretenových filamentov. Rozdiel medzi profázou I meiózy a profázou mitózy je konjugácia homológnych chromozómov a vzájomná výmena miest v procese kríženia chromozómov.
charakteristický znak metafáza I- umiestnenie v ekvatoriálnej rovine bunky homológnych chromozómov ležiacich v pároch. Po tomto nasleduje anafáza I, počas ktorej sa celé homológne chromozómy, z ktorých každý pozostáva z dvoch chromatíd, presúvajú k opačným pólom bunky. Je veľmi dôležité zdôrazniť jeden znak divergencie chromozómov v tomto štádiu meiózy: homológne chromozómy každého páru sa náhodne rozchádzajú, bez ohľadu na chromozómy iných párov. Každý pól má o polovicu menej chromozómov, ako mal v bunke na začiatku delenia. Potom príde telofáza I, počas ktorej sa vytvoria dve bunky s polovičným počtom chromozómov.
Interfáza je krátka, pretože nedochádza k syntéze DNA. Potom nasleduje druhé meiotické delenie ( meióza II). Od mitózy sa líši len počtom chromozómov v metafáza II polovičný počet chromozómov v metafáze mitózy v tom istom organizme. Keďže každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, v metafáze II sa centroméry chromozómov delia a chromatidy sa rozchádzajú k pólom, ktoré sa stávajú dcérskymi chromozómami. Až teraz prichádza skutočná medzifáza. Z každej pôvodnej bunky vzniknú štyri bunky s haploidnou sadou chromozómov.

Rôzne gaméty

Zvážte meiózu bunky, ktorá má tri páry chromozómov ( 2n = 6). V tomto prípade sa po dvoch meiotických deleniach vytvoria štyri bunky s haploidnou sadou chromozómov ( n=3). Keďže chromozómy každého páru sa rozchádzajú do dcérskych buniek nezávisle od chromozómov iných párov, rovnako pravdepodobné je vytvorenie ôsmich pneumatík gamét s inou kombináciou chromozómov, ktoré boli prítomné v pôvodnej materskej bunke.
Ešte väčšiu rozmanitosť gamét poskytuje konjugácia a kríženie homológnych chromozómov v profáze meiózy, čo má veľký všeobecný biologický význam.

Biologický význam meiózy

Ak by v procese meiózy nedošlo k zníženiu počtu chromozómov, potom by sa v každej ďalšej generácii, keď sa jadrá vaječnej bunky a spermie zlúčia, počet chromozómov nekonečne zvýšil. Vďaka meióze dostávajú zrelé zárodočné bunky haploidný (n) počet chromozómov, zatiaľ čo oplodnenie obnovuje charakteristický tento druh diploidné (2n) číslo. Počas meiózy vstupujú homológne chromozómy do rôznych zárodočných buniek a počas oplodnenia sa obnovuje párovanie homológnych chromozómov. V dôsledku toho je poskytnutá konštanta pre každý druh kompletný diploidný súbor chromozómov a konštantné množstvo DNA.
Kríženie chromozómov, výmena miest, ako aj nezávislá divergencia každého páru homológnych chromozómov, ktoré sa vyskytujú v meióze, určujú vzory dedičného prenosu vlastnosti z rodičov na potomkov. Z každého páru dvoch homológnych chromozómov (materského a otcovského), ktoré boli súčasťou chromozómovej sady diploidných organizmov, je len jeden chromozóm obsiahnutý v haploidnej sade vajíčka alebo spermie. Môže byť:

• otcovský chromozóm;
• materský chromozóm;
• otcovská s materskou parcelou;
• materská s otcovskou parcelou.

Tieto procesy vzniku veľkého počtu kvalitatívne odlišných zárodočných buniek prispievajú k dedičnej variabilite.
V niektorých prípadoch, v dôsledku porušenia procesu meiózy, s nedisjunkciou homológnych chromozómov, zárodočné bunky nemusia mať homológny chromozóm alebo naopak majú oba homológne chromozómy. To vedie k závažným poruchám vo vývoji organizmu alebo k jeho smrti.