Tento článok vám pomôže podrobne študovať proces jednej z foriem delenia diploidnej bunky, konkrétne schémy 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 materskej bunky sa pomocou meiózy vytvoria štyri haploidné gaméty s n sadou 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 plynule prechádzajú jedna 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 v každom z nich, nájdete v tabuľke nižšie. Počas profázy 1 sa chromozómy skracujú v dôsledku spiralizácie. Homologické chromozómy sú navzájom tak pevne spojené, že dochádza k procesu konjugácie (spájanie a spájanie častí 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: leptotén(tenké vlákna) - namiesto chromatínových granúl sa objavujú tenké vlákna chromozómov; zygotén(kombinácia vlákien) - dochádza k procesu konjugácie; Pachytena(hrubé vlákna) - charakteristické je kríženie úsekov chromozómov; Diplotena(dvojité vlákna) - sú viditeľné chiazmata a chromatidy; Diakinéza– chromozómy sa skracujú, centroméry sa odpudzujú, jadrové membrány a jadierko sa rozpúšťajú a vzniká vretienko.
Metafáza 1	Chromozómy sa zoraďujú na rovníku vretena, zatiaľ čo orientácia centromér smerom k pólom je úplne náhodná.
Anafáza 1	Homologické chromozómy sa pohybujú na rôzne póly, zatiaľ čo sesterské chromozómy sú stále spojené na centromére.
Telofáza 1	Koniec telofázy je poznačený despiralizáciou chromozómov a tvorbou novej jadrovej membrány.
Profáza 2	Obnoví sa nové štiepne vreteno, jadrová membrána sa rozpustí.
Metafáza 2	Chromozómy sú zoradené v rovníkovej časti vretena.
Anafáza 2	Centroméry sa delia a chromatidy sa presúvajú k opačným pólom.
Telofáza 2	Z jedného haploidného jadra vznikajú dve s haploidnou sadou, vo vnútri ktorých je jedna chromatída.

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

TOP 4 článkyktorí spolu s týmto čítajú

Ryža. 3. Schéma gametogenézy.

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

Čo sme sa naučili?

Bunkové delenie gonád prebieha meiózou, 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.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

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

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 zaisťuje, že súbor chromozómov a množstvo DNA zostávajú pre každý druh konštantné.

Ako výsledok meióza I počet chromozómov sa zníži na polovicu ( 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 všeobecná 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 na centroméroch, zostávajú spojené na ramenách a tvoria dekusácie (chiasmata). Divergencia chromatidov sa postupne zvyšuje a nitkový kríž sa posúva smerom k ich koncom.

Počas procesu konjugácie môže dôjsť k výmene oblastí medzi niektorými chromatidami homológnych chromozómov - prejsť, čo vedie k rekombinácii genetického materiálu. Na konci profázy sa jadrový obal a jadierka rozpustia a vytvorí sa achromatické vreteno. Obsah genetického materiálu zostáva rovnaký (2n2хр).

1)V metafáze V meióze I sú bivalenty chromozómov umiestnené v rovníkovej rovine bunky. V tomto momente ich špirálovitosť dosahuje maximum. Obsah genetického materiálu sa nemení (2n2xr).

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

3) V telofáze Vznikajú jadrá a delí sa cytoplazma – vznikajú dve dcérske bunky. Dcérske bunky obsahujú haploidnú sadu chromozómov, pričom každý chromozóm obsahuje dve chromatidy (1n2хр).

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 matkou 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 sa chromozómy a chromatidy náhodne presúvajú k jednému alebo druhému pólu. Tieto procesy sú príčinou kombinačnej 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. Monotómia

2. Palintamia

3. Schizogónia

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)
Existujú spory: 1. Zoospóry (pohyblivé)

Druhé delenie meiózy podľa mechanizmu je typická mitóza. Stáva sa to rýchlo:

Profáza II vo všetkých organizmoch je krátka.

Ak došlo k telofáze I a interfáze II, potom sú jadierka a jadrové membrány zničené a chromatidy sú skrátené a zhrubnuté. Centrioly, ak sú prítomné, sa presúvajú k opačným pólom bunky. Vo všetkých prípadoch sa na konci profázy II objavia nové vretenové vlákna. Sú umiestnené v pravom uhle na meiotické I vreteno.

Metafáza II. Rovnako ako v mitóze, chromozómy sú zoradené jednotlivo na rovníku vretena.

Anafáza II. Podobne ako mitotické: centroméry sa delia (deštrukcia kohezínov) a vlákna vretienka ťahajú chromatidy k opačným pólom.

Telofáza II. Prebieha rovnakým spôsobom ako telofáza mitózy, len s tým rozdielom, že sa tvoria štyri haploidné dcérske bunky. Chromozómy sa odvíjajú, predlžujú a je ťažké ich rozlíšiť. Závity vretena zmiznú. Okolo každého jadra sa opäť vytvorí jadrový obal, no jadro teraz obsahuje polovičný počet chromozómov pôvodnej rodičovskej bunky. Počas následnej cytokinézy jediná rodičovská bunka produkuje štyri dcérske bunky.

Predbežné výsledky:

Počas meiózy, ako výsledok dvoch po sebe nasledujúcich delení buniek po jednom cykle replikácie DNA, sa z jednej diploidnej bunky vytvoria štyri haploidné bunky.

Meióze dominuje profáza I, ktorá môže zaberať 90 % celkového času. Počas tohto obdobia sa každý chromozóm skladá z dvoch tesne susediacich sesterských chromatidov.

Kríženie (crossover) medzi chromozómami nastáva v štádiu pachyténu v profáze I, s tesnou konjugáciou každého páru homológnych chromozómov, čo vedie k vytvoreniu chiazmat, ktoré zachovávajú jednotu bivalentov až do anafázy I.

V dôsledku prvého delenia meiózy dostane každá dcérska bunka jeden chromozóm z každého páru homológov, ktoré v tomto čase pozostávajú zo spojených sesterských chromatidov.

Potom bez replikácie DNA rýchlo nastane druhé delenie, v ktorom každá sesterská chromatída skončí v samostatnej haploidnej bunke.

Porovnanie mitózy a meiózy I(meióza II je takmer totožná s mitózou)

Etapa	Mitóza	Meióza I
Profáza	Homologické chromozómy sú oddelené. Chiasmata sa netvoria. Crossover sa nevyskytuje	Homológne chromozómy sú konjugované. Vznikajú chiasmata. Dochádza k prekríženiu
Metafáza	Chromozómy, každý z dvoch chromatidov, sa nachádzajú na rovníku vretienka	Bivalenty tvorené pármi homológnych chromozómov sa nachádzajú na rovníku vretienka
Anaphase	Centroméry sa delia. Chromatidy sa oddelia. Divergentné chromatidy sú identické	Centroméry sa nedelia. Celé chromozómy (každý z dvoch chromatidov) sa rozchádzajú. Divergentné chromozómy a ich chromatidy nemusia byť identické v dôsledku kríženia
Telofáza	Ploidia dcérskych buniek sa rovná ploidii rodičovských buniek. U diploidov dcérske bunky obsahujú oba homológne chromozómy	Ploidia dcérskych buniek je polovičná oproti ploidii rodičovských buniek. Dcérske bunky obsahujú iba jeden z každého páru homológnych chromozómov
Kde a kedy sa to stane	V haploidných, diploidných a polyploidných bunkách Pri tvorbe somatických buniek Pri tvorbe spór u niektorých húb a nižších rastlín. Počas tvorby gamét vo vyšších rastlinách	Len v diploidných a polyploidných bunkách V ktorejkoľvek fáze životného cyklu organizmov so sexuálnym rozmnožovaním, napríklad počas gametogenézy u väčšiny zvierat a počas sporogenézy u vyšších rastlín.

Význam meiózy:

1. Sexuálne rozmnožovanie. Meióza sa vyskytuje vo všetkých organizmoch, ktoré sa rozmnožujú sexuálne. Počas oplodnenia sa jadrá dvoch gamét spoja. Každá gaméta obsahuje haploidnú (n) sadu chromozómov. V dôsledku splynutia gamét vzniká zygota obsahujúca diploidnú (2n) sadu chromozómov. V neprítomnosti meiózy by fúzia gamét viedla k zdvojnásobeniu počtu chromozómov v každej nasledujúcej generácii v dôsledku sexuálnej reprodukcie. Vo všetkých organizmoch so sexuálnym rozmnožovaním k tomu nedochádza kvôli existencii špeciálneho bunkového delenia, pri ktorom je diploidný počet chromozómov (2n) znížený na haploidný počet (n).

2. Genetická variabilita. Meióza tiež vytvára príležitosť na vznik nových kombinácií génov v gamétach, čo vedie ku genetickým zmenám u potomkov vyplývajúcich z fúzie gamét. V procese meiózy sa to dosahuje dvoma spôsobmi, a to nezávislou distribúciou chromozómov počas prvého meiotického delenia a kríženia.

A) Nezávislá distribúcia chromozómov.

Nezávislá distribúcia znamená, že v anafáze I sú chromozómy, ktoré tvoria daný bivalent, distribuované nezávisle od chromozómov iných bivalentov. Tento proces najlepšie vysvetľuje diagram zobrazený vpravo (čierne a biele pruhy zodpovedajú materským a otcovským chromozómom).

V metafáze I sú bivalenty umiestnené náhodne na rovníku vretena. Diagram ukazuje jednoduchú situáciu, v ktorej sú zahrnuté iba dva bivalenty, a preto je usporiadanie možné iba dvoma spôsobmi (v jednom z nich sú biele chromozómy orientované jedným smerom a v druhom v rôznych smeroch). Ako väčšie číslo bivalenty, tým väčší je počet možných kombinácií a tým väčšia variabilita. Počet variantov výsledných haploidných buniek je 2 x. Nezávislá distribúcia je základom jedného zo zákonov klasickej genetiky – druhého Mendelovho zákona.

B) Prechod.

V dôsledku tvorby chiazmat medzi chromatidami homológnych chromozómov v profáze I dochádza k prekríženiu, ktoré vedie k tvorbe nových kombinácií génov v chromozómoch gamét.

Toto je znázornené na diagrame kríženia

Takže stručne k tomu hlavnému:

Mitóza- ide o delenie bunkového jadra, pri ktorom sa vytvoria dve dcérske jadrá obsahujúce sady chromozómov identické s chromozómami rodičovskej bunky. Typicky, bezprostredne po jadrovom delení sa celá bunka rozdelí na dve dcérske bunky. Mitóza s následným delením buniek vedie k zvýšeniu počtu buniek, čím sa zabezpečujú procesy rastu, regenerácie a náhrady buniek v eukaryotoch. V jednobunkových eukaryotoch slúži mitóza ako mechanizmus pre asexuálnu reprodukciu, čo vedie k zvýšeniu veľkosti populácie.

meióza je proces delenia bunkového jadra za vzniku dcérskych jadier, z ktorých každé obsahuje o polovicu viac chromozómov ako pôvodné jadro. Meióza sa nazýva aj redukčné delenie, keďže v tomto prípade počet chromozómov v bunke klesá z diploidných (2n) na haploidné (n). Význam meiózy je v tom, že u druhov so sexuálnym rozmnožovaním zabezpečuje zachovanie konštantného počtu chromozómov počas niekoľkých generácií. Meióza sa vyskytuje počas tvorby gamét u zvierat a spór v rastlinách. V dôsledku splynutia haploidných gamét počas oplodnenia sa obnoví diploidný počet chromozómov.

Iné varianty bunkového delenia.

Delenie prokaryotických buniek.

Vzhľadom na mechanizmy mitózy a meiózy ako hlavných mechanizmov bunkového delenia by sme nemali zabúdať, že sú možné len u predstaviteľov eukaryotickej ríše, inak obrovská prokaryotická ríša zostane mimo rámca našej pozornosti.

Neprítomnosť vytvoreného jadra a tubulárnych organel (a teda vretienka) ukazuje, že mechanizmy prokaryotického delenia musia byť zásadne odlišné od eukaryotických.

V prokaryotických bunkách je kruhová molekula DNA pripojená k plazmaléme v oblasti jedného z mezozómov (záhybov plazmatická membrána). Je pripojený k oblasti, kde začína obojsmerná replikácia (tzv pôvod replikácie DNA). Ihneď po začatí replikácie začína aktívny rast plazmatickej membrány a dochádza k inkorporácii nového membránového materiálu v obmedzenom priestore plazmatickej membrány – medzi miestami pripojenia dvoch čiastočne replikovaných molekúl DNA.

Ako membrána rastie, replikované molekuly DNA sa postupne od seba vzďaľujú, mezozóm sa prehlbuje a oproti nemu vzniká ďalší mezozóm. Keď sa replikované molekuly DNA konečne od seba vzdialia, mezozómy sa spoja a materská bunka sa rozdelí na dve dcérske bunky.

Prokaryoty nemajú sexuálnu reprodukciu, preto neexistujú žiadne varianty delenia so znížením ploidie a celá škála metód delenia závisí od zvláštností cytokinézy:

Pri rovnakom delení je cytokinéza jednotná a výsledné dcérske bunky majú podobnú veľkosť; toto je najbežnejší spôsob cytokinézy u prokaryotov;

Pri pučaní zdedí jedna z buniek b O väčšina cytoplazmy materskej bunky a druhá vyzerá ako malý púčik na povrchu veľkej bunky (kým sa neoddelí). Táto cytokinéza dala meno celej rodine prokaryotov - Pučiace baktérie, aj keď nie sú jediné schopné pučiť.

Špeciálne varianty delenia eukaryotických buniek.

Profáza 2 (1n2c). Stručne povedané, profáza 1, chromatín je kondenzovaný, nedochádza ku konjugácii a prekríženiu, prebiehajú procesy normálne pre profázu - rozpad jadrových membrán na fragmenty, divergencia centriolov k rôznym pólom bunky, tvorba vretenových filamentov.

Metafáza 2 (1n2c). Bichromatidové chromozómy sa zoradia v rovníkovej rovine bunky a vytvorí sa metafázová platňa.
Vytvárajú sa predpoklady pre tretiu rekombináciu genetického materiálu – mnohé chromatidy sú mozaikové a ich umiestnenie na rovníku určuje, na ktorý pól sa v budúcnosti presunú. Vretenové vlákna sú pripojené k centromérom chromatíd.

Anafáza 2 (2n2с). Nastáva delenie dvojchromatidových chromozómov na chromatidy a divergencia 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, tvoria sa jadrové membrány, vretenové vlákna sú zničené, objavujú sa jadierka a delí sa cytoplazma (cytotómia) čo vedie k vytvoreniu štyroch haploidných buniek.

5. Rozdiel medzi meiózou I a meiózou II

1. Prvému deleniu predchádza interfáza s chrómovou reduplikáciou, pri druhom delení nedochádza k replikácii genetického materiálu, teda nedochádza k syntetickej fáze.

2. Profáza prvého delenia je dlhá.

3. Pri prvom delení dochádza ku konjugácii chromozómov a
prejsť.

4. Pri prvom delení sa homológne chromozómy (bivalenty pozostávajúce z páru chromatíd) rozchádzajú k pólom a pri druhom delení sa rozchádzajú chromatidy.

Meióza: 1 - leptotén; 2 - zygotén; 3 - pachytén; 4 - diplotén; 5 - diakinéza; 6 - metafáza 1; 7 - anafáza 1; 8 - telofáza 1; 9 - profáza 2; 10 - metafáza 2; 11 - anafáza 2; 12 - telofáza 2.

6. Rozdiely medzi meiózou a mitózou

1. Pri mitóze je jedno delenie a pri meióze sú dve (kvôli tomu sa získajú 4 bunky).

2. V profáze prvého delenia meiózy dochádza ku konjugácii (tesná blízkosť homológnych chromozómov) a cross over (výmena úsekov homológnych chromozómov), čo vedie k rekombinácii (rekombinácii) dedičnej informácie.

3. V anafáze prvého delenia meiózy nastáva nezávislá divergencia homológnych chromozómov (bichromatidové chromozómy divergujú k pólom bunky). To vedie k rekombinácii a redukcii.

4. V medzifáze medzi dvoma deleniami meiózy nedochádza k zdvojeniu chromozómov, pretože sú už dvojité.

5. Po mitóze sa získajú dve bunky a po meióze sa získajú štyri bunky.

6. Po mitóze sa získajú somatické bunky (telesné bunky) a po meióze zárodočné bunky (gaméty - spermie a vajíčka; v rastlinách sa po meióze získajú spóry).

7. Po mitóze sa získajú identické bunky (kópie) a po meióze sa získajú rôzne bunky (dochádza k rekombinácii dedičnej informácie).

8. Po mitóze zostáva počet chromozómov v dcérskych bunkách rovnaký ako v matke a po meióze sa 2-násobne zníži (počet chromozómov sa zníži, ak by tam nebol, tak po každom oplodnení počet chromozómov by sa zdvojnásobil, redukcia striedania a oplodnenie zabezpečuje stálosť počtu chromozómov).

7. 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 Počas procesu 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 chromatíd (anafáza 2).

8. Metódy rozmnožovania organizmov

9. Rozdiel medzi sexuálnym a nepohlavným rozmnožovaním

10. Hlavné formy asexuálnej reprodukcie: delenie na dve časti (mitóza), viacnásobné delenie (schizogónia), pučenie, fragmentácia, sporulácia, vegetatívna reprodukcia, polyembryónia.

Asexuálna reprodukcia je proces vzniku dcérskych jedincov z jednej alebo skupiny somatických buniek tela matky. Táto metóda reprodukcie je staršia. Je založená na mitotické delenie bunky. Význam nepohlavného rozmnožovania spočíva v rýchlom náraste počtu jedincov, ktoré sú od seba takmer na nerozoznanie. Rozlišujú sa tieto formy asexuálnej reprodukcie:

1. Rozdelenie na dve časti– vedie k vzniku dvoch dcérskych organizmov z jedného rodičovského organizmu. Je to prevládajúca forma delenia u prokaryotov a prvokov. Rôzne jednobunkové živočíchy sa delia rôznymi spôsobmi. Bičíkovce sa teda delia pozdĺžne a nálevníky priečne. Toto delenie sa nachádza aj u mnohobunkových živočíchov – coelenterátov (pozdĺžne delenie u medúz) a červov (priečne delenie u annelidov).

3.Pučanie– na tele matkinho tela vzniká zhluk buniek, ktorý rastie a postupne nadobúda podobnosť s matkiným jedincom. Potom sa dcérsky jedinec oddelí a začne viesť samostatnú existenciu. Takéto rozmnožovanie je bežné u nižších mnohobunkových organizmov (špongie, coelenteráty, machorasty, niektoré červy a plášťovce). Niekedy sa dcéry úplne neoddelia od rodiča, čo vedie k vytvoreniu kolónií.

4.Fragmentácia– telo mnohobunkového organizmu sa rozpadá na časti, ktoré sa neskôr menia na samostatné jedince ( plochých červov, ostnokožce).

5. Spory– dcérsky organizmus sa vyvinie zo špecializovanej spórovej bunky.

Existujú dve hlavné formy asexuálneho rozmnožovania rastlín: vegetatívne rozmnožovanie a sporulácia. Uskutočňuje sa vegetatívne rozmnožovanie jednobunkových rastlín jednoduché delenie jedna bunka na dve. U húb sú jej formy rozmanitejšie – sporulácia (plesne, klobúkové huby) a pučanie (kvasinky). U krytosemenných rastlín dochádza k vegetatívnej reprodukcii v dôsledku vegetatívnych (nesexuálnych) orgánov - koreňov, stoniek, listov.

U niektorých živočíšnych druhov existuje polyembryónia- nepohlavné rozmnožovanie embrya vzniknuté pohlavným rozmnožovaním. Napríklad u pásavcov v štádiu blastuly je bunkový materiál pôvodne jedného embrya rozdelený medzi 4–8 embryí, z ktorých sa následne vyvinú plnohodnotné jedince. V dôsledku polyembryónie sa u ľudí rodia jednovaječné dvojčatá.

11. Hlavné formy pohlavného rozmnožovania u jednobunkových organizmov (konjugácia, kopulácia) a u mnohobunkových organizmov (bez oplodnenia (partenogenéza) as oplodnením).

Sexuálna reprodukcia sa pozoruje v životné cykly všetky hlavné skupiny organizmov. Prevalencia sexuálnej reprodukcie sa vysvetľuje skutočnosťou, že poskytuje významnú genetickú diverzitu a následne aj fenotypovú variabilitu potomstva.

Základom pohlavného rozmnožovania je pohlavný proces, ktorého podstata spočíva v kombinácii v dedičnom materiáli pre vývoj potomka genetickej informácie z dvoch rôzne zdroje– rodičia.

Jednou z foriem sexuálneho procesu je konjugácia. V tomto prípade dochádza k dočasnému spojeniu dvoch jedincov za účelom výmeny (rekombinácie) dedičného materiálu, napríklad u nálevníkov. V dôsledku toho sa jednotlivci javia ako geneticky odlišní od rodičovských organizmov, ktoré následne vykonávajú nepohlavné rozmnožovanie. Počet nálevníkov sa po konjugácii nemení, takže v tomto prípade nemožno hovoriť doslovne o rozmnožovaní.

U prvokov môže sexuálny proces prebiehať aj vo forme kopulácia – splynutie dvoch jedincov do jedného, ​​spojenie a rekombinácia dedičného materiálu. Tento jedinec sa potom rozmnožuje delením.

Na účasť na pohlavnom rozmnožovaní sa v rodičovských organizmoch produkujú gaméty - bunky špecializované na zabezpečenie generatívnej funkcie. Fúzia materských a otcovských gamét vedie k vzniku zygoty – bunky, ktorá je dcérskym jedincom na prvom, najväčšom skoré štádium individuálny rozvoj.

V niektorých organizmoch sa zygota vytvára v dôsledku spojenia gamét, ktoré sa nelíšia v štruktúre - fenomén izogamia. U väčšiny druhov sa reprodukčné bunky delia podľa štrukturálnych a funkčných charakteristík na materské (vajíčka) a otcovské (spermie).

Niekedy dochádza k vývoju dcérskeho organizmu z neoplodneného vajíčka. Tento jav sa nazýva panenský vývoj resp partenogenéza. V tomto prípade je zdrojom dedičného materiálu pre vývoj potomka zvyčajne DNA vajíčka - fenomén gynogenéza. Menej často pozorované androgenéza– vývoj potomka z bunky s cytoplazmou oocytu a jadrom spermie. V prípade androgenézy odumiera jadro ženskej gaméty.

12. Biologický význam pohlavného rozmnožovania

V určitom štádiu evolúcie v mnohobunkových organizmoch sa ukázalo, že sexuálny proces, ako spôsob výmeny genetickej informácie medzi jednotlivcami v rámci druhu, súvisí s reprodukciou. Počas sexuálneho rozmnožovania sa výsledné nové jedince zvyčajne líšia od svojich rodičov a navzájom od seba kombináciou génových alel. U potomkov sa objavujú nové kombinácie chromozómov a génov s novou kombináciou charakteristík. Výsledkom je široká škála jedincov v rámci jedného druhu. teda biologický význam pohlavné rozmnožovanie nespočíva len v samoreprodukcii, ale aj v zabezpečení historického vývoja druhov, teda života ako takého. To nám umožňuje považovať sexuálnu reprodukciu za biologicky progresívnejšiu ako asexuálnu.

13. Spermatogenéza

Proces tvorby mužských zárodočných buniek je spermatogenéza. V dôsledku toho sa tvoria spermie.

V spermatogenéze existujú 4 obdobia: reprodukcia, rast, dozrievanie (meióza) a tvorba (obr. 3).

Počas obdobia rozmnožovania pôvodné nediferencované zárodočné bunky spermatogónie , alebo gonia sa delí normálnou mitózou. Po niekoľkých takýchto rozdeleniach vstupujú v období rastu. V tejto fáze sú tzv spermatocyty prvého rádu (alebo cysty prvého rádu).). Intenzívne asimilujú živiny, zväčšujú sa, prechádzajú hlbokou fyzikálnou a chemickou reštrukturalizáciou, v dôsledku čoho sa pripravujú na 3. obdobie – dozrievanie, čiže meióza .

Pri meióze spermatocyty I podstupujú dva procesy bunkového delenia. Pri prvom delení (redukcii) sa počet chromozómov znižuje (redukcia). Výsledkom sú dve bunky rovnakej veľkosti z jednej bunky I - spermatocyty druhého rádu, alebo cysty II. Potom prichádza druhá divízia dozrievania. Prebieha ako bežná somatická mitóza, ale s haploidným počtom chromozómov. Takéto delenie sa nazýva rovnicové („equatio“ - rovnosť), keďže vznikajú dve rovnaké delenia, t.j. úplne ekvivalentné bunky, ktoré sú tzv spermatidy.

Vo štvrtom období - formácia – okrúhla spermia má podobu zrelej mužskej reprodukčnej bunky: rastie bičík, jadro sa stáva hustejším a vytvára sa škrupina. Ako výsledok celého procesu spermatogenézy sa z každej počiatočnej nediferencovanej spermatogónie získajú 4 zrelé zárodočné bunky, z ktorých každá obsahuje haploidnú sadu chromozómov.

Na obr. Obrázok 4 ukazuje diagram procesov spermatogenézy a spermiogenézy u ľudí. Spermatogenéza prebieha v stočených semenotvorných kanálikoch semenníkov.Vývoj spermií začína v období prenatálneho vývoja pri ukladaní generatívnych tkanív, potom sa obnovuje na začiatku puberty a pokračuje až do staroby.

Mužské zárodočné bunky sa nevyvíjajú jednotlivo, rastú v klonoch a sú vzájomne prepojené cytoplazmatickými mostíkmi. Cytoplazmatické mostíky existujú medzi spermatogóniou, spermatocytmi a spermatidami. Na konci fázy tvorby sa spermie zbavia cytoplazmatických mostíkov. U ľudí je maximálna denná produktivita spermií 108, doba existencie spermií vo vagíne je až 2,5 hodiny a v krčku maternice až 48 hodín.

14. Oogenéza. Koncepcia menštruačný cyklus

Proces vývoja ženských zárodočných buniek sa nazýva ovogenéza (oogenéza).

V oogenéze existujú 3 obdobia: rozmnožovanie, rast a dozrievanie.

Nediferencované ženské zárodočné bunky - Oogonia - reprodukujú sa rovnakým spôsobom ako spermatogónia, prostredníctvom normálnej mitózy.

Po rozdelení sa stávajú oocyty prvého rádu a vstúpiť do obdobia rastu. Rast oocytov trvá veľmi dlho - týždne, mesiace a dokonca roky.

Potom oocyt prvého rádu vstupuje do obdobia dozrievania alebo meiózy. Aj tu dochádza k redukcii a rovnicovému deleniu. Procesy delenia v jadre prebiehajú rovnako ako pri meióze spermatocytov, ale osud cytoplazmy je úplne odlišný. Pri redukčnom delení nesie jedno jadro so sebou väčšinu cytoplazmy, a len malá časť z toho zostáva na podiel toho druhého. Vzniká teda len jedna plnohodnotná bunka - oocyt druhého rádu a druhá maličká - smerové, čiže redukčné, teliesko, ktoré možno rozdeliť na dve redukčné telieska.

Pri druhom, rovnicovom delení sa asymetrické rozloženie cytoplazmy opakuje a opäť vzniká jedna veľká bunka – ovotid a tretie polárne teliesko. Ovotid, pokiaľ ide o jeho jadrové zloženie a funkčnosť, je úplne zrelá zárodočná bunka.

Obdobie tvorby, na rozdiel od spermatogenézy, v oogenéze chýba.

V oogenéze teda z jednej oogónie vzniká len jedno zrelé vajíčko. Polárne telieska zostávajú nedostatočne vyvinuté a čoskoro zomierajú a sú fagocytované inými bunkami. Zrelé ženské gaméty sa nazývajú vajíčka alebo vajíčka a tie, ktoré sú uložené vo vode, sa nazývajú kaviár.

Vývoj ženských zárodočných buniek prebieha vo vaječníkoch. Obdobie rozmnožovania začína v oogónii ešte v embryu a končí v čase, keď sa dievča narodí.

Obdobie rastu počas oogenézy je dlhšie, pretože okrem prípravy na meiózu dochádza k akumulácii zásob živiny, ktoré budú v budúcnosti potrebné pre prvé delenia zygoty. Vo fáze malého rastu dochádza k tvorbe veľká kvantita odlišné typy RNA.

V období veľkého rastu folikulárnych buniek vaječník tvorí niekoľko vrstiev okolo oocytu prvého poriadku, ktorý podporuje prenos živín syntetizovaných inde do cytoplazmy oocytu.

U ľudí môže byť obdobie rastu oocytov 12–50 rokov. Po ukončení obdobia rastu vstupuje oocyt prvého rádu do obdobia dozrievania.

Výsledkom je, že počas oogenézy sa získajú 4 bunky, z ktorých len jedna sa neskôr stane vajcom a zvyšné 3 (polárne telieska) sa zredukujú. Biologický význam Táto fáza oogenézy má zachovať všetky nahromadené látky cytoplazmy okolo jedného haploidného jadra, aby sa zabezpečila normálna výživa a vývoj oplodneného vajíčka.

Pri oogenéze u žien v štádiu druhej metafázy vzniká blok, ktorý sa pri oplodnení odstraňuje a fáza dozrievania končí až po prieniku spermie do vajíčka.

Proces oogenézy u žien je cyklický proces, ktorý sa opakuje približne každých 28 dní (začínajúc obdobím rastu a končiac až po oplodnení). Tento cyklus sa nazýva menštruačný.

Charakteristické rysy spermatogenéza a oogenéza u ľudí sú uvedené v tabuľke 3.

Biologický význam meiózy: Vďaka meióze sa znižuje počet chromozómov. Z jednej diploidnej bunky sa vytvoria 4 haploidné bunky.

Vďaka meióze sa tvoria geneticky odlišné bunky (vrátane gamét), pretože počas procesu meiózy dochádza k rekombinácii genetického materiálu trikrát:

1) v dôsledku prechodu;

2) v dôsledku náhodnej a nezávislej divergencie homológnych chromozómov;

3) v dôsledku náhodnej a nezávislej divergencie crossover chromatidov.

Prvé a druhé oddelenie meiózy pozostáva z rovnakých fáz ako mitóza, ale podstata zmien v dedičnom aparáte je odlišná.

Profáza 1. (2n4c) Najdlhšia a najkomplexnejšia fáza meiózy. Pozostáva z niekoľkých po sebe nasledujúcich etáp. Homologické chromozómy sa začnú navzájom priťahovať podobnými oblasťami a konjugovať sa.

Konjugácia je proces úzkeho spojenia homológnych chromozómov. Pár konjugujúcich chromozómov sa nazýva bivalentný. Bivalenty sa naďalej skracujú a zahusťujú. Každý bivalent je tvorený štyrmi chromatidami. Preto sa volá tetráda.

Najdôležitejšou udalosťou je cross over – výmena chromozómových úsekov. Výsledkom kríženia je prvá rekombinácia génov počas meiózy.

Na konci profázy 1 sa vytvorí vreteno a jadrový obal zmizne. Bivalenty sa presúvajú do rovníkovej roviny.

Metafáza 1. (2n; 4c) Tvorba štiepneho vretena končí. Špiralizácia chromozómov je maximálna. Bivalenty sa nachádzajú v rovníkovej rovine. Okrem toho centroméry homológnych chromozómov čelia rôznym pólom bunky. Umiestnenie bivalentov v rovníkovej rovine je rovnako pravdepodobné a náhodné, to znamená, že každý z otcovských a materských chromozómov môže byť otočený k jednému alebo druhému pólu. To vytvára predpoklady pre druhú génovú rekombináciu počas meiózy.

Anafáza 1. (2n; 4c) K pólom sa presúvajú celé chromozómy, nie chromatidy, ako pri mitóze. Každý pól má polovicu sady chromozómov. Okrem toho sa páry chromozómov rozchádzajú, pretože sa počas metafázy nachádzali v rovníkovej rovine. V dôsledku toho vzniká široká škála kombinácií otcovských a materských chromozómov a dochádza k druhej rekombinácii genetického materiálu.

Telofáza 1. (1n; 2c) U živočíchov a niektorých rastlín chromatidy despirujú a okolo nich sa vytvára jadrový obal. Potom sa cytoplazma delí (u živočíchov) alebo vzniká deliaca bunková stena (u rastlín). V mnohých rastlinách bunka prechádza z anafázy 1 okamžite do profázy 2.

Druhé meiotické delenie

Medzifáza 2. (1n; 2s) Charakteristické len pre živočíšne bunky. K replikácii DNA nedochádza. Do druhého štádia meiózy patrí aj profáza, metafáza, anafáza a telofáza.

Profáza 2. (1n; 2c) Chromozómy sa špirálovito zničia, jadrová membrána a jadierka sa zničia, centrioly, ak sú prítomné, sa presunú k pólom bunky a vytvorí sa vreteno.

Metafáza 2. (1n; 2c) Vytvorí sa metafázová doska a vreteno a vlákna vretena sú pripojené k centromérom.

Anafáza 2. (2n; 2c) Centroméry chromozómov sa delia, chromatidy sa stávajú samostatnými chromozómami a filamenty vretienka ich naťahujú k pólom bunky. Počet chromozómov v bunke sa stáva diploidným, ale na každom póle sa vytvára haploidná sada. Keďže v metafáze 2 sú chromatidy chromozómov umiestnené náhodne v ekvatoriálnej rovine, v anafáze nastáva tretia rekombinácia genetického materiálu bunky.

Telofáza 2. (1n; 1c) Závity vretena zmiznú, chromozómy sa despirujú, jadrová membrána okolo nich sa obnoví a cytoplazma sa rozdelí.

V dôsledku dvoch po sebe nasledujúcich meiotických delení teda diploidná bunka dáva vznik štyrom dcérskym, geneticky odlišným bunkám s haploidnou sadou chromozómov.

Úloha 1.

Chromozómový súbor somatických buniek kvitnúcej rastliny N je 28. Určte chromozómová sada a počet molekúl DNA v bunkách vajíčok pred nástupom meiózy, v metafáze meiózy I a metafáze meiózy II. Vysvetlite, aké procesy prebiehajú v týchto obdobiach a ako ovplyvňujú zmeny v počte DNA a chromozómov.

Riešenie: B somatické bunky 28 chromozómov, čo zodpovedá 28 DNA.

Fázy meiózy	Počet chromozómov	množstvo DNA
Interfáza 1 (2p4s)
Prophase 1 (2n4c)
Metafáza 1 (2n4c)
Anaphase 1 (2n4c)
Telofáza 1 (1n2s)
Interfáza 2 (1n2s)
Prophase 2 (1n2s)
Metafáza 2 (1n2c)
Anaphase 2 (2n2c)
Telofáza 2 (1n1c)

1. Pred začiatkom meiózy je množstvo DNA 56, pretože sa zdvojnásobilo, ale počet chromozómov sa nezmenil - je ich 28.
2. V metafáze meiózy I je množstvo DNA 56, počet chromozómov 28, homológne chromozómy sú umiestnené v pároch nad a pod rovníkovou rovinou, tvorí sa vreteno.
3. V metafáze meiózy II je počet DNA 28, chromozómov 14, keďže po redukčnom delení meiózy I sa počet chromozómov a DNA znížil 2-krát, chromozómy sú umiestnené v rovníkovej rovine, vzniká deliace vreteno .

Úloha 2.

Chromozómový súbor somatických buniek pšenice je 28. Určte chromozómový súbor a počet molekúl DNA v bunkách vajíčka pred začiatkom meiózy, v anafáze meiózy I a anafáze meiózy II. Vysvetlite, aké procesy prebiehajú v týchto obdobiach a ako ovplyvňujú zmeny v počte DNA a chromozómov.

Úloha 3.

Somatická bunka zvieraťa je charakterizovaná diploidnou sadou chromozómov. Určite chromozómovú sadu (n) a počet molekúl DNA (c) v bunke v profáze meiózy I a metafáze meiózy II. Vysvetlite výsledky v každom prípade.

Úloha 4.

Sada chromozómov somatických buniek pšenice je 28. Určte sadu chromozómov a počet molekúl DNA v bunke vajíčka na konci meiózy I a meiózy II. Vysvetlite výsledky v každom prípade.

Úloha 5.

Chromozómový súbor somatických buniek egreša je 16. Určte chromozómový súbor a počet molekúl DNA v telofáze meiózy I a anafáze meiózy II. Vysvetlite výsledky v každom prípade.

Úloha 6.

Somatické bunky Drosophila obsahujú 8 chromozómov. Určte počet chromozómov a molekúl DNA obsiahnutých v jadrách počas gametogenézy pred delením v interfáze a na konci telofázy meiózy I.

Úloha 7.

Chromozómový súbor somatických buniek pšenice je 28. Určte chromozómový súbor a počet molekúl DNA v jadre (bunke) vajíčka pred začiatkom meiózy I a meiózy II. Vysvetlite výsledky v každom prípade.

Úloha 8.

Chromozómový súbor somatických buniek pšenice je 28. Určte chromozómový súbor a počet molekúl DNA v jadre (bunke) vajíčka pred začiatkom meiózy I a v metafáze meiózy I. V každom prípade vysvetlite výsledky.

Úloha 9.

Somatické bunky Drosophila obsahujú 8 chromozómov. Určte počet chromozómov a molekúl DNA obsiahnutých v jadrách počas gametogenézy pred rozdelením do interfázy a na konci telofázy meiózy I. Vysvetlite, ako vzniká taký počet chromozómov a molekúl DNA.

1. Pred začiatkom delenia je počet chromozómov = 8, počet molekúl DNA = 16 (2n4c); na konci telofázy meiózy I je počet chromozómov = 4, počet molekúl DNA = 8.

2. Pred začiatkom delenia sa molekuly DNA zdvojnásobia, ale počet chromozómov sa nemení, pretože každý chromozóm sa stáva bichromatidným (pozostáva z dvoch sesterských chromatidov).

3. Meióza je redukčné delenie, takže počet chromozómov a molekúl DNA je polovičný.

Problém 10.

Pri veľkom dobytka Somatické bunky majú 60 chromozómov. Aký bude počet chromozómov a molekúl DNA v testikulárnych bunkách v interfáze pred začiatkom delenia a po delení meiózou I?

1. V interfáze pred začiatkom delenia: chromozómy – 60, molekuly DNA – 120; po meióze I: chromozómy – 30, DNA – 60.

2. Pred začiatkom delenia sa molekuly DNA zdvojnásobia, ich počet sa zvýši, ale počet chromozómov sa nemení – 60, každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatidov.

3) Meióza I je redukčné delenie, preto počet chromozómov a molekúl DNA klesá 2-krát.

Problém 11.

Aká sada chromozómov je charakteristická pre peľové zrno borovice a spermie? Vysvetlite, z akých počiatočných buniek a v dôsledku akého delenia tieto bunky vznikajú.

1. Bunky peľového zrna borovice a spermie majú haploidnú sadu chromozómov – n.

2. Bunky peľových zŕn borovice sa vyvíjajú z haploidných spór pomocou MITÓZY.

3. Spermie borovice sa vyvíjajú z peľových zŕn (generatívne bunky) pomocou MITÓZY.