Цитологические основы размножения мейоз

Мейоз, цитологическая и цитогенетическая характеристика мейоза. Биологическое значение мейоза

Гаметогенез — процесс образования яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез) —подразделяется наряд стадий (рис. 5.4).

В стадии размножения диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называют сперматогониями и овогониями. Эти клетки осуществляют серию последовательных митотических делений, в результате чего их количество существенно возрастает.

Сперматогонии размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Размножение овогоний приурочено главным образом к периоду эмбриогенеза.

У человека в женском организме этот процесс наиболее интенсивно протекает в яичниках между 2-м и 5-м месяцами внутриутробного развития. К 7-му месяцу большая часть овоцитов входит в профазу I мейоза.

Так как способом размножения клеток-предшественниц женских и мужских гамет является митоз, то овогоний и сперматогонии, как и все соматические клетки, характеризуются диплоидностью.

В ходе митотического цикла их хромосомы имеют либо однонитчатую (после митоза и до завершения синтетического периода интерфазы), либо двунитчатую (постсинтетический период, профаза и метафаза митоза) структуру в зависимости от количества биспиралей ДНК.

Если в одинарном, гаплоидном наборе число хромосом обозначить как п, а количество ДНК — как с, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2п2с до S-периода и 2n4c после него.

1 — сперматогенез, 2 — овогенез, n — количество хромосомных наборов, с — количество ДНК, РТ — редукционные тельца

На стадии роста происходит увеличение клеточных размеров и превращение мужских и женских половых клеток в сперматоциты и овоциты I порядка, причем последние достигают больших размеров, чем первые.

Одна часть накапливаемых веществ представляет собой питательный материал (желток в овоцитах), другая — связана с последующими делениями. Важным событием этого периода является репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом.

Основными событиями стадии созревания являются два последовательных деления: редукционное и эквационное, которые вместе составляют мейоз (см. разд. 5.3.2).

В результате делений на стадии созревания каждый сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, тогда как каждый овоцит I порядка — одну полноценную яйцеклетку и редукционные тельца, которые в размножении не участвуют.

Процесс сперматогенеза завершается стадией формирования, или спермиогенеза. Ядра сперматид уплотняются вследствие сверхспирализации хромосом, которые становятся функционально инертными.

Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросомный аппарат, играющий большую роль в оплодотворении. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра, причем от одной из них отрастает жгутик, у основания которого в виде спирального чехлика концентрируются митохондрии.

МЕЙОЗ (деления созревания, период созревания), этап в образовании половых клеток; состоит из двух последовательных делений исходной диплоидной клетки (содержат два набора хромосом – 2n) и формирования четырёх гаплоидных половых клеток, или гамет (содержат по одному набору хромосом – n).

Уменьшение (редукция) числа хромосом (2nn) происходит за счёт того, что на два деления приходится лишь одно удвоение (репликация) хромосомного материала.

При оплодотворении гаплоидные гаметы – яйцеклетка и сперматозоид – сливаются и диплоидное число хромосом, характерное для каждого вида, восстанавливается (n n2n).

В главных чертах мейоз протекает сходно у разных групп организмов и у особей женского и мужского пола. Два следующих друг за другом деления первичной половой клетки обозначаются как мейоз I и мейоз II.

ПОДРОБНЕЕ:   Цитологическая и цитогенетическая характеристика овогенеза

Подобно делению соматических клеток – митозу, и мейоз I, и мейоз II состоят из четырёх основных стадий – профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Вступающая в мейоз клетка диплоидна, а каждая хромосома содержит удвоенное количество ДНК.

В первом мейотическом делении особенно сложна и длительна профаза I (у человека она занимает 22,5 сут). На этой стадии гомологичные хромосомы соединяются (конъюгируют) в пары – биваленты.

В каждой хромосоме бивалента различимы в микроскопе две продольные половины – хроматиды, т. е. бивалент представляет собой четвёрку (тетраду) хроматид.

В профазе I происходит генетически значимое событие – обмен гомологичными (содержащими одни и те же гены) участками несестринских хроматид, или кроссинговер.

В анафазе I биваленты разъединяются и гомологичные хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки, причем, в отличие от анафазы митоза, каждая хромосома сохраняет две хроматиды.

В результате число хромосом уменьшилось вдвое, но удвоенным остаётся и количество ДНК, представленное двумя хроматидами. Важная особенность расхождения хромосом заключается в том, что любая, отцовская или материнская, хромосома из гомологичной пары может отойти к любому из полюсов независимо от того, как расходятся хромосомы других пар.

Это означает, что число возможных сочетаний хромосом в дочерних клетках обычно очень велико: 2n, где n – число хромосомных пар (у человека – 223). Так происходит ещё одно перемешивание родительского генетического материала – рекомбинация хромосом.

После мейоза I обычно сразу или после короткой интерфазы, во время которой удвоение хромосом не происходит, следует мейоз II. Это деление аналогично митозу с той разницей, что делятся гаплоидные клетки.

В анафа-зе II сестринские хроматиды разделяются и, став хромосомами, расходятся к полюсам. Число хромосом и количество ДНК приходят в соответствие, и мейоз II завершается образованием четырёх гаплоидных гамет, каждая из которых несёт уникальный генетический материал.

Мейоз – один из ключевых биологических процессов. Его значение состоит в поддержании в поколениях постоянства хромосомных наборов (кариотипов), т. е. в обеспечении наследственности, и в создании новых сочетаний отцовских и материнских генов, т. е. в обеспечении генотипической изменчивости.

Мейо́з (от греч. meiosis — уменьшение) или Редукционное деление клетки — деление ядра эукариотическойклетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза).

С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

ПОДРОБНЕЕ:   Цитологическая картина рака молочной железы — АНТИ-РАК

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках).

Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию.

Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счете, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет. Определенные ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные мутации (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).

Мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений, которые соответственно называются Мейоз I и Мейоз II. В первом делении происходит уменьшение числа хромосом в два раза, поэтому его называют Редукционным.

Предмейотическая интерфаза отличается от обычной интерфазы тем, что процесс репликации ДНК не доходит до конца: примерно 0,2. 0,4 % ДНК остается неудвоенной.

Однако в целом, можно считать, что в диплоидной клетке (2N) содержание ДНК составляет 4С. При наличии центриолей происходит их удвоение. Таким образом в клетке имеется две диплосомы, каждая из которых содержит пару центриолей.

Первое деление мейоза(Редукционное, илиМейоз I)

Сущность редукционного деления заключается в уменьшении числа хромосом в два раза: из исходной диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (в состав каждой хромосомы входит 2 хроматиды).

Профаза I(профаза первого деления) включает ряд стадий.

Лептотена (стадия тонких нитей). Хромосомы видны в световой микроскоп в виде клубка тонких нитей.

Зиготена (стадия сливающихся нитей). Происходит Конъюгация гомологичных хромосом (от лат. Conjugatio – соединение, спаривание, временное слияние). Гомологичные хромосомы (или гомологи) – это парные хромосомы, сходные между собой в морфологическом и генетическом отношении.

В результате конъюгации образуются Биваленты. Бивалент – это относительно устойчивый комплекс из двух гомологичных хромосом. Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых Синаптонемальных комплексов.

Пахитена (стадия толстых нитей). Хромосомы спирализуются, хорошо видна их продольная неоднородность. Завершается репликация ДНК. Завершается Кроссинговер – перекрест хромосом, в результате которого они обмениваются участками хроматид.

У позвоночных

Партеногенез
редок у позвоночных и встречается
примерно у 70 видов, что составляет 0,1 %
всех позвоночных животных. Например,
существует несколько видов ящериц, в
естественных условиях размножающихся
партеногенезом (Даревскиа, комодские
вараны).

ПОДРОБНЕЕ:   Палочковая флора в мазке у женщин

Партеногенетические популяции
также найдены и у некоторых видов рыб,
земноводных, птиц. Случаи однополого
размножения пока не известны только
среди млекопитающих.

Партеногенез
у комодских варанов возможен потому,
что овогенез сопровождается развитием
полоцита (полярного тельца), содержащего
удвоенную копию ДНК яйца;

У растений

Аналогичный
процесс у растений называется апомиксис.

ПОЛОВОЙ
ДИМОРФИЗМ

(от
греч. di-, в сложных словах — вдвое, дважды,
и morphe — форма), различия признаков муж.
и жен. особей раздельнополых видов;
частный случай полиморфизма.

Возникновение
П. д. связано с действием полового отбора.
У многоклеточных животных П. д. полностью
развивается к периоду половой зрелости
и связан гл. обр.

с различиями в строении
половых органов, а также с различием
вторичных половых признаков. Различают
постоянный и сезонный П. д. Постоянный
— мало зависит или не зависит от сезонных
условий.

Он характерен для мн. беспозвоночных
(особенно червей, членистоногих) и
позвоночных; напр., у одних животных
самцы значительно мельче самок, у других,
наоборот, они крупнее.

У самцов признаки
П. д. бывают связаны с приспособлениями
для удержания самки при копуляции
(напр., присоски на передних ногах
жука-плавунца), у самок — с откладыванием
яиц, выкармливанием детёнышей (напр.

,
яйцеклад у мн. насекомых, млечные железы
у млекопитающих). Нередко самцы окрашены
ярче самок (мн. бабочки, птицы и др.), что
связано с покровительств.

окраской и
меньшей подвижностью самок, чаще
осуществляющих заботу о потомстве.
Проявлением П. д. являются и такие
вторичные половые признаки, как «рога»
жуков-оленей, бивни самцов нарвала и
слона, рога самцов мн. оленей и др.

,
представляющие оружие для «турнирных
боёв» за самку. Сезонный
П. д., или брачный наряд, проявляюшийся
только в период размножения, известен
у мн. рыб (напр.

, яркая расцветка самца
у гольяна) и земноводных (напр.. развитие
гребия и яркой расцветки у сампа тритона).
У человека П. д., кроме различий в строении
половых органов, выражается в более
мощном развитии у мужчин скелета и
мускулатуры, волосяного покрова на лице
и ряде др.

признаков, у женщин — в развитии
грудных желёз, большей ширине бёдер и
др. У цветковых растений постоянный П.
д. наиб, ярко выражен у двудомных, напр.

конопли, у к-рой муж. особи (посконь)
отличаются от жен. (матерка) меньшей
длиной стебля, менее густой листвой,
большим выходом волокна. У ряда двудомных
растений (ивы, эвкоммии и др.) П. д. выражен
только в разл. строении муж. и жен.
цветков.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинский взгляд на еду
Adblock
detector