Мейоз

 
  

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

  

 

РЕФЕРАТ

 

по предмету: Анатомия растений  

 

на тему: Мейоз 

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление 
Клеточный цикл ____________________________________стр.3

Основные типы деления клеток_______________________стр. 5

Мейотическое деление (мейоз) ______________________ стр. 6

Список использованной литературы___________________ стр. 10

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Клеточный цикл

Все новые клетки возникают в результате деления надвое уже существующих. Многоклеточный организм возникает в результате многочисленных делений одной клетки.

В многоклеточных организмах высокоспециализированные клетки не способны к делению, например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального периода развития организма перестают делиться и функционируют на протяжении всей последующей жизни организма. Многие специализированные клетки не размножаются в обычных условиях, но при повреждении органов и тканей, в состав которых они входят, их способность к делению восстанавливается - клетки печени, эндокринных желез и других органов обладают именно такими способностями. Другие клетки, в частности костного мозга, эпителия тонкого кишечника, эпидермиса, в процессе выполнения своей специфической функции погибают, поэтому на смену им приходят новые, образованные путем деления.

У растений постоянное деление клеток верхушечной и боковых меристем обеспечивает длительный рост побегов и корней в длину и толщину.

Новообразованные клетки приобретают способность к делению после некоторого периода роста и удвоения клеточных структур: хлоропластов, митохондрий, центриолей и других.

Перед началом клеточного деления должна произойти репликация ДНК, поскольку именно она является переносчиком информации, необходимой клетке для синтеза белков. Таким образом, если бы дочерние клетки не получали точных копий ДНК материнской клетки, они перестали бы быть похожими друг на друга, что, в конечном итоге, привело бы к невозможности существования определенных видов организмов. Для предотвращения этого ДНК должна идеально реплицироваться и каждая дочерняя клетка при клеточном делении должна получать ее копию.

Совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению и в период деления называется  (от названия основного типа деления — митоза).

 

Жизнь клетки от одного деления до следующего (либо до смерти клетки) называется клеточным (жизненным) циклом клетки. У одноклеточных организмов клеточный цикл совпадает с жизнью особи. В непрерывно размножающихся тканевых клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом и состоит из четырех периодов, которые со строгой последовательностью сменяют друг друга: пост-митотического (G1 — от англ. grow — расти, увеличиваться), синтетического (S — от англ. synthesis — синтез), премитотического (G2) и, собственно, деления (М) (см. рис. 1.1). Первые три периода — это интерфаза, которая по продолжительности составляет большую часть митотического цикла клетки.

Рис. 1.1. Схема митотического цикла.

В периоде G, когда клетка растет, в ней усиленно образуются РНК и белки, в том числе и ферменты, катализирующие образование предшественников ДНК, а также ферменты метаболизма РНК и строительных белков.

В S-периоде происходит репликация ДНК (синтез новых цепочек ДНК — отсюда и происходит название периода). В результате удвоения молекул ДНК в каждой хромосоме оказывается вдвое больше ДНК, чем было до S-периода, то есть количество ДНК в диплоидных клетках соответствует тетраплоидному набору. Однако количество хромосом считается диплоидным, потому что образовавшиеся дочерние хромосомы (хроматиды) тесно переплетены между собой и составляют единую хромосому.

Помимо репликации ДНК, в S-периоде продолжается синтез РНК и белков, осуществляется синтез рРНК, которые будут использованы в следующем периоде для синтеза белков, обеспечивающих митоз. Также происходит удвоение центриолей, деление митохондрий, увеличивается количество других органелл клетки.

Время от окончания синтеза ДНК до начала митоза называется G2-периодом. Это период завершения подготовки клетки к митозу, активного синтеза различных белков, в том числе и тубулиновых, из которых образуются нити веретена деления. Также синтезируются иРНК и белки для осуществления G1-периода после деления.

Основные типы деления клеток и их значения

В настоящее время известно несколько способов деления клетки: митоз, прямое бинарное деление, амитоз и мейоз.

Митоз (от греч. mitos — нить), или непрямое деление, —деление клетки, приводящее к образованию двух дочерних, в каждой из которых имеется точно такой же (аналогичный) набор хромосом, как и в родительской. Митоз — процесс непрерывный, но для удобства изучения биологи делят его на четыре стадии в зависимости от того, как выглядят в это время хромосомы в световом микроскопе. В митозе выделяют профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 1.2).

В профазе происходит укорочение и утолщение хромосом вследствие их спирализации. В метафазе завершается образование веретена деления. В анафазе дочерние хромосомы (хроматиды) с помощью микротрубочек веретена деления расходятся и движутся к полюсам клетки. В телофазе происходят процессы, обратные тем, которые наблюдаются в профазе. Фазы мейоза схожи с одноименными фазами митоза.

 
Рис 1.2. Фазы митоза

Амитоз или прямое деление, — это деление интерфазного ядра путем перетяжки. При амитозе веретено деления не образуется и хромосомы в световом микроскопе неразличимы. Такое деление встречается у одноклеточных организмов (например, так делятся большие полиплоидные ядра инфузорий), а также в некоторых высокоспециализированных клетках растений и животных с ослабленной физиологической активностью, дегенерирующих, обреченных на гибель либо при различных патологических процессах, таких как злокачественный рост, воспаление.

Бинарное деление (от лат. binarius — двойной) — прямое, не связанное с половым процессом деление прокариотической клетки на две примерно одинаковые по размерам дочерние клетки. При таком способе деления имеет место симметрия в отношении продольной и поперечной оси.

 

Мейоз

Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение) - особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния (2n) в гаплоидное (n).

 

С помощью мейоза образуются споры высших растений и половые клетки — гаметы. В результате редукции хромосомного набора в каждую новообразованную спору либо гамету попадает по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имеющихся в данной клетке. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит также диплоидный набор хромосом, таким образом, кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным. Важнейшее значение мейоза заключается в обеспечении постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида.

 

Мейоз включает в себя два быстро следующих одно за другим деления. Перед началом мейоза каждая хромосома реплицируется. В течение некоторого времени две ее образовавшиеся копии остаются связанными между собой центромерой. Из этого следует, что в каждом ядре, в котором начинается мейоз, содержится эквивалент четырех наборов гомологичных хромосом 4с (с — сестринские хроматиды, которых по две в каждой гомологичной хромосоме). Именно поэтому для образования ядра гамет, содержащих гаплоидный набор хромосом, необходимо два ядерных деления. Эти деления так и называются: первое и второе деление мейоза. Второе деление мейоза следует практически сразу же за первым. Синтез ДНК в промежутке между ними не происходит, из чего можно сделать вывод, что между первым и вторым делением отсутствует интерфаза.

 

Рис. 1.3. Схема мейоза (репликация хромосомного материала происходит в S-nepuoдe интерфазы).

 

Первое мейотическое (редукционное) деление приводит к образованию из диплоидных клеток (2n) гаплоидных клеток (n). Оно начинается с профазы I, в которой, как и в митозе, осуществляется упаковка наследственного материала – спирализация хромосом. Одновременно с этим происходит конъюгация — сближение гомологичных (парных) хромосом, во время которого соединяются одинаковые участки, чего в митотическом делении не наблюдается. В результате конъюгации образуются хромосомные пары — биваленты (рис. 1.3). Каждая хромосома, вступая в мейоз, как уже отмечалось, имеет удвоенное количество наследственного материала и состоит из двух хроматид, поэтому бивалент включает уже четыре нити.

 

Для профазы I в первичных ооцитах позвоночных характерны гигантские хромосомы типа «ламповых щеток». Они характеризуются наличием большого количества разноразмерных петель, каждая из которых является раскрученной хромосомой.

 

Когда хромосомы находятся в конъюгированном состоянии, их дальнейшая спирализация продолжается, при этом отдельные хроматиды гомологичных хромосом переплетаются между собой. В дальнейшем гомологичные хромосомы отталкиваются и несколько отходят одна от другой. Итогом этого является явление кроссинговера, при котором в местах переплетения хроматид может происходить их разрыв, и, как следствие, в процессе воссоединения этих разрывов гомологичные хромосомы обмениваются соответствующими участками и образуется перекрест гомологичных хромосом, сопровождающийся обменом соответствующими участками между их хроматидами. В результате хромосома, перешедшая к данному организму от отца, включает участок материнской хромосомы, и наоборот. После кроссинговера расходятся уже измененные хромосомы, т. е. с другим сочетанием генов. Являясь закономерным процессом, кроссинговер приводит к обмену различными по величине участками и обеспечивает большее генетическое разнообразие в организмах.

К концу профазы I хромосомы в бивалентах сильно спирализуются и укорачиваются. Как и в митозе, в конце профазы I разрушается ядерная оболочка и начинает формироваться веретено деления.

В метафазе I завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты таким образом, что к каждой центромере идет лишь одна нить от одного из полюсов клетки. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом, устанавливают биваленты в плоскости экватора веретена деления.

В анафазе I гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, разделяются и расходятся к полюсам клетки.

В телофазе I у полюсов веретена деления собирается половинное число хромосом (гаплоидный набор 2n). В этой короткой фазе восстанавливается ядерная оболочка, после чего материнская клетка делится на две дочерние.

Таким образом, образование бивалентов при конъюгации гомологичных хромосом в профазе I мейоза создает условия для последующей редукции числа хромосом. Формирование их гаплоидного набора в гаметах обеспечивается расхождением в анафазе I не хроматид, как в митозе, а гомологичных хромосом, которые ранее были объединены в биваленты.

Второе мейотическое деление следует сразу за первым и сходно с обычным митозом (поэтому его могут называть митозом мейоза), но, в отличие от митоза, клетки, вступающие в него, имеют гаплоидный набор хромосом.

Профаза II непродолжительна.

В метафазе II снова образуется веретено деления, хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости и центромерами прикрепляются к микротрубочкам веретена деления.

В анафазе II осуществляется разделение их центромер, и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы растягиваются микротрубочками веретена деления к полюсам.

В телофазе II завершается расхождение сестринских хромосом к полюсам и наступает деление клеток: из двух гаплоидных клеток образуются четыре гаплоидные дочерние клетки. Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Редукционное деление является регулятором, препятствующим непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет. Если бы такой механизм не существовал, при половом размножении число хромосом удваивалось бы в каждом новом поколении.

Иными словами, благодаря мейозу поддерживается определенное и постоянное число хромосом во всех поколениях каждого вида растений, животных и грибов.

Другое важное значение мейоза заключается в обеспечении чрезвычайного разнообразия генетического состава гамет в результате как кроссинговера, так и различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их расхождении в анафазе I. Это обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организмов.

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы и интернет-источников 
1. Общая биология 10-11 класс, «Просвещение», Москва, 1992 г.

2. Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы. Авторы Н.А. Лемеза, Л.В.Камлюк, Н.Д. Лисов.

3. Биологический  энциклопедицеский словарь, «Просвещение», Москва, 1996 г.

4. Проект «Вся  биология». http://sbio.info

5. База знаний по биологии  человека. http://humbio.ru