Содержание

Урок 20. клетка как структурная основа живых организмов — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 20. «Клетка как структурная основа живых организмов»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

— Каковы основные положения клеточной теории?

— Каковы особенности строения клеток эукариот?

— Каков механизм деления клеток?

— Почему клетку называют структурной основой живых организмов?

Глоссарий по теме:

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет трансляцию генетической информации следующим поколениями путем самовоспроизведения.

Митоз (непрямое деление клетки) – это наиболее часто встречающаяся форма клеточного деления, состоящая из нескольких этапов (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).

Мейоз (редукционное деление клетки) – это форма деления ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое, а также происходит трансформация генного аппарата.

Эукариотическая клетка – клетка, имеющая оформленное, обособленное ядро, в котором находится генетический аппарат. Все организмы, кроме принадлежащих к царствам археи и бактерии, являются эукариотами, то есть состоят из одной или более эукариотических клеток.

Прокариотическая клетка – это клетка, не имеющая оформленного ядра и обособленных органелл. Прокариоты – организмы, состоящие из одной или более прокариотических клеток.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1. Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 94-99.

2. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека. – 2-е изд. – Ростов-на-Дону «Феникс» 2003 г.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет трансляцию генетической информации следующим поколениями путем самовоспроизведения.

Современная клеточная теория, как и любая другая научная теория – это синтез данных об объекте исследования, то есть – живой клетке. Основоположниками клеточной теории являются немецкие исследователи М. Шлейден и Т. Шванн (1839 год).

Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируются от 5 до 200 мкм.

Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной оболочкой (плазмалеммой) от внешней среды. Плазмалемма позволяет осуществлять транспорт веществ между клеткой и внешней средой, взаимодействовать с близлежащими клетками и межклеточным веществом.

В клетке расположено ядро, как правило, округлой или яйцевидной формы (в некоторых клетках, например, лейкоцитах, оно может быть палочковидным), где хранится генетическая информация (ДНК) и происходит синтез белка. Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко.

Ядро окружено цитоплазмой, состоящей из гиалоплазмы, клеточных органелл и включений. Гиалоплазма содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, и представляет собой основное вещество цитоплазмы, участвующие в обменных процессах.

Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определенные функции. Основные органеллы клетки – это клеточный центр, комплекс Гольджи, митохондрии, эндоплазматическая сеть.

Клеточный центр состоит из двух плотных образований – центриолей, и расположен возле ядра или комплекса Гольджи. Центриоли входят в состав веретена клетки, образуют жгутики и реснички.

Митохондрии состоят из внутренней и внешней мембран и имеют форму нитей, зерен и палочек. В митохондриях, за счет содержащихся во внутренней мембране ферментах, происходят расщепление аминокислот, глюкозы, процесс окисления жирных кислот, образование основного энергетического материала клетки АТФ (аденозинтрифосфорнай кислота).

Комплекс (аппарат) Гольджи представлен в виде пластинок, пузырьков, трубочек, которые расположены вокруг ядра. Функция аппарата Гольджи – транспорт веществ, химическая (ферментативная) обработка и выведение продуктов жизнедеятельности из клетки.

Эндоплазматическая (цитоплазматическая) сеть состоит из гранулярной (зернистой) и агранулярной (гладкой) сети. Агранулярная Эндоплазматическая сеть осуществляет обмен жиров и полисахаридов. Гранулярная Эндоплазматическая сеть состоит из трубочек, пластин, цистерн, к стенкам которых прилегают рибосомы – мелкие образования, осуществляющие синтез белка в клетке

Цитоплазма клетки, помимо органелл, имеет постоянные скопления веществ, называемые включениями и имеющие жировую, пигментную или белковую природу.

Клетки обладают раздражимостью (что позволяет осуществлять двигательные реакции) и размножаются делением. Деление клеток разделяют на непрямое (митоз) и редукционное (мейоз).

Митоз представляет собой процесс непрямого деления соматических эукариотических клеток, в ходе которого из одной диплоидной клетки (с двойным набором хромосом) образуются две дочерние с двойным набором хромосом.

Подготовка клетки к митозу осуществляется в интерфазу, в ходе которой происходит удвоение ДНК, накопление АТФ для обеспечения энергией процесса деления, синтезируются специальные белки веретена деления.

Митоз включает два процесса: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление вслед за ядром цитоплазмы).

Митоз осуществляется в четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

В профазе происходят следующие процессы:

1. ДНК в ядре укорачиваются и скручиваются в компактные хромосомы (каждая хромосома состоит из хроматид – двух молекул ДНК, соединенных центромерой).

2. Оболочка ядра распадается, и хромосомы оказываются в цитоплазме, где уже не обособлены ядром и расположены неупорядоченно.

3. Происходит растворение ядрышек и начинается формирование веретена деления, некоторые нити которого прикрепляется к центромерам хромосом.

4. Центриоли удваиваются и ориентируются согласно полюсам клетки.

В метафазе хромосомы, ориентированные к полюсам клетки, расположены на экваторе – образуется, так называемая метафазная пластинка. Хроматиды еще соединены первичной перетяжкой с нитями веретена деления. Центриоли расположены у полюсов клетки.

Мейоз представляет собой способ деления клеток, при котором из одной материнской клетки с двойным (диплоидным) набором хромосом образуется четыре гаплоидные дочерние клетки (с одинарным набором хромосом).

Подготовка клетки к мейозу, как и в случае митоза, происходит в интерфазу: в процессе подготовки удваивается ДНК, происходит накопление АТФ, осуществляется синтез белков веретена деления.

Мейоз включает два деления, которые осуществляются последовательно, друг за другом.

Первое деление (мейоз I) называют редукционным, поскольку оно приводит к уменьшению числа хромосом. Первое деление включает четыре фазы:

Профаза I – в которой осуществляется скручивание молекул ДНК и формирование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух парных (гомологичных) хроматид.

Число хромосом при мейозе в два раза уменьшается, что необходимо при половом размножении, когда гаплоидные наборы мужской и женской клеток сливаются в зиготу – зародышевую клетку с двойным набором хромосом. Процесс оплодотворения, таким образом, диплоидный набор хромосом.

Выводы:

Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амеба и т.д.), так и структурной единицей многоклеточного организма, в котором выполняет такие функции, как: усвоение и расщепление поступающих извне в клетку веществ с извлечением энергии для поддержания жизнедеятельности, рост организма – путем увеличения числа клеток, размножение – путем соединения половых клеток, защита, путем фагоцитоза.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Расположите в хронологическом порядке события, предшествующие формированию клеточной теории:

А. Описание Робертом Гуком структуры пробкового слоя клеточных стенок ветки бузины

Б. Опубликование А. Левенгуком результатов исследования о микроскопических организмах, которых он наблюдал в микроскоп

В. Описание Р. Броуном ядра растительной клетки

Г. Создание братьями Янсен первого микроскопа

Д. Открытие М. Шлейденом и Т. Шванном ядрышка

Пояснение: правильная последовательность: Г, А, Б, В, Д.

2. Установите соответствие:

А. Наиболее часто встречающаяся форма клеточного деления, состоящая из нескольких этапов (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).

Б. Форма деления ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое, а также происходит трансформация генного аппарата.

В. Простое (прямое) деление клеток, которое встречается сравнительно редко, и при котором клетка разделяется на равные либо неравные части.

1. – Мейоз

2 – Митоз

3 – Амитоз

Пояснение: Верный ответ: А2; Б1; В3.

Конспект урока на тему «Мейоз» (10 класс)

10 класс.

Методическая разработка урока биологии на тему:

«Мейоз – редукционное деление клетки».

Тип урока: комбинированный

Цель урока: формирование знаний о механизме процесса, лежащего в основе полового размножения – мейозе.

 Задачи: 

  • сформировать знания о половом делении клеток – мейозе, его биологическом значении;

  • изучить механизм деления клеток;

  • развить умения сравнивать, анализировать, структурировать информацию, высказывать и аргументировать своё мнение;

  • развить интерес к предмету, содействовать формированию  познания природы на уровне микромира;

Оборудование: учебник, карточки – задания (схема мейоза), слайд — презентация, проектор, экран. 

Ход урока

  1. Организационный момент

Учитель проверяет готовность учеников к уроку, отмечает отсутствующих.

  1. Актуализация знаний

Дайте определение понятиям: ген, геном, генотип, генофонд, фенотип, кариотип

Задание 1

Что представлено на диаграмме? Укажите количество хромосом и ДНК.

Вопрос 1: Какой период интерфазы самый важный?

Вопрос 2: Что такое точка рестрикции?

  1. Что такое клеточный цикл?

  2. Из каких периодов складывается КЦ?

  3. Что представляет собой интерфаза?

  4. Что представляет собой деление клетки – митоз.

  5. Чем представлен наследственный аппарат во время интерфазы и митоза.

Задание № 2 (Работа с презентацией)

Постройте отрезок комплементарной цепи ДНК. Посчитайте количество образовавшихся водородных связей. Для какой фазы митоза это характерно.

А-Т-Г-Ц-Ц-А-Г-Т-А-Т-А-Т-Ц-А-Г

  • Работа по карточкам: (см. приложение)

  • Работа у доски: Расположите в правильном порядке фазы митоза.

  • Работа с презентацией: Какие два варианта гибели клетки вы знаете?

Итоговый вопрос: Каково биологическое значение митоза?

  1. Формулировка темы и цели урока обучающимися.

Учитель читает стихотворение, ученики думают над формулировкой темы и цели урока.

«Отчего же у меня
Есть черты от Па и Ма?
Кто же в этом виноват?
Хромосомный аппарат
Как же это происходит
В хромосомном хороводе?
Удвоение, сближение,
Перекрёст и расхождение.
А ответ на все вопросы
В двух делениях ………..!»

Тема урока: Мейоз – редукционное деление клетки.

Цель урока: сформулировать понятие «Мейоз», изучить этапы мейотического деления клетки.

  1. Постановка проблемы.

Кариотип человека – 46 хромосом.

ХY – 46 Х XX – 46

Зигота – 46

Почему при скрещивании потомство будет иметь такой же кариотип как и у родителей, а не в 2 раза больше?

  1. Изучение нового материала

Мейоз – это редукционное деление клетки, в результате которого происходит редукция числа хромосом с диплоидного (2 n) до гаплоидного (n).

Особенности первого мейотического деления

Интерфаза 1.

Особенности:

а) дочерние клетки, начинающие жизненный цикл, по объему и общему содержанию белков и РНК вдвое меньше, чем исходная родительская клетка;

б) в начале периода возобновляется синтез РНК;

в) наступает активный синтез белка, ферментов метаболизма РНК и ферментов, необходимых для образования предшественников ДНК;

г) синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов и четырех нуклеозидтрифосфатов, входящих в состав молекулы ДНК;

д) идет рост клетки, необходимый для достижения определенной “критической массы” цитоплазмы, определяющий начало синтеза ДНК;

е) накопление АТФ в виде резервуара энергии, обеспечивающей механическую и химическую работу митотического аппарата;

ж) в этом периоде клетки имеют диплоидное содержание ДНК (2п2с)

Особенности:

а) продолжает возрастать уровень синтеза РНК в соответствии с увеличением количества ДНК;

б) параллельно синтезу ДНК в клетке идет интенсивный синтез гистонов в цитоплазме и происходит их миграция в ядро, где они связываются с ДНК.

  • Постсинтетический период (G-период 2п4с). Это отрезок времени, характеризующийся процессами, направленными на подготовку клетки к делению.

Особенности:

а) интенсивный синтез белка, который идет на цитоплазматический белки дочерних клеток;

б) образование митотического аппарата;

в) усиленный синтез общего белка,РНК, синтез белков, которые определяют деление клетки;

г) масса цитоплазмы удваивается;

д) резко возрастает объем ядра.

Профаза 1. Самая продолжительная фаза, поэтому ее делят на пять стадий.

Происходит спирализация хромосом, они укорачиваются и становятся видимыми как обособленные структуры.

Гомологичные хромосомы сближаются по длине и образуют пары. Эти хромосомы имеют одинаковую длину, их центромеры занимают одинаковое положение, и они обычно содержат одинаковое число генов, расположенных в одной и той же линейной последовательности. Начинается синапс (конъюгация) хромосом.

Конъюгация начинается в нескольких точках хромосом, а затем хромосомы соединяются по всей длине. Пару конъюгировавших гомологичных хромосом называют бивалентами. При этом происходит как более плотная упаковка на молекулярном уровне, так и внешне заметное скручивание (спирализация). Так как каждая из гомологичных хромосом обладает своей центромерой, то в биваленте имеются две центромеры.

Каждая гомологичная хромосома на стадии пахитены продольно расщепляется в плоскости, перпендикулярной плоскости конъюгации. Таким образом, каждый элемент теперь уже состоит из четырех хроматид. Эти точки называются хиазмами (перекрест). В результате гены из одной хромосомы оказываются связанными с генами из другой хромосомы, что приводит к новым генным комбинациям в образующихся хроматидах. Этот процесс называют кроссинговером.

Гомологичные хромосомы частично деспирализуются и несколько отходят друг от друга. Вместе с тем они сохраняют взаимосвязь с помощью мостиков – хиазм, которые служат структурным выражением кроссинговера, имеющего место в предыдущую стадию.

На этой стадии хромосомы полностью уплотнены и интенсивно окрашиваются. Ядерная оболочка и ядрышко исчезают. Центриоли, если они есть, мигрируют к полюсам и затем образуют нити веретена.

Метафаза1.

Гомологичные хромосомы (биваленты) выстраиваются в экваториальной плоскости. Их центромеры выглядят двойными, но ведут себя как единые структуры.

Анафаза 1.

По нитям веретена расходятся к полюсам центромеры, каждая из которых связана с двумя хроматидами. Таким образом, в анафазе первого деления расходятся не дочерние хроматиды гомологичных хромосом, как при митозе, а непосредственно гомологичные хромосомы и на каждом полюсе имеется гаплоидный набор п2с, а во всей клетке 2п4с.

Телофаза 1.

Расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам означает завершение первого мейотического деления. Число хромосом в наборе стало вдвое меньше, но каждая хромосома состоит из двух хроматид. У животных и у некоторых растений хроматиды деспирализуются.

Особенности второго мейотического деления.

Интерфаза 2.

Эта стадия наблюдается только в животных клетках. Синтетический период отсутствует и дальнейшей репликации ДНК не происходит. После короткой интерфазы 2 наступает профаза 2.

Профаза 2.

В клетках, где выпадает интерфаза 2, эта стадия тоже отсутствует, В профазе 2 ядрышки и ядерные мембраны разрушаются, а хроматиды укорачиваются и утолщаются, Происходит образование веретена, которое знаменует начало метафазы 2.

Метафаза 2.

На этой стадии число хромосом меньше, чем в соматических клетках. Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, а центромеры ведут себя как двойные структуры.

Анафаза 2.

Центромеры делятся, и две сестринские хроматиды направляются к противоположным полюсам. Отделившиеся друг о друга хроматиды называются хромосомами и на каждом полюсе клетки формируется гаплоидный набор (пс).

Телофаза 2.

Эта стадия схожа с телофазой митоза. Хромосомы деспирализуются. Нити веретена исчезают, а центриоли реплицируются, Вокруг каждого ядра, которое содержит теперь гаплоидное число хромосом исходной родительской клетки, вновь образуется ядерная мембрана. Таким образом, из исходной родительской клетки получается четыре дочерние клетки.

Биологическое значение мейоза.

1).Мейоз – это особый вид деления клеток, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается в два раза.

2).Во время мейоза происходит два последующих друг за другом клеточных деления – редукционное и эквационное. Каждое из этих делений состоит из следующих фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

3).Из одной диплоидной клетки в результате мейоза образуются 4 гаплоидных.

4).Благодаря мейозу поддерживается постоянство диплоидного набора хромосом в соматических клетках.

5).Благодаря кроссинговеру и независимому расхождению хромосом в ходе мейоза в гаметах оказываются хромосомы с иными наследственными свойствами в сравнении с хромосомами родительских гамет.

  1. Закрепление

1. Какой набор хромосом и ДНК перед первым делением мейоза? (2п4с).

2. Какой набор хромосом и ДНК перед вторым делением мейоза? (п2с).

3. Какие хромосомы называют гомологичными? (Парные одинаковые хромосомы, несущие одинаковые гены.)

4. Какие важнейшие процессы происходят в профазу I мейоза? (Конъюгация и кроссинговер.)

5. Что характерно для интерфазы между первым и вторым делениями мейоза? (Отсутствует S – период.)

6. Какой набор хромосом и ДНК в профазу II и метафазу II? (п2с. )

7. Какой набор хромосом и ДНК в конце второго мейотического деления? (пс.)

  • Расположите в правильном порядке на доске все стадии мейоза.

  • Вставьте пропущенные слова в текст.

Мейоз – это………деление клетки. Он характерен для этапа …….гаметогенеза. Мейоз состоит из редукционного и ……делений. Профаза 1 самая продолжительная, так как для неё характерны……и….. . В …….. биваленты располагаются по экватору клетки, а в …… хромосомы расходятся к полюсам клетки. Количество хромосом и ДНК – n2c характерно для ………. Эквационное деление мейоза напоминает деление соматических клеток — ………В результате мейоза образуется….. клетки с ……набором хромосом.

Ответы: Редукционное, созревания, эквационного, конъюгация и кроссинговер, метафазу 1, анафазу 1, интерфаза 2,митоз, 4, гаплоидным.

  1. Рефлексия

  1. Домашнее задание.

Пар. 53 Записи в тетр.

Приложение.

Карточка 4

Узнай и опиши фазу митоза.


Карточка 3

Узнай и опиши фазу митоза.

Карточка 2

Узнай и опиши фазу митоза.

Карточка 1

Узнай и опиши фазу митоза.

Деление клетки – митоз, мейоз

Цель: учащиеся углубляют знания о формах размножения организмов; формируются новые понятия о митозе и мейозе и их биологическом значении.

Оборудование:

  1. Учебно-наглядные пособия: табл., плакаты
  2. технические средства обучения: интерактивная доска, мультимедийные презентации, обучающие компьютерные программы.

План урока:

  1. Организационный момент
  2. Повторение.
    1. Что такое размножение?
    2. Какие типы размножения вам известны? Дайте им определения?
    3. Перечислите примеры бесполого размножения? Приведите примеры.
    4. Биологическое значение бесполого размножения?
    5. Какое размножение называется половым?
    6. Какие половые клетки вам известны?
    7. Чем гаметы отличаются от соматических клеток?
    8. Что такое оплодотворение?
    9. В чем заключается преимущества полового размножения по сравнению с бесполым размножением?
  3. Изучение нового материала

Ход урока

В основе передачи наследственной информации, размножения, а также роста, развития и регенерации лежит важнейший процесс – деление клеток. Молекулярная сущность деления заключена в способности ДНК к самоудвоению молекул.

Объявление темы урока. Поскольку фазы митоза и мейоза в общих чертах мы уже изучали в 9 классе, задачей общей биологии является рассмотрение этого процесса на молекулярном и биохимическом уровне. В связи с этим особое внимание мы уделим изменению хромосомных структур.

Клетка является не только единицей строения и функции у живых организмов, но также и генетической единицей. Это единица наследственности и изменчивости, проявляющихся в процессе деления клеток. Элементарным носителем наследственных свойств клетки является ген. Ген представляет собой отрезок молекулы ДНК из нескольких сотен нуклеотидов, где закодировано строение одной молекулы белка и проявление какого-то наследственного признака клетки. Молекула ДНК в комплексе с белком образует хромосому. Хромосомы ядра и локализованные в них гены являются основными носителями наследственных свойств клетки. В начале клеточного деления хромосомы укорачиваются и окрашиваются более интенсивно, так что становятся видимыми по отдельности.

В делящейся клетке хромосома имеет вид двойной палочки и состоит из двух разделенных щелью вдоль оси хромосомы половинок или хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК.

Внутреннее строение хромосом, число нитей ДНК в них меняются в жизненном цикле клетки.

Вспомним: что такое клеточный цикл? Какие этапы выделяют в клеточном цикле? Что происходит на каждом этапе?

Интерфаза включает в себя три периода.

Пресинтетический период G1 наступает сразу после деления клетки. В это время в клетке происходит синтез белков, АТФ, разных видов РНК и отдельных нуклеотидов ДНК. Клетка растет, и в ней интенсивно накапливаются различные вещества. Каждая хромосома в этот период однохроматидна, генетический материал клетки обозначается 2n 1xp 2с (n – набор хромосом, хр – число хроматид , с – количество ДНК ).

В синтетическом периоде S осуществляется редупликация молекул ДНК клетки. В результате удвоения ДНК в каждой из хромосом оказывается вдвое больше ДНК, чем было до начала S-фазы, но число хромосом не изменяется. Теперь генетический набор клетки составляет 2n 2xp 4с (диплоидный набор, хромосомы двухроматидны, количество ДНК – 4).

В третьем периоде интерфазы – постсинтетическом G2 – продолжается синтез РНК, белков и накопление клеткой энергии. По окончании интерфазы клетка увеличивается в размерах и начинается ее деление.

Деление клетки.

В природе существует 3 способа клеточного деления – амитоз, митоз мейоз.

Амитозом делятся прокариотические организмы и некоторые клетки эукариот, например, мочевого пузыря, печени человека, а также старые либо поврежденные клетки. Сначала в них делится ядрышко, затем ядро на две или несколько частей путем перетяжек и в конце деления перешнуровывается цитоплазма на две или несколько дочерних клеток. Распределение наследственного материала и цитоплазмы не равномерно.

Митоз – универсальный способ деления эукариотических клеток, при котором из диплоидной материнской клетки образуются две подобные ей дочерние клетки.

Длительность митоза 1-3 часа и в его процессе 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза. Обычно самая продолжительная фаза клеточного деления.

Увеличивается объем ядра, хромосомы спирализуются. В это время хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области первичной перетяжки или центромеры. Затем растворяются ядрышки и ядерная оболочка – хромосомы лежат в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки и образуют между собой нити веретена деления, а в конце профазы нити крепятся к центромерам хромосом. Генетическая информация клетки, по-прежнему, как в интерфазе (2n 2хр 4с).

Метафаза. Хромосомы располагаются строго в зоне экватора клетки, образуя метафазную пластину. На стадии метафазы хромосомы имеют самую малую длину, так как в это время они сильно спирализованы и конденсированы. Поскольку хромосомы хорошо видны подсчет и изучение хромосом обычно проходит в этот период деления. По продолжительности это самая короткая фаза митоза, так как она длится то мгновение, когда центромеры удвоенных хромосом располагаются строго по линии экватора. И уже в следующий момент начинается следующая фаза.

Анафаза. Каждая центромера расщепляется на две, и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одна от другой хроматиды. На полюса приходят по одной хроматиде из пары – это дочерние хромосомы. Количество генетической информации на каждом полюсе теперь равно (2n 1хр 2с).

Завершается митоз телофазой. Процессы, происходящие в этой фазе, обратны процессам, которые наблюдались в профазе. На полюсах происходит деспирализация дочерних хромосом, они утоньшаются и становятся слаборазличимыми. Вокруг них образуются ядерные оболочки, а затем появляются ядрышки. Одновременно с этим идет деление цитоплазмы: в животных клетках – перетяжкой, а у растений со средины клетки к периферии. После образования цитоплазматической мембраны в растительных клетках формируется целлюлозная оболочка. Образуются две дочерние клетки с диплоидным набором однохроматидных хромосом (2n 1хр 2с).

Следует отметить, что все процессы, происходящие в клетке, в том числе и митоз, находятся под генетическим контролем. Гены контролируют последовательные стадии редупликации ДНК, движение, спирализацию хромосом и т.д.

Биологическое значение митоза:

  1. Точное распределение хромосом и их генетической информации между дочерними клетками.
  2. Обеспечивает постоянство кариотипа и генетическую преемственность во всех клеточных проявлениях; т.к. иначе было бы не возможным постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма.
  3. Обеспечивает важнейшие процессы жизнедеятельности – эмбриональное развитие, рост, восстановление тканей и органов, а также бесполое размножение организмов.

Мейоз

Образование половых клеток (гамет) происходит иначе, чем процесс размножения соматических клеток. Если бы образование гамет шло таким же путем, то после оплодотворения (слияния мужской и женской гамет) число хромосом каждый раз удваивалось бы. Однако этого не происходит. Каждому виду свойственно определенное число и свой специфический набор хромосом (кариотип).

Мейоз – это особый вид деления, когда из диплоидных (2п) соматических клеток половых органов образуются половые клетки (гаметы) у животных и растений или споры у споровых растений с гаплоидным (п) набором хромосом в этих клетках. Затем в процессе оплодотворения ядра половых клеток сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом (n+n=2n).

В непрерывном процессе мейоза идут два последовательных деления: мейоз I и мейоз II. В каждом делении те же фазы, что и в митозе, но разные по продолжительности и изменениям генетического материала. В результате мейоза I число хромосом в образовавшихся дочерних клетках уменьшается вдвое (редукционное деление), а при мейозе II гаплоидность клеток сохраняется (эквационное деление).

Профаза мейоза I – удвоенные в интерфазе гомологичные хромосомы попарно сближаются. При этом отдельные хроматиды гомологичных хромосом переплетаются, перекрещиваются между собой и могут разрываться в одинаковых местах. Во время этого контакта гомологичные хромосомы могут обмениваться соответствующими участками (генами), т.е. идет кроссинговер. Кроссинговер вызывает перекомбинацию генетического материала клетки. После этого процесса гомологичные хромосомы снова разъединяются, растворяются оболочки ядра, ядрышек и образуется веретено деления. Генетическая информация клетки в профазе составляет 2n 2хр 4с (диплоидный набор, хромосомы двухроматидные, количество молекул ДНК – 4).

Метафаза мейоза I – хромосомы располагаются в плоскости экватора. Но если в метафазе митоза гомологичные хромосомы имеют положение, независимое друг от друга, то в мейозе они лежат рядом – попарно. Генетическая информация прежняя (2n 2хр 4с).

Анафаза I – к полюсам клетки расходятся не половинки хромосом из одной хроматиды, а целые хромосомы, состоящие из двух хроматид. Значит, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадет лишь одна, но двухроматидная хромосома. Их число в новых клетках уменьшится вдвое (редукция числа хромосом). Количество генетической информации на каждом полюсе клетки становится меньше (1n 2хр 2с).

В телофазе первого деления мейоза формируются ядра, ядрышки и делится цитоплазма – образуются две дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом, но эти хромосомы состоят из двух хроматид (1n 2хр 2с).

Вслед за первым наступает второе деление мейоза, но ему не предшествует синтез ДНК. После короткой профазы мейоза II двухроматидные хромосомы в метафазе мейоза II располагаются в плоскости экватора и крепятся к нитям веретена деления. Их генетическая информация прежняя – (1n 2хр 2с).

В анафазе мейоза II к противоположным полюсам клетки расходятся хроматиды и в телофазе мейоза II образуются четыре гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (1n 1хр 1с). Таким образом, в сперматозоидах и яйцеклетках число хромосом уменьшается вдвое. Такие половые клетки образуются у половозрелых особей различных организмов. Процесс формирования гамет называют гаметогенез.

Биологическое значение мейоза:

1.Образование клеток с гаплоидным набором хромосом. При оплодотворении обеспечивается постоянный для каждого вида набор хромосом и постоянное количество ДНК.

2.Во время мейоза происходит случайное расхождение негомологичных хромосом, что приводит к большому числу возможных комбинаций хромосом в гаметах. У человека число возможных комбинаций хромосом в гаметах составляет 2n, где n – число хромосом гаплоидного набора: 223=8 388 608. Число возможных комбинаций у одной родительской пары 223 х 223

3.Происходящие в мейозе перекрест хромосом, обмен участками, а также независимое расхождение каждой пары гомологичных хромосом

определяют закономерности наследственной передачи признака от родителей потомству.

Из каждой пары двух гомологичных хромосом (материнской и отцовской), входящих в хромосомный набор диплоидных организмов, в гаплоидном наборе яйцеклетки или сперматозоида содержится только одна хромосома. При этом она может быть: 1) отцовской хромосомой; 2) материнской хромосомой; 3) отцовской с участком материнской хромосомы; 4) материнской с участком отцовской. Эти процессы приводят к эффективной рекомбинации наследственного материала в гаметах, образуемым организмом. В результате обуславливается генетическая разнородность гамет и потомства.

При объяснении учащиеся заполняют таблицу: «Сравнительная характеристика митоза и мейоза»

Типы деления Митоз (непрямое деление) Мейоз (редукционное деление)
Число делений одно деление два деление
Происходящие процессы Репликация и транскрипция отсутствуют В профазе 1 происходит конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер
К полюсам клетки расходятся хроматиды В первом делении к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы
Число дочерних клеток 2 4
Набор хромосом в дочерних клетках (n – набор хромосом, хр – хроматиды, с – число ДНК) Число хромосом остается постоянным2n 1хр 2c (хромосомы однохроматидные) Число хромосом уменьшается вдвое 1n 1хр 1c (хромосомы однохроматидные)
Клетки, где происходит деление Соматические клетки Соматические клетки половых органов животных; спорообразующие клетки растений
Значение Обеспечивает бесполое размножение и рост живых организмов Служит для образования половых клеток

Закрепление изученного материала (по табл. , тестовая работа).

Д/з

Литература:

  1. Ю.И. Полянский. Учебник для 10-11 классов средней школы. –М.: «Просвещение», 1992.
  2. И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина. Учебник «Биология» 11 класс, базовый уровень, –М.: «Вентана-Граф», 2010.
  3. С.Г. Мамонтов Биология для поступающих в ВУЗЫ. –М.: 2002.
  4. Н. Грин, У.Стаут, Д. Тейлор. Биология в 3 т. –М.: «Мир», 1993.
  5. Н.П. Дубинина. Общая биология. Пособие для учитетеля. –М.: 1990.
  6. Н.Н. Приходченко, Т.П. Шкурат «Основы генетики человека». Уч.пос. – Ростов н/Д: «Феникс», 1997.

Приложения.

11 — Мейоз — СтудИзба

Лекция № 11.

Количество часов: 2

МЕЙОЗ

1. Мейоз, стадии и разновидности мейоза.

2. Биологический смысл мейоза. Различия между митозом и мейозом

1. Мейоз, стадии и разновидности мейоза.

Рекомендуемые файлы

Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния 2n в гаплоидное n. Этот вид деления был впервые описан В. Флемингом в 1882 г. у животных и Э. Страсбургером в 1888 г. у растений. Мейоз включает два последовательных деления: первое (редукционное) и второе (эквационное). В каждом делении выделяют 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления — цифрой II. Мейозу предшествует интерфаза, в процессе которой происходит удвоение ДНК и клетки вступают в мейоз с хромосомным набором 2n4с (n — хромосомы, с — хроматиды).

Профаза I мейоза отличается значительной продолжительностью и сложностью. Ее условно разделяют  на пять последовательных стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Каждая из этих стадий обладает своими отличительными особенностями.

Лептотена (стадия тонких нитей). Для этой стадии характерно наличие тонких и длинных хромосомных нитей. Число хромосомных нитей соответствует диплоидному числу хромосом. Каждая хромосомная нить состоит из двух хроматид, соединенных общим участком — центромерой. Хроматиды очень близко сближены, и поэтому каждая хромосома кажется одиночной.

Зиготена (стадия соединения нитей). Моментом перехода лептотены в зиготену считают начало синапса. Синапс – процесс тесной конъюгации двух гомологичных хромосом. Подобная конъюгация отличается высокой точностью. Конъюгация часто начинается с того, что гомологичные концы двух хромосом сближаются на ядерной мембране, а затем процесс соединения гомологов распространяется вдоль хромосом от обоих концов. В других случаях синапс может начаться во внутренних участках хромосом и продолжаться по направлению к их концам. В результате каждый ген входит с соприкосновение с гомологичным ему геном той же хромосомы. Такой тесный контакт между гомологичными участками хроматид обеспечивается благодаря специализированной структуре – синаптонемальному комплексу. Синаптонемальный комплекс представляет собой длинное белковое образование, напоминающее веревочную лестницу, к противоположным сторонам которого плотно прилегают два гомолога.

Пахитена (стадия толстых нитей). Как только завершается синапс по всей длине хромосом, клетки вступают в стадию пахитены, на которой они могут оставаться несколько суток. Соединение гомологов становится столь тесным, что уже трудно отличить две отдельные хромосомы. Однако это пары хромосом, которые называют бивалентами. В этой стадии происходит кроссинговер, или перекрест хромосом.

Кроссинговер (от англ. crossingover — пересечение, скрещивание) — взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом. В результате кроссинговера хромосомы несут комбинации генов в новом сочетании. Например, ребенок родителей, один из которых имеет темные волосы и карие глаза, а другой — светловолосый и голубоглазый, может иметь карие глаза и светлые волосы.

Диплотена (стадия двойных нитей). Стадия диплотены начинается с разделения конъюгировавших хромосом. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется к концам. В это время хорошо видно, что бивалент состоит из двух хромосом (откуда и название стадии «двойные нити»), и что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Всего в биваленте структурно обособлены четыре хроматиды, поэтому бивалент называют тетрадой. В это же время становится видно, что тела двух гомологичных хромосом переплетаются. Фигуры перекрещенных хромосом напоминают греческую букву «хи» (χ), поэтому места перекреста назвали хиазмами. Наличие хиазм связано с произошедшим кроссинговером. По мере прохождения этой стадии хромосомы как бы раскручиваются, происходит перемещение хиазм от центра к концам хромосом (терминализация хиазм). Это обеспечивает возможность движения хромосом к полюсам в анафазе.

Диакинез. Диплотена  незаметно переходит в диакинез, завершающую стадию профазы I. На этой стадии биваленты, которые заполняли весь объем ядра, начинают перемещаться ближе к ядерной оболочке. К концу диакинеза контакт между хроматидами сохраняется на одном или обоих концах. Исчезновение оболочки ядра и ядрышек, а также окончательное формирование веретена деления завершают профазу I.

Метафаза I. В метафазе I биваленты располагаются в экваториальной плоскости клетки. Нити веретена прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом.

Анафаза I. В анафазе I к полюсам отходят не хроматиды, как при митозе, а гомологичные хромосомы из каждого бивалента. В этом принципиальное отличие мейоза от митоза. При этом расхождение гомологичных хромосом носит случайный характер.

Телофаза I очень короткая, в процессе ее идет формирование новых ядер. Хромосомы деконденсируются и деспирализуются. Так заканчивается редукционное деление, и клетка переходит в короткую интерфазу, после которой наступает второе мейотическое деление. От обычной интерфазы эта интерфаза отличается тем, что  в ней не происходит синтеза ДНК и дупликации хромосом, хотя синтез РНК, белка и других веществ может происходить.

Цитокинез у многих организмов происходит не сразу после деления ядер, так что в одной клетке лежат два ядра более мелких, чем исходное.

Затем наступает второе деление мейоза, сходное с обычным митозом.

Профаза II очень короткая. Она характеризуется спирализацией хромосом, исчезновением ядерной оболочки, ядрышка, формированием веретена деления.

Метафаза II. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Центромеры, соединяющие пары хроматид, делятся (в первый и единственный раз в течение мейоза), что свидетельствует о начале анафазы II.

В анафазе II хроматиды расходятся и быстро увлекаются нитями веретена от плоскости экватора к противоположным полюсам.

Телофаза II.  Для этой стадии характерно деспирализация хромосом, образование ядер, цитокинез. В итоге из двух клеток мейоза I в телофазе II образуются четыре клетки с гаплоидным числом хромосом. Описанный процесс типичен для образования мужских половых клеток. Образование женских половых клеток идет аналогично, но при овогенезе развивается лишь одна яйцеклетка, а три мелких направительных (редукционных) тельца впоследствии отмирают. Направительные тельца несут полноценные хромосомные наборы, но практически лишены цитоплазмы и вскоре погибают. Биологический смысл образования этих телец заключается в необходимости сохранения в цитоплазме яйцеклетки максимального количества желтка, потребного для развития будущего зародыша.

Таким образом, для мейоза характерно два деления: в ходе первого расходятся хромосомы, в ходе второго — хроматиды.

Разновидности мейоза. В зависимости от места в жизненном цикле организма выделяют три основных типа мейоза: зиготный, или начальный, споровый, или промежуточный, гаметный, или конечный. Зиготный тип происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет. Этот тип характерен для многих грибов и водорослей.  У высших растений наблюдается споровый тип мейоза, который проходит перед цветением и приводит к образованию гаплоидного гаметофита. Позднее в гаметофите образуются гаметы. Для всех многоклеточных животных и ряда низших растений свойственен гаметный, или конечный, тип мейоза. Протекает он в половых органах и приводит к образованию гамет.

2. Биологический смысл мейоза. Различия между митозом и мейозом

Биологическое значение мейоза заключается в том, что:

·  поддерживается постоянный кариотип в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем (после оплодотворения образуется зигота, содержащая характерный для данного вида набор хромосом).

13. Анализ устойчивости импульсных систем методом ЛПЧХ — лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

· обеспечивается перекомбинация генетического материала как на уровне целых хромосом (новые комбинации хромосом), так и на уровне участков хромосом.

В результате всего процесса мейоза после двух делений из одной клетки образуются четыре гаплоидных, каждая из которых отличается по своей генетической конституции.

Как во время митоза, так и при расхождении хромосом в I и II делении мейоза происходит случайное распределение хромосом по дочерним клеткам. Это и создает генетическое разнообразие в возникающих гаплоидных половых клетках. Так, например, в диплоидных клетках с числом хромосом равным двум после мейоза образуется 4 различные клетки. Т.е. число вариантов будет равно 2n. У человека же после меойза может возникнуть несколько миллионов различающихся клеток, даже если будет исключен кроссинговер, который увеличит это разнообразие еще во много раз.

Завершение мейоза для мужских и женских гоноцитов различное. При мейозе сперматогониев возникают 4 одинаковых по размеру сперматоцита, которые затем дифференцируются в сперматозоиды.

При мейозе оогоний картина иная. Первое деление созревания ( I мейотическое деление) приводит к тому, что от большого ооцита отделяется мелкая клетка – направительное тельце. При II делении происходит также неравное деление: от ооцита отделяется второе направительное тельце, а первое также делится. Поэтому возникают четыре клетки: крупная зрелая яйцеклетка и три мелких направительных тельца, которые быстро дегенерируют.

Мейоз Пименов А В Первое деление мейоза

Мейоз Пименов А. В.

Первое деление мейоза (редукционное) Мейоз — это особый вид деления клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным. Это необходимо для сохранения постоянства числа хромосом при половом размножении. Для примера рассмотрим созревание половых клеток у человека. В каждой клетке человеческого тела диплоидный набор хромосом (2 n) составляет 46. Следовательно, при «производстве» яйцеклеток и сперматозоидов необходим особый тип деления клеток, при котором в дочерних клетках будет гаплоидный набор хромосом. Такой тип деления, во время которого из одной диплоидной (2 n) клетки образуются четыре гаплоидные (n), и получил название мейоза.

Первое деление мейоза (редукционное) Мейоз представляет собой два следующих одно за другим деления генетического материала и цитоплазмы, перед которыми репликация происходит только один раз. Энергия и вещества, необходимые для обоих делений мейоза, накапливаются во время интерфазы I, при этом интерфаза II практически отсутствует. Во время первого деления мейоза (редукционного) к полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид (рис. 48): у человека — 23 к одному полюсу и 23 к другому. В профазу I (2 n 4 c) происходит конъюгация хромосом, т. е. каждая хромосома «находит» гомологичную себе и сближается с ней.

Первое деление мейоза (редукционное) Во время этого контакта между отцовской и материнской хромосомами может происходить обмен идентичными участками. Это явление получило название кроссинговера. Пару конъюгирующих хромосом называют бивалентом. Биваленты продолжают укорачиваться и утолщаться. Каждый бивалент образован четырьмя хроматидами. Поэтому его называют тетрадой. Важнейшим событием является кроссинговер — обмен участками хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов. В конце профазы I исчезают ядерная оболочка и ядрышко.

Первое деление мейоза (редукционное) Профаза 1 (2 n 4 с) Самая продолжительная и сложная фаза мейоза. Состоит из ряда последовательных стадий. Лептотена (2 n; 4 с). Стадия тонких нитей. Хромосомы слабо конденсированы. Они уже двухроматидные, но настолько сближены, что имеют вид длинных одиночных тонких нитей. Теломеры хромосом прикреплены к ядерной мембране с помощью особых структур — прикрепительных дисков. Зиготена (2 n; 4 с). Стадия сливающихся нитей. Гомологичные хромосомы начинают притягиваться друг к другу сходными участками и конъюгируют. Конъюгацией называют процесс тесного сближения гомологичных хромосом. (Процесс конъюгации также называют синапсисом. )

Первое деление мейоза (редукционное) Полагают, что каждый ген приходит в соприкосновение с гомологичным ему геном другой хромосомы. Пару конъюгирующих хромосом называют бивалентом, или тетрадой – четыре хроматиды удерживаются вместе, количество бивалентов равно гаплоидному набору хромосом. Пахитена (2 n; 4 с). Стадия толстых нитей. Процесс спирализации хромосом продолжается, причем в гомологичных хромосомах он происходит синхронно. Становится хорошо заметно, что хромосомы двухроматидные. В пахитене наблюдается особенно тесный контакт между хроматидами. Важнейшим событием пахитены является кроссинговер — обмен участками гомологичных хромосом.

Первое деление мейоза (редукционное) Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов. Диплотена (2 n; 4 с). Хромосомы в бивалентах перекручиваются и начинают отталкиваться друг от друга. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется по всей длине бивалентов. Однако они все еще остаются связанными друг с другом в некоторых точках. Их называют хиазмы. Эти точки появляются в местах кроссинговера. В ходе гаметогенеза у человека может образовываться до 50 хиазм. Диакинез (2 n; 4 с). Хромосомы сильно укорачиваются и утолщаются за счет максимальной спирализации хроматид, а затем отделяются от ядерной оболочки. Происходит сползание хиазм к концам хроматид.

Первое деление мейоза (редукционное) Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость образуя метафазную пластинку (2 n 4 c). Центриоли (если они есть) перемещаются к полюсам клетки, и формируется веретено деления. Метафаза I (2 n 4 с). Заканчивается формирование веретена деления. Спирализация хромосом максимальна. Биваленты располагаются в плоскости экватора. Расположение бивалентов в экваториальной плоскости равновероятное и случайное, то есть каждая из отцовских и материнских хромосом может быть повернута в сторону того или другого полюса. Это создает предпосылки для второй за время мейоза рекомбинации генов. Нити веретена прикрепляются к центромерам хромосом.

Первое деление мейоза (редукционное) Анафаза I (2 n 4 с). К полюсам расходятся целые хромосомы, а не хроматиды, как при митозе. У каждого полюса оказывается половина хромосомного набора. Причем, пары хромосом расходятся так, как они располагались в плоскости экватора во время метафазы. В результате возникают самые разнообразные сочетания отцовских и материнских хромосом, происходит вторая рекомбинация генетического материала. Телофаза I (n 2 с). У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются, вокруг них формируется ядерная оболочка. Затем происходит деление цитоплазмы (у животных) или образуется разделяющая клеточная стенка (у растений).

Второе деление мейоза (эквационное) включает также профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Она протекает так же, как обычный митоз. Интерфаза II (n 2 с). Репликации ДНК не происходит. Профаза II (n 2 с). Хромосомы спирализуются, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются, центриоли, если они есть, перемещаются к полюсам клетки, формируется веретено деления. Метафаза II (n 2 с). Формируются метафазная пластинка и веретено деления, нити веретена деления прикрепляются к центромерам.

Второе деление мейоза (эквационное) Анафаза II (2 n 2 с). Центромеры хромосом делятся, хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, и нити веретена деления растягивают их к полюсам клетки. Число хромосом в клетке становится диплоидным, но на каждом полюсе формируется гаплоидный набор. Поскольку в метафазе II хроматиды хромосом располагаются в плоскости экватора случайно, в анафазе происходит третья рекомбинация генетического материала клетки, так как в результате кроссинговера хроматиды стали отличаться друг от друга и к полюсам отходят дочерние хроматиды, но отличные друг от друга.

Второе деление мейоза (эквационное) Телофаза II (nс). Нити веретена деления исчезают, хромосомы деспирализуются, вокруг них восстанавливается ядерная оболочка, делится цитоплазма. В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2 n) образуется четыре гаплоидных (n). Очень важное значение имеет кроссинговер. Он увеличивает генетическое разнообразие половых клеток, так как в результате этого процесса образуются хромосомы, несущие гены и отца, и матери. Таким образом, мейоз лежит в основе комбинативной изменчивости.

Подведем итоги: Какой набор хромосом и ДНК у клеток перед вторым делением мейоза? 1 n 2 c Какой набор хромосом и ДНК у клеток в различные периоды второго деления мейоза: профазу 2, метафазу 2, анафазу 2, телофазу 2? 1 n 2 c 2 n 2 c 1 n 1 c

Мейоз: характеристика и биологическое значение

В.Н. Криволапов
Общая биология (конспект лекций)
М.: МИМОЭ, 2013

Мейоз – это вид деления клеток, при котором происходит уменьшение числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное.

Мейоз представляет собой последовательность двух делений.

Стадии мейоза

Первое деление мейоза (редукционное) приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных. В профазу I, как и в митозе, происходит спирализация хромосом. Одновременно гомологичные хромосомы сближаются своими одинаковыми участками (конъюгируют), образуя биваленты. Перед вступлением в мейоз каждая хромосома имеет удвоенный генетический материал и состоит из двух хроматид, поэтому бивалента содержит 4 нити ДНК. В процессе дальнейшей спирализации может происходить кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом, сопровождающийся обменом соответствующими участками между их хро-матидами. В метафазе I завершается формирование веретена деления, нити которого прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты таким образом, что от каждой центромеры идет только одна нить к одному из полюсов клетки. В анафазе I хромосомы расходятся к полюсам клетки, при этом у каждого полюса оказывается гаплоидный набор хромосом, состоящий их двух хроматид. В телофазе I восстанавливается ядерная оболочка, после чего материнская клетка делится на две дочерние.

Второе деление мейоза начинается сразу после первого и сходно с митозом, однако вступающие в него клетки несут гаплоидный набор хромосом. Профаза II по времени очень короткая. За ней наступает метафаза II, при этом хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, образуется веретено деления. В анафазе II происходит разделение центромер, и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы направляются к полюсам деления. В телофазе II происходит деление клеток, в котором из двух гаплоидных клеток образуется 4 дочерние гаплоидные клетки.

Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

В ходе мейоза осуществляются два механизма рекомбинации генетического материала.

1. Непостоянный (кроссинговер) представляет собой обмен гомологичными участками между хромосомами. Происходит в профазе I на стадии пахитены. Результат – рекомбинация ал-лельных генов.

2. Постоянный – случайное и независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза. В результате гаметы получают разное число хромосом отцовского и материнского происхождения.

Биологическое значение мейоза:

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

мейоз | Определение, процесс и схема

Посмотрите анимацию, изображающую разные стадии мейоза.

Анимацию, изображающую разные стадии мейоза.

Видео: Институт биотехнологии HudsonAlpha; музыка: Двенадцать испанских танцев, соч. 5. Арабеска Энрике Гранадоса в исполнении Уильяма Райли/Musopen.org (партнера-издателя Britannica) Просмотреть все видео к этой статье ядро и дает начало четырем гаметам, или половым клеткам, каждая из которых имеет половину числа хромосом исходной клетки.

Ниже приводится краткое описание мейоза. Для дальнейшего обсуждения см. клетка: Деление и рост клеток.

Подробнее по этой теме

Клетка

: Мейоз

Специализированное деление хромосом, называемое мейозом , происходит во время образования репродуктивных клеток, или гамет,…

Наблюдайте за мейотическим размножением диплоидной клетки в четыре гаплоидные гаметы.

Гаметы образуются в результате мейоза (редукционного деления).

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Процесс мейоза характерен для организмов, размножающихся половым путем. Такие виды имеют в ядре каждой клетки диплоидный (двойной) набор хромосом, состоящий из двух гаплоидных наборов (по одному унаследованному от каждого родителя). Эти гаплоидные наборы гомологичны, т. Е. Они содержат одни и те же типы генов, но не обязательно в одной и той же форме. У человека, например, каждый набор гомологичных хромосом содержит ген группы крови, но один набор может содержать ген группы крови А, а другой — ген группы крови В.

Перед мейозом каждая из хромосом в диплоидной зародышевой клетке реплицируется и, таким образом, состоит из соединенной пары дубликатов хроматид. Мейоз начинается с сокращения хромосом в ядре диплоидной клетки. Гомологичные отцовские и материнские хромосомы спариваются по средней линии клетки. Каждая пара хромосом, называемая тетрадой или бивалентом, состоит из четырех хроматид. В этот момент гомологичные хромосомы обмениваются генетическим материалом в процессе кроссинговера ( см. группу сцепления ).Затем гомологичные пары разделяются, каждая пара притягивается к противоположным концам клетки, которая затем сжимается пополам, образуя две дочерние клетки. Каждая дочерняя клетка этого первого мейотического деления содержит гаплоидный набор хромосом. Хромосомы в этот момент все еще состоят из дублирующихся хроматид.

Во втором делении мейоза каждая гаплоидная дочерняя клетка делится. Во время этого деления дальнейшего уменьшения числа хромосом не происходит, так как оно включает разделение каждой пары хроматид на две хромосомы, которые тянутся к противоположным концам дочерних клеток.Затем каждая дочерняя клетка делится пополам, в результате чего образуется четыре разных гаплоидных гамет. Когда две гаметы объединяются во время оплодотворения, каждая из них передает новому индивидууму свой гаплоидный набор хромосом, восстанавливая диплоидное число. См. также митоз.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Карой Роджерс.

Разница между уравнительным делением и редукционным делением

Ключевое различие между эквациональным делением и редукционным делением заключается в том, что эквациональное деление относится к мейозу II, во время которого число хромосом остается равным гаплоидному.Напротив, редукционное деление относится к мейозу I, во время которого число хромосом уменьшается вдвое по сравнению с диплоидным состоянием.

Мейоз — жизненно важный процесс полового размножения. Это облегчает производство гаплоидных гамет, чтобы сохранить генетический материал в каждом поколении таким же, как и в предыдущем поколении. Это также обеспечивает производство генетически различных гамет, что создает генетическую изменчивость. Мейоз происходит через два деления: мейоз I и мейоз II.Во время мейоза I число хромосом уменьшается с диплоидного до гаплоидного. Следовательно, мы называем это деление редукционным делением. Во время мейоза II число хромосом остается таким же, как и в гаплоидном состоянии. Следовательно, мы называем это деление эквациональным делением.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое уравнение приведения
3. Что такое сокращение приведение
4. Сходства между уравнением и приведением деления
5. Прямые сравнения — уравнение уравнения против сокращения сокращения в табличной форме
6.Резюме

Что такое Уравнение?

Эквационное деление — второе деление мейоза. Он также известен как мейоз II. Эквационное деление начинается с двух гаплоидных клеток, образующихся в результате редукционного деления. На этой фазе из двух гаплоидных клеток образуются четыре гаплоидные клетки. Число хромосом дочерних клеток не изменяется. Мы называем эту фазу эквационным делением, потому что она не изменяет число хромосом клеток.

Рисунок 01: Уравнение

Эквационное деление напоминает митотическое деление клеток. Во время эквационального деления отдельные хромосомы выстраиваются в ряд на метафазной пластинке, не образуя пар с гомологичными хромосомами. Во время анафазы центромеры расщепляются, а сестринские хроматиды отделяются друг от друга. Затем сестринские хроматиды мигрируют к противоположным полюсам. Следовательно, число хромосом остается постоянным (n), как и в предыдущей клетке. В конце эквационного деления образуются четыре гаплоидные клетки.

Что такое редуцирующая дивизия?

Редукционное деление — первое деление мейоза.Он также известен как мейоз I. Как следует из названия, число хромосом уменьшается вдвое. Следовательно, число хромосом уменьшается от диплоидного (2n) до гаплоидного (n) состояния во время редукционного деления. Перед мейозом I существует длинная интерфаза. Редукционное деление происходит через четыре субфазы: профазу I, метафазу I, телофазу I и анафазу I.

Рисунок 02: Редуктор

Во время профазы I гомологичные хромосомы узнают друг друга и образуют пары. Затем они образуют тетрады и обмениваются между собой своим генетическим материалом.Во время профазы I происходит генетическая рекомбинация. Генетическая рекомбинация увеличивает генетическую изменчивость внутри вида. Во время анафазы I гомологичные хромосомы мигрируют к противоположным полюсам. Поскольку гомологичные хромосомы мигрируют к каждому полюсу, число хромосом становится равным половине. Каждая дочерняя клетка имеет только одну копию каждой хромосомы. В конце редукционного деления образуются две гаплоидные дочерние клетки. За редукционным делением следует эквациональное деление.

Каковы сходства между Equational Division и Reduction Division?

  • Эквационное деление и редукционное деление — это два деления мейоза.
  • Оба отдела производят гаплоидные клетки.
  • За редукционным делением следует эквациональное деление.
  • Оба подразделения имеют четыре подфазы.
  • Между этими двумя подразделениями нет интерфазы.
  • Возникают в процессе полового размножения, при образовании половых клеток при сперматогенезе и оогенезе.
  • Дочерние клетки, возникающие в результате каждого деления, генетически различны.

В чем разница между уравнением и сокращением?

При эквационном делении генетический материал в равной степени передается в дочерние клетки.При редукционном делении генетический материал уменьшается вдвое и передается дочерним клеткам. Итак, в этом ключевое различие между эквациональным и редукционным делением. Кроме того, в конце эквационального деления образуются четыре дочерние клетки, а в конце редукционного деления — две дочерние клетки.

Более того, гомологичное спаривание хромосом и генетическая рекомбинация происходят во время редукционного деления, чего не происходит при эквациональном делении. Таким образом, это еще одно различие между эквациональным и редукционным делением.

Приведенная ниже инфографика перечисляет все важные различия между эквациональным и редукционным делением в табличной форме.

Резюме

— Уравнение деления против сокращения сокращения

Во время мейоза происходят два деления генетического материала. Эти деления называются редукционным делением (мейоз I) и эквациональным делением (мейоз II). При редукционном делении число хромосом уменьшается вдвое. При эквациональном делении число хромосом остается в гаплоидном состоянии без редукции.Генетический материал передается поровну в четыре дочерние клетки. Таким образом, в этом ключевое различие между эквациональным и редукционным делением.

Артикул:

1. «Обзор редукционного и уравнительного деления клеток в мейозе». Study.com, доступно здесь.
2. «Репликация и распределение ДНК во время мейоза». Новости природы, издательская группа Nature, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Мейоз2» Бумфрейфра — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
2.«Мейоз1» Бумфрейфра — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.com

  • редукционное деление (генетика) деление клеток, при котором образуются репродуктивные клетки у организмов, размножающихся половым путем; ядро делится на четыре ядра, каждое из которых содержит половину числа хромосом (что приводит к гаметам у животных и спорам у растений)

  • дикция способ выражения чего-либо словами

  • словарное определение определение, которое сообщает о стандартных употреблениях слова, фразы или символа

  • редукционизм теория, согласно которой все сложные системы могут быть полностью поняты с точки зрения их компонентов

  • редукционист теории, объясняющей сложные вещи более простыми элементами

  • редуктивизм художественное направление в скульптуре и живописи, зародившееся в 1950-х годах и подчеркивавшее предельное упрощение формы и цвета

  • внедрение продукта введение нового продукта или линейки продуктов

  • реактивное движение движение, возникающее в результате выброса с высокой скоростью массы газа, на которую транспортное средство реагирует с равным и противоположным импульсом

  • профессиональное образование подготовка по определенной профессии в промышленности, сельском хозяйстве или торговле

  • расформирование воинской части (путем перевода или увольнения)

  • территориальная единица район, определенный для административных целей

  • избирательная комиссия комиссия, делегированная для надзора за выборами

  • кондуктивная глухота потеря слуха из-за проблем с костями среднего уха

  • бентическая часть район, включающий дно моря и прибрежные зоны

  • средство радиосвязи для связи

  • дорожное строительство строительство дорог

  • длинное деление операция деления, в которой подробно указана последовательность шагов

  • Редукционное деление одного из видов Cladophora | Анналы ботаники

    Получить помощь с доступом

    Институциональный доступ

    Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

    Доступ на основе IP

    Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

    Войдите через свое учреждение

    Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

    Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

    1. Щелкните Войти через свое учреждение.
    2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
    3. Находясь на сайте учреждения, используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

    Вход с помощью читательского билета

    Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

    Члены общества

    Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

    1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
    2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

    Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

    Личный кабинет

    Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

    Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

    Институциональная администрация

    Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

    Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

    Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения.Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

    Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

    Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

    Почему мейоз называется редукционным делением? Опишите биологию класса 12 CBSE

    Подсказка: это явление, происходящее в организмах, размножающихся половым путем, при котором происходит перетасовка генетической информации.

    Полный ответ:
    Мейоз — тип клеточного деления, при котором число хромосом в клетках уменьшается наполовину, что приводит к образованию гаплоидных дочерних клеток, поэтому такое клеточное деление известно как редукционное деление. Он включает в себя два раунда ядерного и клеточного деления, известных как мейоз I и мейоз II. Перед началом мейоза ДНК каждой хромосомы реплицируется в S-фазе клеточного цикла. Мейотическое событие включает в себя различные этапы завершения клеточного деления.

    Мейоз I
    Мейоз I расщепляет гомологичную хромосому и дает две гаплоидные клетки. Он уменьшает плоидность от диплоидной до гаплоидной, поэтому называется редукционным делением. Он состоит из различных стадий:
    Профаза I: Профаза I — самая длинная и сложная фаза клеточного деления, которая далее подразделяется на пять стадий на основе хромосомного облика: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез. Стадия лептотены начинается с уплотнения хромосом, за ней следует зиготена.Эта фаза начинается со спаривания хромосом, и этот процесс известен как синапсис. Парные хромосомы называются гомологичными хромосомами и образуют сложную структуру, известную как синаптонемный комплекс. На стадии пахитены двухвалентные хромосомы отчетливо проявляются в виде тетрад, и происходит кроссинговер между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. Стадия диплотены распознается по Х-образным хиазмам, где рекомбинированные гомологичные хромосомы бивалентов отделяются друг от друга.Заключительной стадией мейоза I является диакинез, который включает прекращение хиазм. К концу диакинеза исчезает ядрышко, полностью конденсируются хромосомы и начинает исчезать ядерная оболочка.
    Метафаза I: на этой стадии двухвалентные хромосомы выстраиваются на экваториальной пластинке, а микротрубочки от одного полюса веретена прикрепляются к паре гомологичных хромосом.
    Анафаза I: В анафазе I гомологичные хромосомы вытягиваются и расходятся к противоположным концам полюса, но сестринские хроматиды остаются связанными на своих центромерах.
    Телофаза I: В этой фазе вновь появляются ядро ​​и ядрышко, а хромосомы достигают противоположных полюсов клетки. При этом за телофазой следует цитокинез с образованием двух клеток.

    Мейоз II
    Мейоз II является более коротким и простым процессом, чем мейоз I, и приводит к образованию в конце четырех гаплоидных клеток.
    Профаза II: В этой фазе начинает исчезать ядерная оболочка и происходит конденсация хромосом. Эта фаза напоминает деление клеток митоза.
    Метафаза II: В метафазе II хромосомы выстраиваются индивидуально вдоль экватора, а микротрубочки прикрепляются к кинетохорам сестринских хроматид с противоположных полюсов веретена.
    Анафаза II: Эта фаза начинается с разделения центромеры каждой хромосомы, что позволяет им двигаться к противоположным полюсам клетки.
    Телофаза II: Мейоз II заканчивается телофазой II, в которой хромосомы снова достигают противоположных полюсов клетки. На этой стадии начинается цитокинез, который делит хромосомы на новые клетки, т.е.е. четыре гаплоидные дочерние клетки.

    Примечание: значение мейоза включает образование гаметных клеток, отвечающих за половое размножение.
    — Мейоз поддерживает постоянное число хромосом, уменьшая его вдвое.
    — Мейоз увеличивает генетическую изменчивость в популяции организмов от одного поколения к другому из-за кроссинговера, и эта генетическая изменчивость необходима для процесса эволюции.

    сокращение деления: значение, перевод — Словарь WordSense

    сокращение деления (английский)

    Существительное

    редукторная дивизия ( пл. редукционные деления )
    1. ( биология, генетика, цитология ) первое из двух делений мейоза, тип деления клетки.
    2. ( биология, генетика, цитология ) мейоз в целом, тип деления клетки.
    Переводы
    редукционное деление — первое из двух делений мейоза, тип клеточного деления

    Записи с «редукционным делением»

    Мейоз : …клетки, которые развиваются для производства гамет.Синонимы риторика: см. преуменьшение цитология: редукционное деление Антонимы риторика: см. гипербола цитология: митоз меронимы…

    μείωση : …процесс, скорость этого процесса или его результат (биология, генетика, цитология) мейоз, редукционное деление cell humiliation Связанные слова и фразы μειώνω…

    редукционные дивизии : редукционные дивизии (английский) Редукционные дивизии Множественное число от редукционной дивизии


    Поделиться


    Пользовательские заметки

    Для этой записи нет пользовательских заметок.

    Добавить примечание

    Добавить примечание к записи «Редукционное деление». Напишите подсказку по использованию или пример и помогите улучшить наш словарь. Не просите о помощи, не задавайте вопросов и не жалуйтесь. HTML-теги и ссылки не допускаются.

    Все, что нарушает эти правила, будет немедленно удалено.


    Next

    Сокращение делений (английский) Имя существительное редукционные дивизии Множественное число от сокращения…

    привод сокращения (английский) Имя существительное редукторный привод (мн.редукторные приводы) …

    Редукторы (английский) Имя существительное редукторные приводы Множественное число от восстановительного привода

    восстановительная печь (английский) Имя существительное восстановительная печь (пл. восстановление…

    восстановительные печи (англ.) Имя существительное восстановительные печи Множественное число сокращения…

    уменьшение силы (английский) Имя существительное уменьшение силы (неисчисляемое) (США,. ..

    доведение до абсурда (английский) Имя существительное доведение до абсурда (неисчислимое) …

    сокращенный (английский) Имя прилагательное редукционный (сравнительный) далее…

    редукционный (английский) Наречие редукционно (не сравнимо) В…

    сокращение (латиница) Имя существительное редукция Изменение слова reductiō…

    reduceem (латиница) Имя существительное сокращение Inflection of reductiō…

    Парасексуальная соматическая редукция при раке: Международный журнал генетики человека: Том 7, № 1

    Резюме

    Недавно мы сообщили о новом типе клеточного деления, связанного с возникновением и ростом раков.Этот тип клеточного деления, называемый неозом, в отличие от митоза и мейоза, происходит только в стареющих полиплоидных гигантских клетках, а не в нормальных диплоидных клетках. До ~10% опухолевых клеток in vitro и in vivo представляют собой полиплоидные гигантские клетки, и до сих пор нет объяснения их роли в развитии рака. Они напоминают стареющие клетки, которые, как считается, играют роль супрессоров опухолей. Мы показали, что такие клетки потенциально могут подвергаться неозу, парасексуальному, соматическому редукционному делению, характеризующемуся кариокинезом посредством почкования ядер, за которым следует асимметричный цитокинез, (часто) дающий начало анеуплоидным дочерним клеткам, называемым клетками Раджу, которые являются предшественниками опухоли. клетки.Эти клетки Raju, инициирующие опухоль (TIRC), уникальны тем, что они временно проявляют свойства стволовых клеток, унаследовали геномную нестабильность, дифференцируются в опухолевые клетки и имеют увеличенную, но ограниченную продолжительность митотической жизни (*MLS). В конце своей расширенной MLS (EMLS) опухолевые клетки повторяют цикл старения, неоза и образования опухолевых омолаживающих клеток Раджу (TRRC), которые повторяют один и тот же цикл событий несколько раз в течение жизни опухоли в постепенно изменяющемся состоянии. -синхронная мода. Когда опухолевые клетки подвергаются химиотерапии или лучевой терапии, они преждевременно стареют; но некоторые клетки избегают старения посредством S/T-neosis и дают TRRC, митотическое потомство которых может быть устойчивым к генотоксинам. Хотя неозоподобные события спорадически появлялись в литературе более века под разными названиями, ими пренебрегали, поскольку значение таких событий до сих пор не было известно. Данные о неозисе ставят под сомнение основные принципы современной концепции рака, т.е.е., (1) рак возникает в результате митоза, (2) раковые клетки бессмертны и (3) непрерывность раковых клеток обусловлена ​​неограниченным асимметричным митотическим потенциалом мутантных стволовых клеток или раковых стволовых клеток (CSCs). Парадигма неозиса поддерживает концепцию, согласно которой (1) рак возникает через неозис, (2) раковые клетки не бессмертны, а проходят повторяющиеся фазы старения и что (3) непрерывность клона опухолевых клеток обусловлена ​​выходом из фазы старения через неозис, поскольку опухолевые клетки несут мутантные или эпимутантные гены в пути контрольных точек старения.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.