Содержание

Урок 10. деление клетки. клеточный цикл. митоз и мейоз. образование половых клеток у животных и растений - Биология - 10 класс

Деление клетки. Клеточный цикл. Митоз и мейоз

Образование половых клеток у животных и растений

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

В основе любого вида размножения лежит деление клеток. Продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Все клетки многоклеточных организмов должны делиться, чтобы заменять погибающие клетки. Все новые клетки возникают путём деления из уже существующих клеток.

Митоз – основной способ деления клеток. Митоз (от греческого mitos – нить) – непрямое деление клетки. Он обеспечивает равномерную передачу наследственной информации материнской клетки двум дочерним. Именно благодаря этому виду клеточного деления образуются практически все клетки многоклеточного организма.

Митотический (клеточный) цикл состоит из подготовительной стадии интерфазы и собственно деления – митоза

(фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза).

Характеристика митоза

Интерфаза – процесс подготовки клетки к делению,  имеет 3 периода.

Пресинтетический период, период до удвоения хромосом, (G1 от англ. Gar – интервал), 2n2с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка интенсивно растёт, в ней синтезируется РНК и различные белки, увеличивается число рибосом, митохондрий.

Синтетический период, период удвоения хромосом, (S – фаза), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс репликации ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Постсинтетический период, период после удвоения хромосом, (G2), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия в виде АТФ.

Профаза (2n4с). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. К центромерам присоединяются нити веретена деления.

Хромосомы начинают передвигаться к экватору клетки. Метафаза (2n4с). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза (4n4с). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

Телофаза (2n2с). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки.

Цитокинез -– деление цитоплазмы. Кариокинез – деление ядра.

Биологическое значение митоза

Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из неё двумя дочерними клетками.

Мейоз

Два последовательно сменяющих друг друга деления. Между двумя делениями – короткая интерфаза, во время которой не происходит удвоения ДНК. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Образуются четыре гаплоидные клетки.

Биологическое значение мейоза

Является механизмом образования гамет животных и спор высших растений. Обеспечивает постоянство кариотипа и вида при половом размножении. Обеспечивает генетическое разнообразие.

Оплодотворение –  процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида. Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов:

1.                 Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

2.                 Слияние гаплоидных ядер обеих гамет, в результате чего образуется зигота (диплоидная клетка).

3.                 Активация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.

Жизненный цикл клетки

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до её гибели или до следующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка растёт, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов.

Лабораторная работа «Изучение фаз митоза в клетках корешка лука»

Практическая работа «Сравнение процессов митоза и мейоза»

В короткой интерфазе не происходит репликации ДНК. К полюсам клетки расходятся хроматиды

следует сразу же после первого и сходно с обычным митозом (поэтому его часто называют митозом мейоза), только клетки, вступающие в него, несут гаплоидный набор хромосом.

Профаза II – непродолжительная.

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

Анафаза II – осуществляется разделение их центромер, каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы направляются к полюсам веретена.

Телофаза II – завершается расхождение сестринских хромосом к полюсам и наступает деление клеток: из двух гаплоидных клеток образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом.

Редукционное деление является как бы регулятором, препятствующим непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет. Не будь такого механизма, при половом размножении число хромосом удваивалось бы в каждом новом поколении.

Благодаря мейозу поддерживается определенное и постоянное число хромосом во всех поколениях каждого вида растений, животных и грибов. Другое значение заключается в обеспечении разнообразия генетического состава гамет, как в результате кроссинговера, так и в результате различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их расхождении в анафазе I мейоза. Это обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организмов. Мейоз – это начальный этап гаметогенеза.

Сравнение митоза и мейоза

Митоз

Мейоз

Гаметогенез

Гаметогенез – это процесс образования половых клеток. Протекает он в половых железах – гонадах (в яичниках у самок и в семенниках у самцов). Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.

Гаметогенез – это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий – размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и овогониями соответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2c. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Размножение овогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде. У человека в яичниках женского организма процесс размножения овогоний наиболее интенсивно протекает между 2 и 5 месяцами внутриутробного развития.

К концу 7 месяца большая часть овоцитов переходит в профазу I мейоза.

Если в одинарном гаплоидном наборе количество хромосом обозначить как n, а количество ДНК – как c, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2n2c до синтетического периода митоза (когда происходит репликация ДНК) и 2n4c после него.

Стадия роста. Клетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода – репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c.

Стадия созревания. Происходят два последовательных деления – редукционное (мейоз I) и эквационное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. После первого деления (мейоза I) образуются сперматоциты и овоциты II порядка (с генетической формулой n2c), после второго деления (мейоза II) – сперматиды и зрелые яйцеклетки (с формулой nc) с тремя редукционными тельцами, которые погибают и в процессе размножения не участвуют. Так сохраняется максимальное количество желтка в яйцеклетках. Таким образом, в результате стадии созревания один сперматоцит I порядка (с формулой 2n4c) дает четыре сперматиды (с формулой nc), а один овоцит I порядка (с формулой 2n4c) образует одну зрелую яйцеклетку (с формулой nc) и три редукционных тельца.

Стадия формирования, или спермиогенеза (только при сперматогенезе). В результате этого процесса каждая незрелая сперматида превращается в зрелый сперматозоид (с формулой nc), приобретая все структуры, ему свойственные. Ядро сперматиды уплотняется, происходит сверхспирализация хромосом, которые становятся функционально инертными. Комплекс Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра, формируя акросому. К другому полюсу ядра устремляются центриоли, причем одна из них принимает участие в формировании жгутика. Вокруг жгутика спирально закручивается одна митохондрия. Почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, поэтому головка сперматозоида ее почти не содержит.


Узнать еще:

Фазы деления клетки: митоз и мейоз, их сходства и различия

Что такое митоз

Первый способ деления соматической клетки — митоз. Материнская клетка разделяется на дочерние клетки, которые практически идентичны родительским с точки зрения генетической информации. Наследственная информация и количество хромосом у дочерних клеток такие же, как у родительской.

Схема митоза

Митоз — одна из фаз жизненного цикла клетки и механизм нормального роста тканей. Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза, в течение которой протекает повседневная клеточная деятельность. Во время интерфазы происходит: 

  • рост, 
  • синтез белка и других органических веществ клетки, 
  • образование новых органелл.

Во время интерфазы идёт активный синтез и накопление необходимых для деления клетки веществ. Интерфаза делится на три подфазы: 

  • G1 — клетка становится больше, синтезируются белки, образуются одномембранные органоиды и рибосомы, готовясь к делению. В человеческой клетке 46 хромосом. Каждая хромосома, состоящая из одной хроматиды, напоминает неполую макаронину — она достаточно гибкая, чаще всего длина намного превышает ширину. Хроматида представляет собой 1 молекулу ДНК. 
  • S — каждая хроматида копируется. Количество хромосом остаётся неизменным — 46, однако теперь каждая хромосома состоит из двух идентичных сестринских хроматид. Они соединяются в области, которая называется центромерой. В сумме в клетке получается 92 хроматиды.  
  • G2 — продолжается рост клетки и синтез белков, нуклеиновых кислот. 

После стадии G2 клетка вступает в следующую фазу деления, а именно — сам митоз. Тут есть четыре подфазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

В схемах деления гаплоидный набор хромосом обозначают буквой
n, а набор молекул ДНК (то есть хроматид) —  буквой с. Перед буквами указывают число гаплоидных наборов: 1n2с — гаплоидный набор удвоенных хромосом, 2n2с — диплоидный набор одиночных хромосом, 2n4с — диплоидный набор удвоенных хромосом.

Пример. В клетках человека гаплоидный набор составляют 23 хромосомы. Значит, запись 2n2с означает 46 хромосом и 46 хроматид, а 2n4с — 46 хромосом и 92 хроматиды. 

Рассмотрим подробнее фазы митоза:

  • Профаза (2n4с) — спирализация хромосом, уменьшение их функциональной активности; репликация практически не идёт; разрушение оболочки ядра; образование веретена деления.
  • Метафаза (2n4с) — прикрепление хромосом к нитям веретена деления; спирализация хромосом достигает максимума; хромосомы утрачивают свою функциональную активность, образуют экваториальную (метафазную) пластинку. 
  • Анафаза (4n4c) — деление центромер; расхождение по нитям веретена сестринских хромосом. Анафаза заканчивается, когда центромеры достигают полюсов клетки.
  • Телофаза (2n2c) — деспирализация хромосом; образование ядерной оболочки; деление цитоплазмы; между дочерними клетками на экваторе образуется перетяжка. В растительных и грибных клетках в этом месте начинает закладываться клеточная стенка. 

Многие клетки вступают в фазу G0 после митоза и находятся в ней всю жизнь до гибели. Обычно это высокоспециализированные клетки, которые не могут совмещать эффективное выполнение своих функций и размножение. Например, в фазе G0 находится большинство нейронов головного мозга. 

Биологическое значение митоза — образование генетически одинаковых дочерних клеток с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки. Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. 

Как происходит митоз

Что такое мейоз

Второй способ деления эукариотической клетки — мейоз. Во время такого процесса деления клетки получаются дочерние клетки, которые называются гаметы. У мужчин это сперматозоид, а у женщин яйцеклетка. Гаметы получают только половину генетической информации родительской клетки. Число хромосом уменьшается в два раза. 

 Схема мейоза

Затем гаметы могут объединяться, образуя новую клетку, сочетающую генетическую информацию обеих клеток-родителей — зиготу. Процесс слияния половых клеток называется оплодотворением. Если зигота совершит цепь митозов, сформируется новый организм. 

Каждая гамета человека содержит 23 хромосомы — гаплоидный набор (n). Когда гаметы объединяются, получается зигота с 46 хромосомами — диплоидный набор (2n). 

Во время мейоза одна клетка с 46 хромосомами делится дважды. Первое деление называется мейоз I, второе деление называется мейоз II. Интерфаза между двумя этапами деления мейоза настолько кратковременна, что практически незаметна, и в ней не происходит удвоение ДНК. В результате образуются четыре дочерние клетки, каждая с 23 хромосомами. 

Мейоз I подразделяется на четыре фазы, аналогичные фазам митоза:

  • Профаза I (2n4c) — занимает 90% времени. Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c. Происходит конъюгация хромосом: гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, образуя структуры из двух соединённых хромосом — такие структуры называют тетрады, или биваленты. Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться. При этом происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. В результате этого процесса создаются новые комбинации генов в потомстве. Растворяется ядерная оболочка. Разрушаются ядрышки. Формируется веретено деления.
  • Метафаза I (2n4c) — биваленты выстраиваются на экваторе веретена деления, при этом ориентация центромер к полюсам абсолютно случайная.
  • Анафаза I (хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов — 1n2c, в клетке — 2n4c) — гомологичные хромосомы отходят к разным полюсам, при этом сестринские хроматиды всё ещё соединены центромерой. За счёт случайной ориентации центромер распределение хромосом к полюсам также случайно, так как нити веретена прикрепляются произвольно. 
  • Телофаза I (1n2c) — происходит деспирализация хромосом. Если интерфаза между делениями длительна, может образоваться новая ядерная оболочка.
Мейоз I

Мейоз II подразделяется на четыре такие же фазы: 

  • Профаза II (1n2c) — восстанавливается новое веретено деления, ядерная мембрана растворяется, если образовывалась в телофазе I.
  • Метафаза II (1n2c) — хромосомы выстраиваются в экваториальной части веретена, а нити веретена прикрепляются к центромерам.
  • Анафаза II (хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c, в клетке — 2n2c) — центромеры расщепляются, двухроматидные хромосомы разделяются, и теперь к каждому полюсу движется однохроматидная хромосома. 
  • Телофаза II (1n1c) — происходит деспирализация хромосом, формирование ядерных оболочек и разделение цитоплазмы; в результате двух делений из диплоидной материнской клетки получается четыре гаплоидных дочерних клетки. 
Мейоз II

Биологическое значение мейоза — образование гаплоидных клеток, отличающихся генетически друг от друга: половых клеток (гамет) у животных  и спор у растений. 

Отличие митоза от мейоза


  1. В митозе одно деление, в мейозе два. 
  2. Митоз — вид клеточного деления, который происходит в процессе роста и развития организма, а мейоз — в процессе образования половых клеток. 
  3. При митозе образуются две диплоидные клетки, а при мейозе — четыре гаплоидные клетки. 
  4. Митоз лежит в основе бесполого размножения в отличие от мейоза.
  5. В результате митоза образуются генетически идентичные клетки, а в мейозе вследствие случайного расхождения хромосом и кроссинговера дочерние клетки генетически отличаются друг от друга. 
По промокоду
BIO92020 вы получите бесплатный доступ к курсу биологии 9 класса, по промокоду BIO102020 бесплатный доступ к курсу биологии 10 класса. Выберите нужный раздел и изучайте биологию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»!

Мейоз — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуются четыре гаплоидные дочерние клетки.

 

Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.

 

Мейоз включает два следующих друг за другом деления.

 

Первое деление мейоза (мейоз \(I\)) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы.

 

        

  

Профаза \(I\)

Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c.

Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т. е. происходит конъюгация хромосом.

Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться.

При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.   

Растворяется ядерная оболочка.

Разрушаются ядрышки.

Формируется веретено деления.

 

Метафаза \(I\)

Спирализация хромосом достигает максимума.

Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки.

Образуется метафазная пластинка.

Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления.

Хромосомный набор клетки — 2n4c.

  

Анафаза \(1\)

Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга.

Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки.

Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна.

Происходит редукция — уменьшение числа хромосом вдвое.

У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид.

Хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов — 1n2c, в клетке — 2n4c.

 

Телофаза \(I\)

Происходит формирование ядер.

Делится цитоплазма.

Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток — 1n2c.

 

Через короткий промежуток времени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.

 

 

Профаза \(II\) 

Ядерные оболочки разрушаются.

Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме.

Формируется веретено деления.

Хромосомный набор клетки — 1n2c.

  

Метафаза \(II\)

Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид.

К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления.

Хромосомный набор клетки — 1n2c.

  

Анафаза \(II\)

Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам.

Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.

Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.

Хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c (в клетке — 2n2c).

  

Телофаза \(II\)

Формируются ядра.

Делится цитоплазма.

Образуются четыре гаплоидные клетки — 1n1c.

Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны.

 

Значение мейоза

Образовавшиеся в результате мейоза клетки различаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов.

Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза, что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.

1. Период интерфазы, в течение которого происходит удвоение ДНК: а) пресинтетический б)

1. Период интерфазы, в течение которого происходит удвоение ДНК:

в) синтетический

2. Жизненный цикл соматической клетки состоит из:

в) митоза и интерфазы

3.Фаза митоза, во время которой происходит разделение сестринских хроматид и их превращение в дочерние хромосомы:

г) анафаза

4. Фаза митоза, во время которой нити веретена деления приклепляются к центромерам хромосом:

в) метафаза

5.В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются:

в) четыре гаплоидные клетки

6. Коньюгация гомологичных хромосом происходит во время:

б) профазы I мейоза

7. В гаметогенезе мейоз соответствует периоду:

в) созревания

8. Постоянство числа хромосом во всех клетках организма обеспечивает:

а) мейоз

9.Процесс образования мужских половых клеток у животных и человека:

в) сперматогенез

10. Запасающая ткань эндосперма семени цветковых растений имеет набор хромосом:

г) триплоидный

1.Особенность дробления по сравнению с митозом в тканях взрослого организма:

 б) отсутствие роста между делениями

12.Стадия однослойного зародыша:

б) бластула

13. Развитие с метаморфозом происходит у:

б) прудовой лягушки

14.Из наружного зародышевого листка (эктодермы) в эмбриогенезе у ланцетника развиваются:

а) кожные покровы, нервная система и органы чувств

15.Последовательность стадий митоза следующая:

в) профаза, метафаза, анафаза, телофаза

16.В анафазе митоза происходит:

в) расхождение хроматид к полюсам клетки

 

Задание №2. В каждом номере выберите по 3 правильных утверждения.

А. В интерфазу клеточного цикла происходят процессы:  

3) образование белков-ферментов,

4) удвоение ДНК,

 6) образование АТФ.

Б.Особенности характерные для мейоза:

2) четыре дочерние клетки,  

4) два деления,

6) гаплоидные дочерние клетки.

В.Особенности характерные для сперматогенеза:

2) происходит у мужских особей,

4) образуется четыре клетки,

6) гамета мелкая.

 Задание № 3.Подберите соответствия приведённым понятиям.

1. Способы бесполого размножения у организмов.

А) простое деление:

2) инфузория,

3) амёба,

Б) почкование:

1) полип гидра,

4) дрожжевые грибы.

2. События онтогенеза и их характеристика.

А) эмбриональный период:

2) гистогенез и органогенез

5) образование однослойного зародыша,

6) образование двухслойного зародыша.

Б) постэмбриональный период:

1) старение и естественная смерть,

3) полный метаморфоз,

4) неполный метаморфоз,

3. Зародышевые листки и их производные.

А) эктодерма:

3) эпителий кожи,

4) эмаль зубов,

Б) энтодерма

6) эпителий лёгких.

2) поджелудочная железа и печень,

В) мезодерма:

5) соединительная ткань

1) скелетная мускулатура,

Задание № 3. Подберите соответствия приведённым понятиям:

1.Вегетативное размножение у растений, осуществляется при помощи специальных органов ( с примерами)

А) луковицы:

1) лук

4) нарцисс

5) тюльпан

Б) клубнелуковицы:

3 ) гладиолус

В) корневища:

2) пырей  

6) ландыш

2.Характеристика гамет:

А) сперматозоиды:

2) активная подвижность

3) содержат Х- или Y- хромосому

4) запас питательных веществ отсутствует

Б) яйцеклетка:

1) неподвижность

5) содержат Х-хромосому

 6) запас питательных веществ в цитоплазме (желток)

3. Морфологические признаки зародыша на ранних стадиях развития:

А) гаструла:

1) эктодерма

2) энтодерма

6) бластопор(первичный рот)

Б) нейрула:

4) хорда

3) мезодерма

5) нервная пластинка

Мейоз

Мейоз – это способ деления клеток эукариот, при котором образуются гаплоидные клетки. Этим мейоз отличается от митоза, при котором образуются диплоидные клетки.

Кроме того, мейоз протекает в два следующих друг за другом деления, которые называют соответственно первым (мейоз I) и вторым (мейоз II). Уже после первого деления клетки содержат одинарный, т. е. гаплоидный, набор хромосом. Поэтому первое деление часто называют редукционным. Хотя иногда термин «редукционное деление» применяют по отношению ко всему мейозу.

Второе деление называется эквационным и по механизму протекания сходно с митозом. В мейозе II к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды.

Мейозу, как и митозу, в интерфазе предшествует синтез ДНК – репликация, после которой каждая хромосома состоит уже из двух хроматид, которые называют сестринскими. Между первым и вторым делениями синтеза ДНК не происходит.

Если в результате митоза образуются две клетки, то в результате мейоза – 4. Однако если организм производит яйцеклетки, то остается только одна клетка, сконцентрировавшая в себе питательные вещества.

Количество ДНК перед первым делением принято обозначать как 2n 4c. Здесь n обозначает хромосомы, c – хроматиды. Это значит, что каждая хромосома имеет гомологичную себе пару (2n), в то же время каждая хромосома состоит из двух хроматид. С учетом наличия гомологичной хромосомы получается четыре хроматиды (4c).

После первого и перед вторым делением количество ДНК в каждой из двух дочерних клетках сокращается до 1n 2c. То есть гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки, но продолжают состоять из двух хроматид.

После второго деления образуются четыре клетки с набором 1n 1c, т. е. в каждой присутствует только одна хромосома из пары гомологичных и состоит она только из одной хроматиды.

Ниже приводится подробное описание первого и второго мейотического деления. Обозначение фаз такое же как при митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Однако протекающие в эти фазы процессы, особенно в профазе I, несколько отличаются.

Мейоз I

Профаза I

Обычно это самая длинная и сложная фаза мейоза. Протекает намного дольше, чем при митозе. Связано это с тем, что в это время гомологичные хромосомы сближаются и обмениваются участками ДНК (происходят конъюгация и кроссинговер).

Конъюгация — процесс сцепления гомологичных хромосом. Кроссинговер — обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами. Несестринские хроматиды гомологичных хромосом могут обменяться равнозначными участками. В местах, где происходит такой обмен формируется так называемая хиазма.

Спаренные гомологичные хромосомы называются бивалентами, или тетрадами. Связь сохраняется до анафазы I и обеспечивается центромерами между сестринскими хроматидами и хиазмами между несестринскими.

В профазе происходит спирализация хромосом, так что к концу фазы хромосомы приобретают характерную для них форму и размеры.

На более поздних этапах профазы I ядерная оболочка распадается на везикулы, ядрышки исчезают. Начинает формироваться мейотическое веретено деления. Образуются три вида микротрубочек веретена. Одни прикрепляются к кинетохорам, другие — к трубочкам, нарастающим с противоположного полюса (конструкция выполняет функцию распорок). Третьи формируют звезчатую структуру и прикрепляются к мембранному скелету, выполняя функцию опоры.

Центросомы с центриолями расходятся к полюсам. Микротрубочки внедряются в область бывшего ядра, прикрепляются к кинетохорам, находящимся в области центромер хромосом. При этом кинетохоры сестринских хроматид сливаются и действуют единым целым, что позволяет хроматидам одной хромосомы не разъединяться и в дальнейшем вместе отойти к одному из полюсов клетки.

Метафаза I

Окончательно формируется веретено деления. Пары гомологичных хромосом располагаются в плоскости экватора. Они выстраиваются друг против друга по экватору клетки так, что экваториальная плоскость оказывается между парами гомологичных хромосом.

Анафаза I

Гомологичные хромосомы разъединяются и расходятся к разным полюсам клетки. Из-за произошедшего в профазу кроссинговера их хроматиды уже не идентичны друг другу.

Телофаза I

Восстанавливаются ядра. Хромосомы деспирализуются в тонкий хроматин. Клетка делится надвое. У животных впячиванием мембраны. У растений образуется клеточная стенка.

Мейоз II

Интерфаза между двумя мейотическими делениями называется интеркинезом, он очень короткий. В отличие от интерфазы удвоения ДНК не происходит. По-сути она и так удвоена, просто в каждой из двух клеток содержится по одной из гомологичных хромосом. Мейоз II протекает одновременно в двух клетках, образовавшихся после мейоза I. На схеме ниже изображено деление только одной клетки из двух.

Профаза II

Короткая. Снова исчезают ядра и ядрышки, а хроматиды спирализуются. Начинает формироваться веретено деления.

Метафаза II

К каждой хромосоме, состоящей из двух хроматид, прикрепляется по две нити веретена деления. Одна нить с одного полюса, другая – с другого. Центромеры состоят из двух отдельных кинетохор. Метафазная пластинка образуется в плоскости перпендикулярной экватору метафазы I. То есть если родительская клетка в мейозе I делилась вдоль, то теперь две клетки будут делиться поперек.

Анафаза II

Белок, связывающий сестринские хроматиды, разделяется, и они расходятся к разным полюсам. Теперь сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами.

Телофаза II

Подобна телофазе I. Происходит деспирализация хромосом, исчезновение веретена деления, образование ядер и ядрышек, цитокинез.

Значение мейоза

В многоклеточном организме мейозом делятся только половые клетки. Поэтому главное значение мейоза – это обеспечение механизма полового размножения, при котором сохраняется постоянство числа хромосом у вида.

Другое значение мейоза – это протекающая в профазе I перекомбинация генетической информации, т. е. комбинативная изменчивость. Новые комбинации аллелей создаются в двух случаях. 1. Когда происходит кроссинговер, т. е. несестринские хроматиды гомологичных хромосом обмениваются участками. 2. При независимом расхождении хромосом к полюсам в обоих мейотических делениях. Другими словами, каждая хромосома может оказаться в одной клетке в любой комбинации с другими негомологичными ей хромосомами.

Уже после мейоза I клетки содержат разную генетическую информацию. После второго деления все четыре клетки отличаются между собой. Это важное отличие мейоза от митоза, при котором образуются генетически идентичные клетки.

Кроссинговер и случайное расхождение хромосом и хроматид в анафазах I и II создают новые комбинации генов и являются одной из причин наследственной изменчивости организмов, благодаря которой возможна эволюция живых организмов.

Биология для студентов - 13. Мейоз, последовательность фаз мейоза и его значение

Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.

Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c) образуются две гаплоидные (1n 2c).

Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c, в конце — 2n 4c) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.

Профаза 1 (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом. Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.

Профаза 1 подразделяется на стадии:

  • лептотена (завершение репликации ДНК),
  • зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), 
  • пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), 
  • диплотена (выявление хиазм, 1 блок овогенеза у человека), 
  • диакинез (терминализация хиазм).

1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 — метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1; 9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2.

Метафаза 1 (2n 4c) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза 1 (2n 4c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.

Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе мейотическое деление (мейоз 2) называется эквационным.

Интерфаза 2, или интеркинез (1n 2c), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК. Характерна для животных клеток.

Профаза 2 (1n 2c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.

Метафаза 2 (1n 2c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.

Анафаза 2 (2n 2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.

Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.

Репликация и распределение ДНК во время мейоза


Подобно митозу, мейоз является формой деления эукариотических клеток. Однако эти два процесса распространяют генетические материал среди образовавшихся дочерних клеток очень по-разному. Митоз создает две идентичные дочерние клетки, каждая из которых содержит одинаковое количество хромосомы в качестве их родительской клетки.Напротив, мейоз вызывает четыре уникальные дочерние клетки, каждая из которых имеет половину количества хромосом в качестве родительских клетка. Поскольку мейоз создает клетки, которым суждено стать гаметами (или репродуктивными клетками), это уменьшение числа хромосом критично - без него объединение двух гамет во время оплодотворения даст потомство с удвоенной нормой количество хромосом!

Помимо этого уменьшения числа хромосом, мейоз отличается от митоза. еще одним способом.В частности, мейоз создает новые комбинации генетических материала в каждой из четырех дочерних ячеек. Эти новые комбинации являются результатом обмен ДНК между парными хромосомами. Такой обмен означает, что гаметы, образующиеся в результате мейоза, демонстрируют удивительный диапазон генетических вариаций.

Наконец, в отличие от митоза, мейоз включает два раунда деления ядра, а не только один. Несмотря на это, многие другие события мейоза похожи на те, которые происходят в митозе. Например, до мейоза клетка проходит межфазный период, в котором он растет, реплицирует свои хромосомы, и проверяет все свои системы, чтобы убедиться, что он готов к разделению.Нравиться митоз, мейоз также имеет различные стадии, называемые профазой, метафазой, анафазой, и телофаза. Однако ключевое отличие состоит в том, что во время мейоза каждая из этих фазы происходит дважды - один раз во время первого раунда деления, называемого мейозом I, и снова во втором раунде деления, назвал мейоз II.

Мейоз II - Принципы биологии

У некоторых видов клетки входят в краткую интерфазу или интеркинез, прежде чем вступить в мейоз II. В интеркинезе отсутствует S-фаза, поэтому хромосомы , а не дублируются.Две клетки, образующиеся в мейозе I, проходят через события мейоза II одновременно. Во время мейоза II сестринские хроматиды в двух дочерних клетках разделяются, образуя четыре новых гаплоидных гаметы. Механика мейоза II аналогична митозу, за исключением того, что каждая делящаяся клетка имеет только один набор гомологичных хромосом. Следовательно, каждая клетка имеет половину количества сестринских хроматид, которые необходимо выделить как диплоидная клетка, претерпевающая митоз.

Профаза II

Если хромосомы деконденсируются в телофазе I, они снова конденсируются.Если ядерные оболочки образовались, они фрагментируются на пузырьки. Центросомы, которые дублировались во время интеркинеза, удаляются друг от друга к противоположным полюсам, и образуются новые веретена.

Прометафаза II

Оболочки ядер полностью разрушены, и веретено полностью сформировано. Каждая сестринская хроматида образует индивидуальную кинетохору, которая прикрепляется к микротрубочкам с противоположных полюсов.

Метафаза II

Сестринские хроматиды максимально конденсированы и выровнены на экваторе клетки.

Анафаза II

Сестринские хроматиды разделяются микротрубочками кинетохор и движутся к противоположным полюсам (Рис. 1). Некинетохорные микротрубочки удлиняют клетку.

В мейозе II связанные сестринские хроматиды, оставшиеся в гаплоидных клетках от мейоза I, будут расщеплены с образованием четырех гаплоидных клеток. Две клетки, образующиеся в мейозе I, синхронно проходят через события мейоза II. В целом мейоз II напоминает митотическое деление гаплоидной клетки.Во время мейоза II сестринские хроматиды разъединяются волокнами веретена и движутся к противоположным полюсам.

Рисунок 1 В прометафазе I микротрубочки прикрепляются к слитым кинетохорам гомологичных хромосом. В анафазе I гомологичные хромосомы разделяются. В прометафазе II микротрубочки прикрепляются к отдельным кинетохорам сестринских хроматид. В анафазе II сестринские хроматиды разделены.

Телофаза II и цитокинез

Хромосомы достигают противоположных полюсов и начинают деконденсироваться.Ядерные оболочки образуются вокруг хромосом. Цитокинез разделяет две клетки на четыре уникальных гаплоидных клетки. На данный момент вновь образованные ядра являются гаплоидными и имеют только одну копию единственного набора хромосом. Полученные клетки являются генетически уникальными из-за случайного набора отцовских и материнских гомологов и из-за рекомбинации материнских и отцовских сегментов хромосом (с их наборами генов), которая происходит во время кроссовера.

Весь процесс мейоза представлен на Рисунке 2.

Рисунок 2 Животная клетка с диплоидным числом четыре (2n = 4) проходит стадии мейоза с образованием четырех гаплоидных дочерних клеток.

Мейоз II начинается с двух гаплоидных клеток, где каждая хромосома состоит из двух связанных сестринских хроматид. Репликация ДНК НЕ происходит в начале мейоза II. Сестринские хроматиды разделены, производя 4 генетически разных гаплоидных клетки.

Если не указано иное, изображения на этой странице находятся под лицензией CC-BY 4.0 от OpenStax.

OpenStax, Биология. OpenStax CNX. 27 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]: 1Q8z96mT @ 4 / Meiosis

Мейоз - обзор | ScienceDirect Topics

МЕЙОТИЧЕСКАЯ ПРОФАЗА ООЦИТОВ

К концу 10-й недели беременности кора яичников человека содержит многочисленные митотически делящиеся половые клетки, называемые oogonia . Когда оогонии перестают делиться и вступают в мейоз, их называют ооцитами . Первые ооциты в яичнике человека видны на 11-й неделе жизни плода.Превращение оогония в ооцит, а затем в яйцеклетку с гаплоидным числом хромосом обозначает оогенез .

Число оогоний экспоненциально увеличивается за счет митотического деления с примерно 20 000 у 6-недельного плода человека до примерно 250 000 на 10-й неделе, 25 и достигает максимума в 7 миллионов на 20-й неделе (рис. 190). -5). 26 Определенные гены и факторы транскрипции участвуют в размножении оогониев, например DAX-1 27 и экспрессии белка Kit. 28,29 Однако обширная дегенерация резко снижает количество половых клеток в течение остальной части жизни плода, и к моменту рождения остается только 1-2 миллиона ооцитов. 26,30

Процесс мейоза

Мейоз начинается с премейотического синтеза ДНК, за которым следуют переходные стадии первой профазы мейоза: прелептотен-лептотен-зиготен-пахитен и диплотены. По достижении стадии диплотены процесс останавливается (рис.190-6). Во время этой первой профазы мейоза происходит обмен материнскими и отцовскими генами между гомологичными хромосомами. Стадия диплотены, иногда называемая стадией диктиата, сохраняется до тех пор, пока ооцит не возобновит мейоз (непосредственно перед овуляцией) или не дегенерирует, и, таким образом, может длиться всю фертильную жизнь. Дегенерация ооцитов может произойти в любой момент развития. При возобновлении мейоза первая профаза мейоза завершается, и ооцит проходит через первое мейотическое деление, редукционное деление, в котором гомологичные хромосомы разделяются на дочерние клетки, каждая из которых теперь содержит 1n хромосом и 2 c (i.е., копия) ДНК. Второму мейотическому делению, которое происходит при оплодотворении, не предшествует обычный синтез ДНК, и поэтому содержание ДНК сокращается вдвое до 1 c. У человека мейотические деления приводят к образованию гамет с 23 хромосомами (1n) и 1 c ДНК.

Профаза мейоза: морфологические особенности и генетический контроль

Различные переходные стадии мейоза распознаются по конфигурации хромосом. На стадиях прелептотены и лептотены хромосомы конденсируются и выглядят как тонкие спиральные нити, каждая из которых состоит из идентичных сестринских хромосом.Хромосомы все больше свертываются во время прохождения от зиготены к стадиям пахитены. Синаптонемные комплексы начинают формироваться в зиготене и завершаются на стадии пахитены. Эти структуры представляют собой пары гомологичных хроматид. Кажется, что правильное формирование синаптонемных комплексов обеспечивает нормальную сегрегацию хромосом в редукционном делении мейоза. 31 Переходя на стадию диплотены, хромосомы распадаются и могут быть распознаны хиазмы или кроссинговер.На этом этапе отцовские и материнские хроматиды обмениваются генным материалом. Количество обмениваемого генного материала можно оценить в метафазе второго деления мейоза после мечения премейотической оогонии в S-фазе бромдезоксиуридином. 32 Во время стадии диплотены ооцит и его ядро ​​увеличиваются. Хромосомы деконденсируются, в результате чего ядро ​​становится слабо окрашиваемым.

Известно лишь несколько генов с функциями, специфичными для ранних мейотических процессов. Одним из них является Dazla , который кодирует белок с РНК-связывающим элементом и обнаружен в оогониях человека. 33 Мыши с дефицитом Dazla бесплодны, потому что ооциты теряются при прохождении через мейоз. 34 Другие гены необходимы для структурной организации хромосом во время сборки синаптонемных комплексов и рекомбинации, Scp1-3. 35–37

Как обсуждалось ранее, мейоз начинается с премейотического синтеза ДНК и в конечном итоге приводит к содержанию 4 c ДНК на стадии лептотена. 38,39 Эта ДНК должна существовать до тех пор, пока не прекратится овуляция, которая у человека может произойти до 50 лет спустя.У других видов млекопитающих с помощью ДНК-мечения было показано, что новообразование ооцитов в более позднем возрасте не происходит; то есть весь пул оогониев трансформируется в ооциты в раннем возрасте. 40–43 Однако, по-видимому, есть по крайней мере одно исключение из этого правила, потому что синтез ДНК, по-видимому, происходит в оогониевых половых клетках в яичниках взрослых прозимий (низших приматов). 44,45

В отличие от соматических клеток, синтез ДНК половых клеток не ограничивается строго S-фазой.С помощью проточной цитометрии оогониев и ооцитов кроликов было обнаружено, что синтез ДНК распространяется на стадию лептотены. 46 Таким образом, кажется, что премейотический синтез ДНК является частью самого раннего мейотического процесса.

На ранних стадиях развития яичников плода оогонии и ооциты часто связаны цитоплазматическими мостиками 47 , образуя так называемые цисты зародышевых клеток . 48 Эти мостики могут быть важны для обмена межклеточными сигналами и могут объяснить, почему группы половых клеток делятся синхронно и вступают в мейоз кластерами (см.рис.190-6). 49

Инициирование и регуляция мейоза

В яичнике человека мейоз начинается на 11-й неделе жизни плода. 17 Первые стадии лептотены появляются в центральной части яичника, как и у всех других видов млекопитающих. Постепенно мейоз переходит к периферии коры. Примерно на 32-й неделе жизни плода все оогонии трансформировались в ооциты, 50 и к моменту рождения почти все ооциты находятся в стадии диплотены. 51

Время начала мейоза у самок варьируется у разных видов млекопитающих, но всегда происходит на ранней стадии развития, часто во время жизни плода. В семенниках, напротив, начало мейоза откладывается до полового созревания у всех видов. Эти несоответствия привели к гипотезе о том, что внутренние часы половых клеток определяют начало мейоза независимо от внешних факторов. 52 Однако мужские половые клетки могут быть стимулированы к преждевременному проникновению в мейоз, например, если клетки расположены в надпочечниках человеческого плода 53 или если они подвергаются воздействию вещества, индуцирующего мейоз, до семенников. дифференцируется по полу. 13 Таким образом, кажется неопределенным, управляют ли часы половых клеток переключением от митоза к мейозу или они запускаются паракринными или другими внешними стимулами (см. Ниже). Гены, которые специфически участвуют в трансформации митотически делящихся оогониев в мейотическом направлении, еще не идентифицированы.

Вещества, регулирующие мейоз

Характерной особенностью развивающегося яичника млекопитающих является то, что половые клетки, которые первыми попадают в мейоз, находятся в центральной части яичника, 54 в тесной связи с сетчатыми яичниками мезонефрального происхождения. 21 Таким образом, было высказано предположение, что мезонефрические клетки в яичнике запускают начало мейоза. 21 Эксперименты in vitro с гонадами эмбриональной мыши 55 и хомяка 56 предполагают, что мезонефрос вырабатывает вещество, которое способствует и индуцирует мейоз как в мужских, так и женских половых клетках. Это вещество было названо веществом, вызывающим мейоз, . 57 Вещество, вызывающее мейоз, вырабатывается тканями гонад - яичниками и семенниками, в которых продолжается мейоз, включая преовуляторные человеческие фолликулы. 58 В отличие от развивающегося яичника, мейоз пресперматогоний в дифференцирующихся семенниках предотвращается, когда они замыкаются в семенниковых канатиках. Было высказано предположение, что вещество, предотвращающее мейоз в яичках, отвечает за предотвращение мейоза: вещество, индуцирующее мейоз, и вещество, предотвращающее мейоз, взаимодействуют в контроле мейотического процесса. Решающим фактором для определения того, индуцируется ли мейоз, возобновляется или предотвращается, может быть соотношение между веществом, индуцирующим мейоз, и веществом, предотвращающим мейоз. 13

Активность вещества, вызывающего мейоз, или вещества, предотвращающего мейоз, была обнаружена в тканях гонад плода и взрослых, собранных у многих видов млекопитающих (Таблица 190-1). Вещество, индуцирующее мейоз, и вещество, предотвращающее мейоз, не являются видоспецифичными, поскольку мейоз индуцируется или предотвращается в зародышевых клетках эмбрионов мыши с помощью отработанной культуральной среды, приготовленной из тканей гонад других видов. 13

Присутствие вещества, вызывающего мейоз, в гонадах, в которых инициируется мейоз, и его роль в этом процессе были поставлены под сомнение.Одно исследование показало, что половые клетки эмбрионов самцов мышей «пассивно» входят в мейоз, когда они смешиваются и культивируются с клетками легких. 59 Таким образом, как уже упоминалось, контроль начала мейоза может быть встроен в линии зародышевых клеток, как у женщин, так и у мужчин, но мейоз предотвращается в мужской зародышевой линии (вещество, предотвращающее мейоз?) Путем заключения в яички. шнуры.

Были идентифицированы химические структуры стеринов, активирующих мейоз, которые способны вызывать возобновление мейоза в ооцитах млекопитающих. 60 Стеролы, активирующие мейоз, были экстрагированы из гонад различных видов, в которых продолжается мейоз, таких как преовуляторные фолликулярные жидкости человека и ткань яичек быка. 61 В настоящее время неясно, идентичны ли стерины, активирующие мейоз, с ранее описанным веществом, индуцирующим мейоз.

Репликация ДНК в мейозе происходит во время биологии A S класса 11 ICSE

Подсказка: Мейоз - это процесс, при котором одна клетка делится дважды, чтобы произвести четыре клетки, содержащие половину исходного количества генетической информации.
Эти клетки представляют собой половые клетки - сперматозоиды у мужчин, яйцеклетки у женщин.
Во время мейоза одна клетка делится дважды с образованием четырех дочерних клеток.

Полный ответ: В мейозе за репликацией ДНК следуют два цикла деления клеток с образованием четырех дочерних клеток.
Каждая дочерняя клетка имеет половину хромосом по сравнению с исходной родительской клеткой.
Два подразделения мейоза известны как мейоз I и мейоз II.
Перед началом мейоза, во время S-фазы клеточного цикла, ДНК каждой хромосомы реплицируется так, что она состоит из двух идентичных сестринских хроматид, которые остаются вместе благодаря слипанию сестринских хроматид.Эта S-фаза может называться «премейотическая S-фаза» или «мейотическая S-фаза».

Итак, правильный ответ - «Вариант А ».

Дополнительная информация:
Клеточный цикл состоит из четырех стадий - G1, G2, S и M фазы.
1. Фаза М или митотическая фаза состоит из 4 фаз - профазы, метафазы, анафазы и телофазы.
2. Фазы G1, G2 и S вместе известны как межфазные.
3. Цитокинез начинается в анафазе и заканчивается в телофазе, достигая своего завершения, когда начинается следующая интерфаза.Мейоз делится на мейоз I и мейоз II.
4. Мейоз I подразделяется на кариокинез I и цитокинез I, а мейоз II подразделяется на кариокинез II и цитокинез II.
5. Мейоз включает стадии мейоза I (профаза I, метафаза I, анафаза I, телофаза I) и мейоза II (профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II).

Примечание: За интерфазой следует мейоз I, а затем мейоз II.
1. Мейоз I разделяет реплицированные гомологичные хромосомы, каждая из которых все еще состоит из двух сестринских хроматид, на две дочерние клетки, таким образом уменьшая число хромосом вдвое.
2. Во время мейоза II сестринские хроматиды отделяются, и образующиеся дочерние хромосомы разделяются на четыре дочерние клетки. У диплоидных организмов дочерние клетки, полученные в результате мейоза, являются гаплоидными и содержат только одну копию каждой хромосомы.
3. У некоторых видов клетки входят в фазу покоя, известную как интеркинез между мейозом I и мейозом II.

Механизмы, препятствующие репликации ДНК между Мейозом I и Мейозом II

Абстрактные

Подавляющее большинство многоклеточных организмов размножаются половым путем, что требует производства гаплоидных гамет.Эти гаметы продуцируются мейозом, специализированным делением клеток, во время которого за одним раундом репликации ДНК следуют два раунда хромосомной сегрегации: мейоз I (MI) и мейоз II (MII). Этот дисбаланс между циклами репликации ДНК и сегрегацией хромосом заставляет диплоидные клетки производить гаплоидные гаметы. Напротив, митотически делящиеся клетки поддерживают плоидность, чередуя раунды репликации и сегрегации. Неясно, как мейоз выполняет два последовательных события сегрегации хромосом без промежуточного цикла репликации ДНК.В митотических клетках и репликация ДНК, и сегрегация хромосом регулируются колебаниями активности циклин-зависимой киназы (CDK). Оба события инициируются во время G1 из-за ассоциированного состояния низкой активности CDK, и оба события завершаются позже в клеточном цикле из-за повышенной активности CDK. Во время мейоза разобщение репликации и сегрегации представляет собой уникальную проблему. После завершения ИМ активность CDK снижается, а затем увеличивается, чтобы управлять сегрегацией хромосом MII. Однако репликация ДНК должна оставаться подавленной между MI и MII.Учитывая, что колебания активности CDK достаточно для репликации генома в митотических клетках, я стремился понять, как мейотические клетки предотвращают репликацию ДНК при перезапуске программы сегрегации хромосом. В этой диссертации я показываю, что мейотические клетки ингибируют две отдельные стадии репликации ДНК: (1) загрузка репликативной геликазы на точки начала репликации и (2) активация репликативной геликазы. CDK и мейоз-специфическая киназа Ime2 кооперативно ингибируют загрузку геликазы во время делений мейоза, и их одновременное ингибирование вызывает несоответствующую перезагрузку геликазы.Дальнейшие исследования Ime2 выявили два механизма, с помощью которых он ингибирует этот процесс. Во-первых, я показал, что Ime2-фосфорилирование геликазы напрямую ингибирует ее загрузку в ориджины. Во-вторых, Ime2 взаимодействует с CDK для транскрипционной и протеолитической репрессии Cdc6, важного белка, загружающего геликазу. Кроме того, я обнаружил, что мейотические клетки используют CDK и поло-подобную киназу Cdc5 для ускорения деградации Sld2, важного белка активации геликазы. Вместе эти данные демонстрируют, что множественные киназы ингибируют как загрузку геликазы, так и активацию между MI и MII, тем самым обеспечивая снижение плоидности.

Описание
Диссертация: Ph. D., Массачусетский технологический институт, факультет биологии, 2018.

Эта электронная версия была представлена ​​автором-студентом. Заверенная диссертация имеется в Архиве и специальных собраниях института.

Каталогизируется студентами из PDF версии диссертации.

Включает библиографические ссылки.

Отдел
Массачусетский Институт Технологий. Кафедра биологии.; Массачусетский Институт Технологий. Кафедра биологии

Издатель

Массачусетский технологический институт

Что происходит в S-фазе?

Внимание: Этот пост был написан несколько лет назад и может не отражать последние изменения в программе AP®. Мы постепенно обновляем эти сообщения и удалим этот отказ от ответственности после обновления этого сообщения. Спасибо за ваше терпение!

Что такое клеточный цикл?

Клеточный цикл охватывает всю жизнь клетки от рождения до ее смерти.Это время от образования клетки от ее родительской клетки до ее деления на дочерние клетки.

Важной частью клеточного цикла является деление клетки, процесс, посредством которого клетка реплицируется с образованием либо двух дочерних клеток посредством процесса митоза, либо бесполого размножения; или четыре дочерние клетки в процессе мейоза или полового размножения. Однако это деление составляет лишь небольшую часть клеточного цикла.

Фазы клеточного цикла

Клеточный цикл у эукариот обычно делится на две основные фазы.Цикл сначала начинается, когда митоз или мейоз производит дочернюю клетку. Эта клетка входит в интерфазу, длинную стадию, составляющую около 90% клеточного цикла. После интерфазы клетка вступает в митоз или мейоз, что приводит к делению клетки (цитокинезу) и началу нового клеточного цикла в каждой из дочерних клеток.

В митозе интерфаза может быть далее разделена на три подфазы: первая известна как {G} _ {1}, для первого разрыва или первого роста; вторая известна как S-фаза для синтеза, а третья известна как {G} _ {2}, для второго разрыва или второго роста.Во время двух фаз G происходит рост клеток, синтез белка и синтез ферментов, в то время как во время фазы S реплицируется ДНК. Репликация ДНК происходит без увеличения числа хромосом; таким образом, в клетке достаточно ДНК для двух дочерних клеток, сохраняя ту же плоидность (количество хромосомных наборов), что и в родительской клетке. Не путайте репликацию ДНК и репликацию хромосом. Репликация хромосом приведет к изменению плоидности, тогда как репликация ДНК - нет.

Рисунок 1: Фазы митотического клеточного цикла.

В мейозе клеточный цикл немного сложнее: так же, как мейоз может быть разделен на мейоз I и мейоз II, он может переходить в фазу. Интерфаза I предшествует мейозу I и делится на фазы G и S. После завершения мейоза I возникает интерфаза II, но она состоит только из фазы G. Вслед за этим возникает мейоз II. Две фазы G необходимы для роста клеток и синтеза белка, а фаза S отвечает за репликацию ДНК.После мейоза I репликация ДНК не должна происходить после мейоза I, поскольку репликация уже произошла до мейоза I. Вот почему интерфаза II не включает S-фазу.

Рисунок 2: Фазы мейотического клеточного цикла.

Клеточный цикл контролируется в нескольких точках для запуска и координации определенных событий. К ним относятся контрольная точка {G} _ {1}, контрольная точка {G} _ {2} и контрольная точка M, а также возможность переключаться на не разделяющую фазу {G} _ {0}, если сигнал не дано.Это полезно для организмов, клетки которых изнашиваются и нуждаются в постоянной замене (так мы растем и в конечном итоге стареем). Во время роста необходимы новые клетки, чтобы учесть увеличение размера тела (как веса, так и роста).

На каждой контрольной точке происходит множество событий. В конце второй фазы роста, непосредственно перед тем, как клетка входит в фазу M, осуществляется контроль качества; масса клетки проверяется, чтобы убедиться, что она удвоилась, завершилась репликация ДНК и что ДНК не повреждена.Эта точка называется контрольной точкой митоза. Непосредственно перед тем, как ячейка выйдет из фазы M, проводится еще один контроль качества; здесь проверяется выравнивание хромосом и проверяется прикрепление веретена ко всем хромосомам. Прежде чем клетки войдут в S-фазу интерфазы, они проходят СТАРТ или точку ограничения; Здесь проверяется состояние питания клетки и, что наиболее важно, ДНК снова проверяется на наличие повреждений. Если вы обратили внимание, то, возможно, заметили, что целостность ДНК уже была однажды проверена в контрольной точке митоза, потому что целостность ДНК, возможно, является самым важным в клетке.

S-фаза интерфазы

S-фаза клеточного цикла происходит во время интерфазы, перед митозом или мейозом, и отвечает за синтез или репликацию ДНК. Таким образом, генетический материал клетки удваивается до того, как она вступает в митоз или мейоз, что позволяет иметь достаточно ДНК для разделения на дочерние клетки. Фаза S начинается только тогда, когда клетка прошла контрольную точку {G} _ {1} и выросла достаточно, чтобы вместить вдвое больше ДНК. S-фаза останавливается белком p16, пока это не произойдет.

Белок p16 жизненно важен для подавления опухолей и был идентифицирован как белок, предотвращающий развитие некоторых видов рака. Он противодействует активности белков циклинзависимой киназы, которые отвечают за передачу сигналов, когда клетка готова перейти к следующей фазе. Киназы сигнализируют об этом, фосфорилируя белок ретинобластомы (pRB), который в активном состоянии сообщает клетке о переходе к следующей фазе.

Наиболее важным событием, происходящим в S-фазе, является репликация ДНК.Цель этого процесса - произвести вдвое больше ДНК, что составляет основу хромосомных наборов дочерних клеток. Репликация ДНК начинается в точке, где регуляторные пререпликационные комплексы прикрепляются к ДНК в фазе {G} _ {1}. Эти комплексы служат сигналом того, где должна начаться репликация ДНК. Они удаляются в S-фазе до начала репликации, поэтому репликация ДНК не происходит более одного раза.

Помимо репликации ДНК, рост клеток продолжается в S-фазе, а белки и ферменты, необходимые для синтеза ДНК, продолжают вырабатываться.

Синтез ДНК

Молекула ДНК имеет форму двойной спирали. Во время S-фазы фермент, называемый геликазой, разматывает нить ДНК так же, как если бы вы расстегивали молнию. Затем две одинарные цепи ДНК можно использовать в качестве матриц для образования двух идентичных двойных цепей ДНК.

Фермент, называемый ДНК-полимеразой, затем связывает нуклеотиды с каждой из одиночных цепей матричной ДНК, используя правило комплементарного спаривания оснований: аденин связывается с тимином, а цитозин связывается с гуанином.Таким образом образуется новая двойная спираль ДНК, идентичная исходной.

Источник изображения: Wikimedia Commons

Рис. 3. Синтез ДНК, происходящий во время S-фазы.

После того, как вся ДНК была распакована и синтезирована в две новые цепи ДНК, клетка переходит из этой фазы в фазу митоза {G} _ {1}, или профазу I мейоза.

Почему важна фаза S Синтез ДНК

должен происходить быстро, так как непарные пары оснований цепи ДНК во время репликации уязвимы для вредных мутагенов, которые могут привести к генетическим аномалиям, заболеванию клеток или даже гибели клеток.Эта фаза строго регулируется из-за ее важности для сохранения генетического материала. Если есть какое-либо повреждение ДНК в клетке, его можно идентифицировать и исправить в S-фазе.

Помимо репликации ДНК, многочисленные средства контроля, задействованные в обеспечении бесперебойной работы шоу, имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы клетка не тратила больше времени, чем необходимо на этой фазе. Любые задержки могут иметь каскадный эффект на скорость роста, замену клеток, и это может иметь неблагоприятные последствия для организма в целом.

Обзор биологии

Клеточный цикл - это процесс от момента образования клетки путем деления до момента, когда она делится на дочерние клетки. Это включает митоз или мейоз и интерфазу. В митотическом цикле интерфаза разделяется на первую фазу разрыва ({G} _ {1}), фазу синтеза (S) и вторую фазу разрыва ({G} _ {2}). Во время {G} _ {1} и {G} _ {2} клетка растет, и синтезируются белки и ферменты. Во время фазы S ДНК синтезируется в процессе репликации ДНК.В мейотическом цикле интерфаза разделяется на интерфазу I и интерфазу II. Интерфаза I включает в себя фазу промежутка (G) и фазу синтеза (S), тогда как межфазная фаза II включает только фазу промежутка (G).

S-фаза регулируется регуляторными пререпликационными комплексами, которые сигнализируют, где должен начаться синтез ДНК; белок p16 и связанные с ним партнеры, которые препятствуют переходу клетки в S-фазу до тех пор, пока она не станет достаточно большой; и регуляторные пути во время репликации ДНК. Ошибки на этой фазе могут привести к генетическим аномалиям, болезням или гибели клеток (незапланированная гибель клеток, не путать с апоптозом).S-фаза также важна для обнаружения и коррекции повреждений ДНК.

Ищете практику по биологии?

Ознакомьтесь с другими нашими статьями по биологии.

Вы также можете найти тысячи практических вопросов на Albert.io. Albert.io позволяет настроить процесс обучения так, чтобы он ориентировался на практику там, где вам больше всего нужна помощь. Мы зададим вам сложные практические вопросы, которые помогут вам достичь мастерства в биологии.

Начните практиковать здесь .

Вы преподаватель или администратор, заинтересованный в улучшении успеваемости студентов-биологов?

Узнайте больше о наших школьных лицензиях здесь, .

Происходит ли репликация ДНК во время интеркинеза?

Что такое рентгеновские лучи? - Определение и использование

В этом уроке описываются рентгеновские лучи и их множество применений, от изучения сломанных костей до анализа горных пород на Марсе.Узнайте, как рентгеновские лучи являются частью более широкого электромагнитного спектра, который варьируется от радиоволн до мощных гамма-лучей.

Органеллы: внутренние компоненты клетки

Органеллы клетки очень похожи на органы вашего тела.На самом деле слово органелла означает маленький орган. Узнайте о важных органеллах человеческой клетки, таких как ядро, эндоплазматический ретикулум, митохондрии, лизосомы и тельца Гольджи.

Что такое митоз? - Определение, этапы и функции

Каждый день клетки вашего тела делятся с помощью процесса, называемого митозом.Это позволяет выращивать и заменять поврежденные или изношенные клетки. Узнайте о стадиях митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Базовая генетика: геном и хромосомы

Геномы - это ДНК клетки, а ДНК организована в хромосомы.Узнайте об основах генетики, таких как геномы и хромосомы, гаметы, гомологичные хромосомы и диплоидные комплементы.

На этом уроке мы узнаем, что такое ДНК, каковы ее характеристики и функции, даже где она находится и какую информацию содержит.Мы также узнаем, как создается двойная спираль. Узнать больше.

Цветущие растения: размножение и оплодотворение

Некоторые растения используют цветы для размножения.Цветы содержат все части, необходимые для процесса размножения. В этом уроке объясняется, как все эти части используются для создания следующего поколения цветущих растений.

Что такое хромосомы? - Определение, функция, типы и структура

В этом уроке вы узнаете, почему приматы выглядят такими человечными, а также узнаете о различных типах хромосом и о том, как они работают.У вас также будет возможность увидеть, как выглядит хромосома, и узнать, сколько генов найдено в организме человека.

Отделение клеток - Митоз и мейоз: Биологическая лаборатория

Организмы используют деление клеток для репликации, роста и, в случае процесса, называемого мейозом, для создания гамет для размножения.Эта лаборатория исследует процессы митоза и мейоза с помощью физического и математического моделирования.

Структура гена | Из чего состоят гены?

Что такое ген? Посмотрите на структуру гена и поймите, из чего состоят гены.Узнайте об описании гена, частях гена и анатомии гена.

Клеточное дыхание: передача энергии в клетках

Клеточное дыхание - важный процесс, который позволяет всем живым организмам преобразовывать органические соединения в энергию.Узнайте о клеточном дыхании и поймите роль аденозинтрифосфата, аденозиндифосфата и кислорода в передаче энергии в клетках.

Законы силы и движения Ньютона

Законы движения Ньютона объясняют, почему мы наблюдаем движение, которое мы совершаем в окружающем нас мире - они объясняют, как действуют силы.В этом уроке мы рассмотрим каждый из законов Ньютона один за другим.

Эксперимент Томаса Ханта Моргана с плодовой мушкой

В 1910 году американский ученый Томас Хант Морган провел эксперимент с группой мух, который изменил наше понимание генетики.В этом уроке мы рассмотрим знаменитый эксперимент Моргана и узнаем, как он определил современную генетику.

Белки I: структура и функции

Белки можно определить как молекулы, состоящие из аминокислот и пептидных связей.Узнайте о структуре и функциях белков на примере кератина.

Спецификация: определение, примеры и роль в эволюции

Можете ли вы поверить, что на Земле было идентифицировано более двух миллионов видов? Вы когда-нибудь задумывались, сколько видов образовалось на Земле? Узнайте больше о том, как формируются новые виды, и проверьте свои знания с помощью викторины.

Первый закон Менделя и его применение

Генетика - увлекательный и запутанный мир.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *