Деление клеток. Митоз. Мейоз. Гаметогенез



жүктеу 103.82 Kb.
Дата21.06.2016
өлшемі103.82 Kb.
Деление клеток. Митоз. Мейоз. Гаметогенез
Основные понятия:

жизненный цикл клетки, интерфаза, митоз, амитоз, прямое бинарное деление, мейоз, развитие половых клеток, гаметогенез, сперматогенез, овогенез
Период с момента возникновения клетки до следующего деления или гибели называется жизненным циклом клетки. Часть жизненного цикла клетки от ее возникновения до начала деления называется интерфазой.

Во время интерфазы происходит подготовка клетки к делению: удвоение ДНК, синтезируются РНК и белки, увеличивается число митохондрий, пластид, рибосом и поверхность шероховатой эндоплазматической сети. В этот период синтезируются белки микротрубочек, из которых будет формироваться веретено деления во время митоза, запасается энергия. На процесс репликации ДНК затрачивается энергия АТФ. Совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению и в период деления называется митотическим циклом (от названия основного типа деления -митоза).



Деление клетки. После того как в клетке завершаются биохимические процессы подготовки к делению, начинается таинственный и до конца не изученный процесс. В настоящее время известно несколько способов деления клетки: митоз, прямое бинарное деление, амитоз и мейоз. Деление клеток – основа процесса размножения.

Митоз – основной способ деления эукариотических клеток. В исходной материнской клетке количество хромосом (n) и ДНК (с) = 2n2c, в интерфазе, после удвоения ДНК, набор = 2n4c. Различают четыре фазы митоза:

Фазы митоза


Процессы, происходящие в клетке

Количество хромосом (n) и ДНК (с) в клетке

Профаза





Хромосомы скручиваются, спирализуются, становятся видимыми;

две центриоли расходятся к полюсам клетки;

формируется веретено деления;

исчезает ядрышко, разрушается ядерная оболочка.


2n4c


Метафаза

Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в центромерных участках;

хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки;

нити веретена деления прикрепляются к каждой хромосоме в области центромера.

2n4c


Анафаза


Хроматиды, удвоенные в интерфазе, становятся самостоятельными хромосомами и расходятся к полюсам клетки.

4n4c


Телофаза

Хромосомы, собравшиеся у полюсов клетки, раскручиваются, деспирализуются;

формируется ядерная мембрана, образуется ядро;

происходит деление цитоплазмы;

органоиды распределяются между двумя клетками;

две клетки отделяются друг от друга.

2n2c


В результате митоза из одной клетки возникают две дочерние с тем же набором хромосом.

Биологическое значение митоза заключается в следующем: при делении материнской клетки происходит удвоение генетического материала и его распределение между дочерними клетками. Благодаря равномерному разделению реплицированных хромосом между дочерними клетками обеспечивается образование генетически равноценных клеток и сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений. Таким образом, из одной исходной (материнской) клетки образуется две новые – дочерние клетки с диплоидным набором хромосом 2n. Митоз поддерживает постоянное число хромосом в клетках следующего поколения, дочерние клетки получают точно такую же генетическую информацию, которая находилась в ядре материнской клетки. Это обеспечивает такие важные моменты жизнедеятельности, как эмбриональное развитие и рост организмов, восстановление органов и тканей после повреждения. Митотическое деление клеток является цитологической основой бесполого размножения организмов.

Бактериальные клетки содержат только одну кольцевую молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки ДНК удваивается и образуются две идентичные молекулы ДНК, каждая из которых также прикреплена к клеточной мембране. При делении клетки мембрана врастает между двумя молекулами ДНК так, что в конечном итоге в каждой дочерней клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК. Такой процесс получил название прямого бинарного деления.

Амитоз или прямое деление, — это деление интерфазного ядра путем перетяжки. При амитозе веретено деления не образуется и хромосомы в световом микроскопе неразличимы. Такое деление встречается у одноклеточных организмов (например, так делятся большие ядра инфузорий), при различных патологических процессах, таких как злокачественный рост, воспаление и т. п. Амитоз можно наблюдать в тканях растущего клубня картофеля, эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков листьев. У животных и человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза. Амитоз в отличие от митоза является самым экономичным способом деления, так как энергетические затраты при этом весьма незначительны.

Мейоз (греч. meiosis -— уменьшение) — это способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния (2л) в гаплоидное (п). Мейоз проходит два сменяющих друг друга деления, каждое деление имеет фазы подобно митозу - это профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Перед первым делениеминтерфаза: происходит репликация (удвоение) ДНК.

Фазы мейоза

Первое мейотическое деление – мейоз I

Фазы

Характеристика

Профаза I


Гомологичные хромосомы присоединяются друг к другу, переплетаются, происходит перекрест хромосомконьюгация.

Коньюгирующие хромосомы могут обмениваться участками - кроссинговер.

Формируется веретено деления.


Метафаза I

В плоскости экватора располагаются гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид. Нити веретена деления соединены с центромерами хромосом.

Анафаза I

Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, перемещаются к полюсам клетки

Телофаза I

Хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка, цитоплазма делится.

Образуются две дочерние диплоидные клетки с набором хромосом 2n



Второе мейотическое деление – мейоз II

Фазы

Характеристика

Профаза II

Хромосомы укорачиваются и утолщаются, образуется веретено деления, ядерная оболочка разрушается

Метафаза II

Хромосомы располагаются по экватору, к центромерам прикрепляются микротрубочки веретена деления

Анафаза II

Хроматиды расходятся к полюсам клетки, становятся самостоятельными хромосомами

Телофаза II

Хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка, цитоплазма делится.

Образуются гаплоидные клетки с набором хромосом - n.



Из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных


Биологическая сущность мейоза состоит в формировании половых клеток с уменьшенным, гаплоидным, набором хромосом. Редукционное деление является механизмом, 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 важное значение мейоза заключается в обеспечении чрезвычайного разнообразия генетического состава гамет в результате кроссинговера - возникают новые комбинации генов, и различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их расхождении в анафазе I. Это обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организмов.



Сравнение митоза и мейоза

Сходство и различие

Митоз

Мейоз

Сходство

Имеют одинаковые фазы деления;

перед митозом и первым делением мейоза в подготовительный период – интерфазу, происходит удвоение ДНК



Различие

Одно деление

Два деления, сменяющих друг друга

В метафазе по экватору выстраиваются удвоенные хромосомы

В метафазе по экватору выстраиваются гомологичные хромосомы

Не происходит коньюгации хромосом и кроссинговера

Происходит коньюгация гомологичных хромосом и кроссинговер

Не происходит рекомбинация генетического материала

Происходит рекомбинация генетического материала

Между делениями происходит удвоение ДНК во время интерфазы

Между 1-м и 2-м делением нет интерфазы, не происходит удвоения ДНК

Образуются 2 дочерние клетки с диплоидным набором хромосом (2n)

Образуются 4 сперматозоида (у мужских особей ) и 1 яйцеклетка + 3 клетки – направительные тельца (у женских особей); набор хромосом в половых клетках – гаплоидный (n)

Мейоз лежит в основе гаметогенеза – процесса образования половых клеток (гамет) у животных и спорогенеза – процесса образования спор у растений и грибов.



Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток (сперматозоидов). Овогенез - процесс образования женских половых клеток (яйцеклеток). У мужских особей все 4 гаплоидные клетки превращаются в сперматозоиды, а у женских особей образуется одна яйцеклетка – полноценная и жизнеспособная и три дочерние клетки превращаются в направительные тельца. Овогенез начинается в эмбриональном периоде, после рождения наступает перерыв, который заканчивается при половом созревании. Сперматогенез начинается только при половом созревании и продолжается до конца жизни человека, в то время, как овогенез заканчивается в определенном возрасте.
Фазы гаметогенеза


Фазы гаметогенеза

Сперматогенез

Овогенез

Размножение

Первичные половые клетки – сперматогонии интенсивно делятся путем митоза, количество клеток увеличивается

Первичные половые клетки – овогонии интенсивно делятся путем митоза, количество клеток увеличивается

Рост

Размеры клеток увеличиваются, формируются сперматоциты I порядка

Размеры клеток увеличиваются, в них накапливаются желток, жир, формируются овоциты I порядка

Созревание

Сперматоцит I порядка вступает в мейотическое деление, после первого деления формируются сперматоциты II порядка, а после второго деления мейоза образуются сперматиды

Овоцит I порядка вступает в мейотическое деление, после первого деления формируются крупная клетка – овоцит II порядка и маленькая клетка – первое направительное тельце. В результате второго деления мейоза образуются одна крупная клетка – овотида, которая и формирует яйцо, и три маленьких – направительные тельца.

Если оплодотворения не происходит, то овотида погибает и выводится из организма



Формирование

Сперматиды превращаются в сперматозоиды: приобретают свойственные им морфологию и подвижность

Период формирования практически отсутствует.

И так, краткая характеристика гаметогенеза:

1.

Стадии гаметогенеза

Характеристика

1 – период размножения

Первичные половые клетки имеют диплоидный набор хромосом (2n);

делятся путем митоза;

♂ - сперматозоиды образуются практически всю жизнь;

♀ - яйцеклетки формируются в эмбриональный период, далее они сохраняются в состоянии покоя



2 – период роста

Половые клетки не делятся, а только растут:

♂ - сперматозоиды растут незначительно;

♀ - яйцеклетки увеличиваются во много раз.

Набор хромосом = 2n



3 – период созревания

Каждая гамета делится на четыре новые клетки – мейоз.

Набор хромосом - n



2.




ПОЛОВАЯ ЖЕЛЕЗА




ГАМЕТОГЕНЕЗ: ОВОГЕНЕЗ И СПЕРМАТОГЕНЕЗ

Период размножения



Период роста



Период созревания

Деление первичных диплоидных (2n) клеток путем митоза

Увеличение размеров незначительное у сперматозоидов и во много раз яйцеклеток,

клетки диплоидные (2n)



Каждая клетка делится путем мейоза,

клетки гаплоидные (n)


Число и размер половых клеток у разных животных и растений различны, но наблюдается следующая закономерность: чем меньше вероятность встречи яйцеклетки и сперматозоида, тем больше число половых клеток образуется в организме.


Сравнительная характеристика половых клеток


Признаки

Женские половые клетки (яйцеклетки)

Мужские половые клетки (сперматозоиды)

Морфологические особенности

Неподвижные, имеют большие размеры, содержат много питательных веществ – желток и белки

Подвижные, имеют небольшие размеры, как правило, состоят из головки, шейки и хвоста; в головке расположено ядро клетки, в шейке – комплекс Гольджи, а у основания хвоста сосредоточены митохондрии, хвост образован микротрубочками

Место формирования

Яичники – женские половые железы

Семенники – мужские половые железы

Различия в процессе формирования

Из одной овогонии образуется 1 яйцеклетка + 3 клетки – направительные тельца

Из одной сперматогонии образуется 4 сперматозоида








©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет