Деление клетки мейоз и митоз: Митоз и мейоз – кратко и понятно об отличиях

Содержание

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.

Деление клетки. Отличие митоза и мейоза — NeoBionika.ru

 

Цель — сформировать у обучающихся знания о хромосомах, их индивидуальности, видовом постоянстве, гаплоидном и диплоидном наборах, о закономерностях митоза и мейоза, биологической сущности этих процессов.

 

Занятие можно начать с восстановления знаний учащихся о генетических закономерностях, гипотезе чистоты наследственности. Затем предложить вспомнить строение гамет, подтверждающее дискретный характер вещества клетки, обратить внимание на хромосомы. Педагог рассказывает об их химическом составе, морфологии, диплоидном наборе в клетках тела, видовом постоянстве, о громадном числе клеток, входящих в состав тела человека, и одинаковом наборе — 46 хромосом в каждой клетке. Более того, в клетках тела отдаленных предков, современников, их потомков число хромосом не изменяется, остается равным 46.

Перед учащимися ставится проблема: как обеспечивается постоянство числа хромосом в многочисленных клетках, в поколениях?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, надо изучить процесс деления, в результате которого происходит распределение хромосом между клетками. Для избежания излишней нагрузки на память учащихся можно предложить составить таблицу и сделать краткие записи о фазах митоза и мейоза, сравнить их между собой. При составлении таблицы учащиеся рассматривают рисунки митоза, пользуются пояснениями педагога.

 

Учащиеся делают вывод: деление клетки — сложный процесс, в результате которого из одной материнской клетки возникают две дочерние, в которых наборы хромосом такие же, как и в материнской клетке.

Педагог обращает внимание учащихся на сложный процесс деления клетки, который возник в процессе эволюции и обеспечивает точное воспроизведение хромосом, их равномерное распределение между дочерними клетками. Благодаря этому процессу каждая клетка тела   содержит постоянное число хромосом, соответствующее материнской клетке.

Затем обучающиеся рассматривают микропрепараты, определяют и описывают фазы митоза, на этом же или следующем занятии изучают мейоз. Для облегчения изучения мейоза целесообразно составить таблицу, в которую выписывают наиболее характерные для каждой фазы события.

Для закрепления знаний можно предложить учащимся сравнить митоз с мейозом и сделать выводы.

Фазы мейоза

Деспирализация хро­мосом. Удвоение ДНК, синтез белка, образова­ние хроматид 

Конъюгация гомоло­гичных хромосом, со­стоящих из двух хро­матид  

Образование эквато­риальной пластинки 

Расхождение гомоло­гичных хромосом к про­тивоположным полюсам 

Возникновение двух клеток с одинарным на­бором хромосом. Хро­мосомы не деспирализуются 

Как правило, не бывает или очень непродолжитель­ная. Деспирализации нет, синтез ДНК и белка не идет, хроматиды не обра­зуются 

Хромосомы состоят из двух хроматид, спирализованы, ядерной оболочки, нет. Набор гаплоидный 

Удвоение центромер, рас­хождение хроматид — обра­зование дочерних хромосом 

Расхождение хромосом к противоположным полюсам 

Деспирализация хромо­сом, образование ядерной оболочки, а затем клеток 

Таким образом, ознакомление учащихся с процессом деления клетки, образования гамет позволяет им убедиться в том, что благодаря митозу достигается постоянство числа хромосом в клетках тела, а благодаря мейозу в гаметах оказывается всего лишь половинный, гаплоидный набор хромосом. Знание гибридологического метода позволяет обучающимся сделать вывод о восстановлении диплоидного набора хромосом в зиготе при оплодотворении.

Онлайн урок: Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Мейоз. Фазы митоза и мейоза по предмету Биология 9 класс

Хромосомы- это структуры, в которых сосредоточена большая часть наследственной информации.

Они располагаются в ядре эукариотической клетки, состоят из молекулы ДНК, которая связана с белками-гистонами.

Хромосомы состоят из 2 сестринских хроматид (удвоенных молекул ДНК), соединенных друг с другом в области первичной перетяжки- центромеров.

Центромера- специализированный участок ДНК, в районе которого в стадии профазы и метафазы деления клетки соединяются две сестринские хроматиды в митозе, а в мейозе гомологичные хромосомы в профазе и метафазе первого деления.

Значение центромеры:

•          центромера играет важную роль при расположении хромосом в виде метафазной пластинки в процессе расхождения дочерних хромосом к полюсам клетки, так как при помощи центромеры каждая хроматида соединяется с нитями веретена деления

•          каждая центромера разделяет хромосому на два плеча

Строение хромосомы:

В жизненном цикле клетки, а конкретно в синтетический период происходит репликация ДНК (удвоение), именно с этого момента каждая хромосома состоит уже не из одной хроматиды, а из двух хроматид.

Хроматида (от греч. chroma — цвет, краска + eidos — вид)- это нить молекулы ДНК, соединенная с белками. Является частью хромосомы от момента ее дупликации до разделения на две дочерние хроматиды в анафазе митоза или анафазе второго деления мейоза.

Типы хромосом (морфологические типы):

•          акроцентрические (центромера расположена близко к концу хромосомы, и одно плечо значительно короче другого)

•          субметацентрические (центромера смещена от середины хромосом, и одно плечо короче другого)

•          метацентрические (центромера расположена в середине хромосомы, и плечи ее равны)

·       телоцентрическая хромосома— хромосома, состоящая только из одного плеча и имеющая центромеру на самом краю; считается, что истинных телоцентрических хромосом не существует, т. к. даже маленькое второе плечо (визуально на хромосомных препаратах не выявляемое), по-видимому, всегда присутствует; часто такой вид хромосом используется в качестве синонима термина «акроцентрическая хромосома»

Гомологичные хромосомы (от греч. «гомос»- одинаковый).

Гомологичные хромосомы— парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и набору генов.

Их гены в соответствующих (идентичных) участках представляют собой аллельные гены.

Аллельные гены— различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом.

Но следует отметить, что гомологичные хромосомы не идентичны друг другу по следующим причинам:

•          хотя гомологичные хромосомы имеют один и тот же набор генов, но этот набор может быть представлен различными формами одного и того же гена.

К примеру, у вас в гомологичных хромосомах есть участок с аллельными генами, которые определяют цвет ваших глаз. От матери в вашу гомологичную хромосому попал ген, отвечающий за карий цвет глаз- доминантный (сильный) признак, а от отца в хромосому попал ген, отвечающий за серый цвет глаз- это рецессивный (слабый) признак. Таким образом, аллельные гены отвечают за один признак- цвет глаз, но этот ген представлен в данном случае различными формами (доминантный и рецессивный, серый и карий).

То есть ген один, а проявление его разное, поэтому мы говорим о гомологии, а не о идентичности.

•          также в результате некоторых мутаций (удвоение хромосом, утраты ее частей и других причин) могут возникать гомологичные хромосомы, различающиеся наборами или расположением генов

Для каждого эукариотического организма характерен свой набор хромосом.

Количество, формы размеры хромосом у каждого организма различны.

К примеру, у человека всего 46 хромосом с 20-25 тыс. активных генов, а у коровы 60 хромосом с 22 тыс. активных генов.

А для проведения анализа и исследования всех хромосом клетки, ученые выделили такое понятие как кариотип.

Такой анализ имеет большое значение в медицинской практике, позволяя диагностировать ряд хромосомных заболеваний, вызванных как грубыми нарушениями кариотипов (нарушение числа хромосом), так и нарушением хромосомной структуры.

Кариотип— совокупность признаков полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида данного организма (индивидуальный кариотип).

В комплекс характеристик кариотипа входят:

•          число хромосом, характерное для данного вида

•          размеры хромосом

•          положение центромеры каждой хромосомы

•          рисунок дифференциального окрашивания хромосом (специальный метод окрашивания, который позволяет по рисунку чередующихся поперечных темных и светлых полос на хромосоме идентифицировать конкретную хромосому или ее участок)

Рассмотрим кариотип человека:

По рисунку мы видим кариотип здорового человека, который включает 22 пары неполовых хромосом (аутосом) и пару половых хромосом (ХХ (женский пол) или ХY (мужской пол).

Хромосомы в кариотипе различаются размерами, формой, положением центромеры, рисунком окрашивания.

Каждая хромосома содержит определенный набор генов (например, в первой хромосоме хранятся гены A, B, C, D, во второй хромосоме — гены K, L, M, N). Каждый ген отвечает за свой признак (один ген отвечает за цвет глаз, другой за структуру волос, третий отвечает за проявление праворукости или леворукости и так далее.

Хромосомы также нумеруют: самая большая хромосома- первая, и далее, чем меньше хромосома, тем больший номер она получает.

На рисунке вы видите, что каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид (не забывайте, что каждая хроматида содержит 1 молекулу ДНК).

Поэтому получается, что хромосома одна, но она содержит 2 молекулы ДНК.

Помимо этого у диплоидного организма имеется двойной набор хромосом.

То есть у каждой хромосомы есть гомологичная ей хромосома, это тоже вы можете разглядеть на рисунке.

У человека имеются 22 пары гомологичных хромосом (плюс пара половых хромосом, которые негомологичны друг другу).

Один набор хромосом человек получает от матери, другой от отца.

Объединение этих наборов происходит при оплодотворении.

Половые клетки, образовавшиеся в результате мейоза, содержат только одну из двух гомологичных хромосом. Такой набор хромосом называется гаплоидный или одинарный (от греч. haploos- одиночный, простой и eidos- вид).

У человека путем мейоза образуются половые клетки (гаметы), каждая из них несет 23 хромосомы, а не 46, как в обычной соматической клетке.

В биологии обычно количество хромосом в клетке обозначается буквой n:

1n или просто одной буквой n- гаплоидный (одинарный) набор хромосом

2 n- диплоидный (двойной) набор хромосом

с— количество ДНК в хромосоме.

Количество хромосом в жизненном цикле разных организмов может быть разным.

У животных хромосомный набор диплоидный, а гаплоидны только гаметы.

Например, у хламидомонады, наоборот, гаплоидный набор хромосом на протяжении всего жизненного цикла, а диплоидна лишь зигота, которая сразу вступает в мейоз.

У некоторых растений наблюдаются сразу две фазы:

•          у мхов преобладает гаметофит — он обладает гаплоидным набором хромосом

•          у папоротников взрослого растения спорофита, наоборот, основная жизненная стадия представлена диплоидным набором хромосом

На спорофите путем митоза образуются клетки спорангия- органы, производящие споры, клетки которого имеют также диплоидный набор хромосом.

Сами споры имеют гаплоидный набор хромосом, благодаря мейозу.

Также у папоротников есть стадия заростка, который прорастает из споры, — значит, и у него гаплоидный набор хромосом.

Жизненные циклы растений вы можете посмотреть в темах «Водоросли. Мхи. Лишайники» и «Плауны. Хвощи. Папоротники».

У семенных растений самостоятельной гаплоидной стадии не существует.

 

Нарушение структуры хромосом.

Нарушение структуры хромосом происходит в результате спонтанных или спровоцированных изменений:

•          генные мутации (изменения на молекулярном уровне)

•          делеции- хромосомная перестройка, при которой происходит потеря участка хромосомы

•          дупликации или удвоение- структурная хромосомная мутация, заключающаяся в удвоении участка хромосомы

•          транслокации- тип хромосомных мутаций, при которых происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому, приводят к развитию лимфом, сарком, лейкемии, шизофрении

•          инверсии- это поворот определенного участка хромосомы на 180°; является следствием двух одновременных разрывов в одной хромосоме

Мейоз — обзор | ScienceDirect Topics

Мейоз

Соматические клетки реплицируются путем митоза, в ходе которого образуются генетически идентичные дочерние клетки. Зародышевые клетки размножаются путем мейоза, при котором генетический материал делится пополам, чтобы обеспечить размножение. Мейоз порождает генетическое разнообразие, обеспечивая более богатый источник материала, на который может воздействовать естественный отбор. Репликация клеток путем митоза представляет собой точную, хорошо организованную последовательность событий, включающую удвоение генетического материала (хромосом), разрушение ядерной оболочки и равное деление хромосом и цитоплазмы на дочерние клетки. Существенное различие между митотической и мейотической репликацией состоит в том, что за одной стадией удвоения ДНК следует только одно клеточное деление в митозе, но два клеточных деления в мейозе (четыре дочерних клетки). Следовательно, дочерние клетки содержат только половину хромосомного содержимого родительских клеток. Таким образом, диплоидная (2 n ) родительская клетка становится гаплоидной (n) гаметой. Другие основные различия между митозом и мейозом показаны в табл. 64.2. Исследования показали, что малые молекулы РНК (малые РНК), включая малые интерферирующие РНК (миРНК), микроРНК (миРНК) и piwi-взаимодействующие РНК (пиРНК), являются важными регуляторами экспрессии генов зародышевых клеток на посттранскрипционном или трансляционном уровне. (Он и др., 2009; Толия и Джошуа-Тор, 2007).

Сперматогенез начинается с митотического деления сперматогоний типа В с образованием первичных сперматоцитов в адлюминальном компартменте. Первичные сперматоциты являются первыми зародышевыми клетками, которые подвергаются мейозу (Kerr and de Kretser, 1981). В этом процессе за мейотическим делением следует типичное митотическое редукционное деление, в результате которого образуются дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом. Кроме того, вследствие хромосомной рекомбинации каждая дочерняя клетка содержит различную генетическую информацию.Образовавшаяся клетка — сперматида Са (см. рис. 64.11).

Хромосомная рекомбинация, определяющая черта мейоза млекопитающих, гарантирует, что гаплоидные гаметы генетически отличаются от своих взрослых предшественников, и является реальным двигателем генетического разнообразия и эволюции. В профазе мейоза происходит образование синаптонемного комплекса со спариванием гомологичных (материнских и отцовских) хромосом, физическое взаимодействие и обмен ДНК через реципрокные сайты кроссинговера (хиазмы) между гомологами.Недавние исследования показали, что дефекты точности рекомбинации в мужских половых клетках человека могут вызывать азооспермию и мужское бесплодие (Walsh et al., 2009). В одном исследовании 10% мужчин с необструктивной азооспермией имели значительные дефекты рекомбинации по сравнению с мужчинами с нормальным сперматогенезом (Gonsalves et al., 2004). Кроме того, среди мужчин с задержкой созревания при биопсии яичка ошибочная рекомбинация наблюдалась примерно в половине случаев, что свидетельствует о том, что ошибочная рекомбинация связана с плохой выработкой спермы (Gonsalves et al., 2004). Изменения в рекомбинации также имеют значение для анеуплоидии сперматозоидов, потому что изменения в положении кроссинговера являются факторами риска хромосомного нерасхождения. Действительно, данные свидетельствуют о том, что корреляция неправильной рекомбинации и анеуплоидии сперматозоидов у мужчин с азооспермией достаточно сильна, чтобы объяснить более высокую частоту хромосомных аномалий у потомства, зачатого с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов (ИКСИ) (Sun et al. ., 2008).

Мейоз

Мейоз
Назначение : Мейоз — особый вариант клеточного деления, происходящий только в семенниках и яичниках; органы, производящие мужские и женские репродуктивные клетки; сперматозоиды и яйцеклетки.Почему это другое? Обычные клетки тела имеют полный набор хромосом. Если бы клетки тела мамы и папы слились и образовали ребенка, в оплодотворенной яйцеклетке было бы вдвое больше хромосом, чем должно. Мейоз иногда называют «редукционным делением», потому что он уменьшает количество хромосом до половины нормального числа, так что, когда происходит слияние сперматозоида и яйцеклетки, у ребенка будет правильное число. Поэтому целью мейоза является производство гамет, сперматозоидов и яйцеклеток с половиной генетического набора родительских клеток.На приведенных ниже рисунках розовый цвет представляет собой генетический вклад мамы, а синий — генетический вклад папы. В этом примере диплоидная клетка тела содержит 2n = 4 хромосомы, 2 от мамы и две от папы. У людей 2n = 46 и n = 23.

Мейоз I


Мейоз II

Мейоз I

Интерфаза I : Идентична интерфазе митоза.

Профаза I : Идентична профазе митоза.

Метафаза I : Вместо того, чтобы все хромосомы спариваются вдоль средней линии клетки, как при митозе, гомологичные пары хромосом выстраиваются рядом друг с другом. Это называется синапсисом. Гомологичные хромосомы содержат совпадающие аллели, полученные от матери и отца. Это также происходит, когда происходит мейотическая рекомбинация, также известная как «кроссинговер» (см. Ниже). Этот процесс допускает генетическую перетасовку характеристик двух родителей, создавая почти бесконечное разнообразие возможных комбинаций.См. диаграмму крупным планом ниже.

Анафаза I : Вместо расщепления хроматид на центромере гомологичные пары хромосом (теперь перемешанные путем кроссинговера) перемещаются по волокнам веретена деления к противоположным полюсам.

Телофаза I : Клетка сжимается и делится.


Мейоз II

Профаза II : Очевидно, что репликации не произошло.

Метафаза II : Парные хромосомы выстраиваются в линию.

Анафаза II : Хроматиды расщепляются на центромере и мигрируют вдоль волокон веретена деления к противоположным полюсам.

Телофаза II : Клетки пережимаются в центре и снова делятся. Конечным результатом являются четыре клетки, каждая из которых содержит половину генетического материала, обнаруженного в оригинале. У самцов каждая клетка становится сперматозоидом. У самок одна клетка становится яйцеклеткой, а остальные три — полярными тельцами, которые не используются.


Мейотическая рекомбинация (кроссинговер):

У каждого из ваших родителей есть как минимум одна пара аллелей (вариантов гена) для каждого признака (и много пар аллелей для каждого полигенного признака).Вы получили половину парных генов мамы и половину парных генов папы. Но у каждого разнояйцевого близнеца этих родителей получается разная комбинация. Представьте, например, что цвет глаз контролируется одним геном, и у мамы может быть В, аллель карих глаз или b, аллель голубых глаз, а у папы тоже может быть B или b. Это приводит к четырем возможностям: вы можете получить B от мамы и B от папы, или B от мамы и b от папы, или b от мамы и B от папы, или b от мамы и b от папы.Каждый сперматозоид и яйцеклетка получат либо B, либо b от мамы и либо B, либо b от папы. Это подбрасывание монеты. Но это происходит независимо для каждой черты, поэтому то, что у вас карие глаза вашего отца, не означает, что вы также получите его светлые волосы. Каждый брат или сестра на 50 % состоит из мамы и на 50 % из папы, но какие 50 % каждого из братьев и сестер могут различаться. Этот процесс перестановки известен как рекомбинация или «кроссинговер» и происходит, когда пары хромосом выстраиваются в линию в метафазе I.



В метафазе I выстраиваются гомологичные пары хромосом.

Гомологичные хромосомы могут обмениваться частями в процессе, называемом «кроссинговер».

Деление клеток: митоз и мейоз [Видео]

Привет и добро пожаловать в это видео о репликации клеток , также известной как митоз или мейоз.

Начнем с митоза.

Митоз

Основными событиями, происходящими во время митоза, являются интерфаза (клетка готовится к делению путем репликации своего генетического и цитоплазматического материала).Интерфазу можно разделить на G1, S и G2.

Затем идет профаза (хроматин утолщается в хромосомы и ядерная оболочка начинает распадаться). Пары центриолей перемещаются к противоположным сторонам клетки, и начинают формироваться нити веретена деления. Митотическое веретено, образованное частями цитоскелета, перемещает хромосомы внутри клетки.

Метафаза (веретено деления перемещается к центру клетки, и пары хромосом выстраиваются вдоль центра структуры веретена).Затем идет анафаза (пары хромосом, называемые сестрами, начинают расходиться и могут искривляться). Когда они разделены, их называют дочерними хромосомами. В клеточной мембране начинают появляться бороздки.

Затем следует телофаза (веретено деления распадается, ядерные мембраны восстанавливаются, а хромосомы вновь превращаются в хроматин). В клетках животных происходит ущемление мембраны. В растительных клетках начинает формироваться новая клеточная стенка.

Затем идет цитокинез .Это физическое разделение клетки, включая цитоплазму, на две клетки. Некоторые считают, что это происходит после телофазы. Другие говорят, что это происходит из анафазы, когда клетка начинает борозды проходить через телофазу, когда клетка фактически разделяется на две части.

Теперь поговорим о мейозе.

Мейоз

Мейоз имеет те же фазы, что и митоз, но они происходят дважды.

Кроме того, во время некоторых фаз мейоза происходят события, отличные от митоза. События, которые происходят во время первой фазы мейоза, представляют собой интерфазу (I), профазу (I), метафазу (I), анафазу (I), телофазу (I) и цитокинез (I).Во время этой первой фазы мейоза хромосомы пересекаются, происходит обмен генетическим материалом и образуются тетрады из четырех хроматид.

Ядерная мембрана растворяется, гомологичные пары хроматид расходятся и расходятся к разным полюсам. В этот момент произошло одно клеточное деление, в результате которого образовались две клетки. Каждая клетка проходит второе клеточное деление, состоящее из профазы (II), метафазы (II), анафазы (II), телофазы (II) и цитокинеза (II).

В результате получаются четыре дочерние клетки, каждая из которых имеет разные наборы из хромосом .Дочерние клетки гаплоидны, что означает, что они содержат половину генетического материала родительской клетки. Вторая фаза мейоза похожа на процесс митоза, но мейоз способствует большему генетическому разнообразию.

Спасибо за просмотр видео о делении клеток! Для получения дополнительной информации нажмите здесь .

ВИКТОРИНА — Клеточный цикл

ВИКТОРИНА — Клеточный цикл БИОЛ 101 — Викторина 13 — Клеточный цикл
1. __________ встречаются только в гонадах для образования гамет.
Митоз
Мейоз
Митоз и мейоз
спорогония
шизогония
2. Для чего из нижеперечисленного не используется митоз?
Заживление (раны) у многоклеточных организмов
Бесполое размножение у одноклеточных организмов
Развитие (например, ребенок в утробе матери)
Производство гамет
Все вышеперечисленное использует митоз 3. На какой стадии митоза происходит расщепление центромер?
профаза
Интерфаза
Анафаза
телофаза
Стадия синтеза 4.На какой стадии митоза обычно происходит цитокинез у животных?
профаза
Метафаза
Анафаза
телофаза
Интерфаза 5. Каков правильный порядок стадий митоза?
1-метафаза 2-телофаза 3-анафаза 4-профаза
4,1,2,3
2,3,1,4
1,2,3,4
1,3,2,4
4,1,3,2 6. На какой стадии мейоза сестринские хроматиды начинают двигаться к полюсам?
Профаза I
Телофаза I
Анафаза II
Анафаза I
Телофаза II 7.В какой стадии мейоза тетрады выстраиваются по экватору?
Метафаза I
Телофаза I
Метафаза II
Анафаза II
Анафаза I 8. И в митозе, и в мейозе сестринские хроматиды разделяются во время анафазы, но есть _____ гаплоидные дочерние ядра, образованные мейозом, по сравнению с ______ диплоидными ядрами при митозе.
6,3,
4,2
2,4
3,6
9,1 9. На какой стадии митоза начинает исчезать ядерная оболочка?
Метафаза I
Телофаза I
Анафаза II
Профаза I
Метафаза II 10.Когда _______________ происходит между несестринскими хроматидами, генетический обмен между хромосомами обеспечивает новую комбинацию генов, которые отличаются от родительских.
цитокинез
пересекая
митоз
клеточное деление
расщепление центромер

Митоз и мейоз: в чем разница?

Знаете ли вы, что прямо сейчас внутри вашего тела некоторые из ваших клеток делают копии самих себя? Не беспокойтесь — это нормально. Ваши клетки должны создавать копии самих себя, чтобы они могли заменить старые, мертвые клетки.Это круг жизни, Симба.

Соматические клетки, то есть клетки вашего тела, не являющиеся половыми, делают это с помощью процесса, называемого митозом. Новые половые клетки, или гаметы, производятся с помощью другого процесса, называемого мейозом. Сегодня мы поговорим об обоих из них. Насколько они разные? Чем они похожи? Продолжайте читать, и вы узнаете!

 

Клеточный цикл и митоз: вы сами себе армия клонов

Как и мы, многоклеточные организмы, клетки имеют свой жизненный цикл.

Клеточный цикл. Изображение из A&P 6.

Большую часть времени клетка проводит в интерфазе, самой большой части диаграммы выше. Но в жизни большинства клеток наступает момент, когда им приходится размножаться. В фазе S клетка готовится к этому, создавая копии всей своей ДНК. (Подробнее о репликации можно прочитать здесь.) Затем в G 2 клетка продолжает расти и готовиться к митозу. Мы сохраним G 1 на потом.

Различают четыре фазы митоза: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.Я уверен, что существует множество мнемонических приемов для их запоминания, но тот, которому научил меня мой учитель естествознания в седьмом классе, я помню до сих пор: «Пол встречает Энн сегодня вечером». Не стесняйтесь использовать что-то более захватывающее, например, «Ядовитые грибы не вкусные».

Во всяком случае, во время профазы ДНК, которая плавает в ядре клетки, как комок крошечных спагетти, начинает конденсироваться, скручиваясь сверхплотно. Помните, что у каждой из ваших 46 хромосом (то есть отдельных цепочек ДНК) есть «двойник», потому что ДНК клетки скопировала себя обратно в S-фазе.Вместе каждая хромосома и ее двойник образуют хромосому, состоящую из двух сестринских хроматид, соединенных центромерой. (Это то, что мы обычно представляем себе, когда думаем о хромосоме.)

Во время профазы также происходит еще несколько вещей: ядерная оболочка, отделяющая ядро ​​от остальной части клетки, растворяется, ядрышко исчезает, и структуры, называемые центросомами, мигрируют к каждому концу клетки. Центриоли внутри центросом прорастают волокнами веретена (микротрубочки) по мере их продвижения.При этом некоторые волокна веретена захватываются центросомами.

После этого наступает время метафазы. Во время метафазы хромосомы выстраиваются в середине клетки, а микротрубочки образуют полное митотическое веретено поперек клетки.

В анафазе хромосомы в центре клетки расходятся в своих центромерах, и одна сестринская хроматида от каждой оказывается на каждом конце клетки.

Телофаза — это заключительная фаза митоза, когда происходит официальное деление одной клетки на две.Сначала хромосомы релаксируют обратно в хроматин, и вокруг каждого хроматинового шарика формируется ядерная оболочка, превращающая его в совершенно новое ядро. В каждом из этих новых ядер также во время телофазы появляется ядрышко, а митотическое веретено, отслужив свое, разбирается.

Наконец, центр клетки сжимается внутрь, и два ядра удаляются друг от друга, разделяя исходную родительскую клетку на две дочерние клетки. Каждая из этих дочерних клеток представляет собой диплоидную клетку с 46 хромосомами (теперь только с одной хроматидой в каждой), точно так же, как родительская клетка и все другие соматические клетки в организме человека. Они также генетически идентичны друг другу, так что да, технически они клоны, но это хорошо для соматических клеток.

Дочерние клетки теперь находятся в G1, во время которого они растут, синтезируют белки и строят органеллы. После этого они могут либо войти в G0, нерепликативную фазу, либо перейти в фазу S и подготовиться к размножению. Они так быстро растут, не так ли?

 

Мейоз: вдвое меньше хромосом, вдвое больше удовольствия

Мейоз во многом похож на митоз, но есть пара важных отличий.Прежде всего, хотя мейоз начинается с диплоидной клетки (первичный ооцит или первичный сперматоцит), его конечным продуктом являются 4 гаплоидные дочерние клетки, каждая из которых имеет 23 хромосомы. Вместо того, чтобы быть клонами исходной клетки, каждая из этих дочерних клеток генетически уникальна по сравнению с родительской и другими дочерними клетками.

Мейоз состоит из двух раундов деления: мейоза I и мейоза II. Каждый раунд имеет профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Мейоз против митоза.Изображение из A&P 6.

Профаза I, на мой взгляд, самая холодная фаза мейоза. 46 хромосом в диплоидных клетках вашего тела организованы в 23 гомологичные пары. Одна хромосома в каждой из этих пар принадлежит вашей маме, а другая – папе. Профаза митоза и профаза I мейоза начинаются с удвоения этого генетического материала, то есть каждая из 46 хромосом имеет две сестринские хроматиды.

Гомологические пары хромосом находят и выстраиваются рядом друг с другом, а затем происходит нечто удивительное: рекомбинация.Рекомбинация (она же «кроссинговер») — это процесс, который делает профазу I такой особенной. По сути, это перебор генетического материала, который вносит некоторые изменения в конечные дочерние клетки. Рекомбинация — одна из отличительных черт полового размножения, помогающая эволюции путем изменения вещей на генетическом уровне.

Давайте рассмотрим одну гомологичную пару в качестве примера того, как работает рекомбинация.

У вас есть две хромосомы в гомологичной паре — одна от мамы и одна от папы — и в начале профазы I каждая из них имеет две хроматиды. Вместе две хромосомы образуют тетраду, названную так потому, что в ней всего четыре хроматиды. Внутри тетрады хроматиды материнской и отцовской хромосом меняют местами гомологичные участки ДНК друг с другом. (Я никогда не забуду, как мой школьный учитель биологии изобразил этот процесс причудливым танцем с размахиванием руками.)

Забавный факт! В половых хромосомах биологически мужских особей (XY) кроссинговер может происходить только между определенными участками X- и Y-хромосом.

После профазы I наступает метафаза I, в которой каждая из тетрад выстраивается в центр клетки.Затем, в анафазе I, две хромосомы тетрады отделяются друг от друга, а это означает, что одна хромосома из тетрады оказывается на каждой стороне клетки. Обратите внимание, что хроматиды в каждой хромосоме не отделяются друг от друга, как при митозе.

Телофаза I протекает так же, как и при митозе, в результате чего образуются две дочерние клетки. Однако эти дочерние клетки считаются гаплоидными, поскольку каждая из них имеет только 23 хромосомы (один набор). Другими словами, каждая дочерняя клетка имеет только одну хромосому из каждой гомологичной пары.Однако важно отметить, что каждая из этих 23 хромосом по-прежнему имеет две хроматиды.

Это становится важным, потому что результатом второй половины мейоза являются четыре гаплоидные клетки, в которых каждая хромосома имеет только одну хроматиду.

Мейоз II очень похож на митоз.

В то время как профаза I начинается с дублированного генетического материала, профаза II начинается с результатов телофазы I — 23 хромосом с двумя хроматидами в каждой. Эти хромосомы выстраиваются в центре клетки в метафазе II, а хроматиды отделяются друг от друга в центромере в анафазе II, как и при обычном митозе.Затем телофаза II приводит к четырем гаплоидным дочерним клеткам (по две от каждой из дочерних клеток, полученных в мейозе I), каждая с 23 однохроматидными хромосомами.

Еще один забавный факт, на этот раз о женских гаметах. Хотя технически каждый первичный ооцит производит три или четыре дочерних клетки, только одна из них на самом деле является жизнеспособной яйцеклеткой. Остальные два или три называются полярными тельцами, и их нельзя использовать для зачатия ребенка.

Я только что рассказал вам много информации, поэтому давайте суммируем основные различия между митозом и мейозом в виде диаграммы.

 

Митоз

Мейоз

Начинается с…

Диплоидная соматическая клетка

Диплоидный первичный ооцит или сперматоцит

Фазы

Профаза (хромосомы конденсируются)

Метафаза (выстраивание хромосом)

Анафаза (сестринские хроматиды разделены)

Телофаза (дочерние клетки разделены)

Профаза I (хромосомы конденсируются, образуются тетрады и происходит рекомбинация)

Метафаза I (выстраиваются тетрады)

Анафаза I (гомологичные пары разделены)

Телофаза I (дочерние клетки разделены)

Профаза II (хромосомы конденсируются)

Метафаза II (выстраивание хромосом)

Анафаза II (сестринские хроматиды разделены)

Телофаза II (дочерние клетки разделены)

Конечный продукт

Две диплоидные соматические клетки, генетически идентичные друг другу и родительской клетке.

Четыре гаплоидные гаметы, генетически отличные друг от друга и от первичного ооцита или сперматоцита.


И это митоз и мейоз в двух словах! Если вы хотите узнать больше о ячейках, ознакомьтесь с этими соответствующими сообщениями в блоге VB: 

.

У нас также есть бесплатная электронная книга с подробным описанием различных органелл внутри клеток человека!


Обязательно подпишитесь на  Visible Body  Blog, чтобы узнать больше об анатомии!

Вы инструктор? У нас есть отмеченные наградами 3D-продукты и ресурсы для вашего курса анатомии и физиологии! Узнайте больше здесь.

Дополнительные источники: 

Мейотический контроль APC/C: сходства и отличия от митоза | Cell Division

  • Kupiec M, Byers B, Esposito RE, Mitchell AP: Мейоз и спорообразование у Saccharomyces cerevisiae. В Молекулярная и клеточная биология дрожжей Saccharomyces . Под редакцией: Pringle JR, Broach JR, Jones EW. Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк: Cold Spring Harbour Press; 1997: 889–1036.

    Google Scholar

  • Szekvolgyi L, Nicolas A: От мейоза к постмейотическим событиям: гомологичная рекомбинация обязательна, но гибка. Febs J 2010, 277: 571–589. 10.1111/j.1742-4658.2009.07502.x

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Sakuno T, Watanabe Y: Исследования мейоза выявили различную роль когезии в центральной центромерной и перицентромерной областях. Рез. хромосомы 2009, 17: 239–249. 10.1007/s10577-008-9013-y

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Klein F, Mahr P, Galova M, Buonomo SB, Michaelis C, Nairz K, Nasmyth K: Центральная роль когезинов в сплочении сестринских хроматид, формировании осевых элементов и рекомбинации во время мейоза дрожжей. Сотовый 1999, 98: 91–103. 10.1016/S0092-8674(00)80609-1

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Cooper KF, Egeland DE, Mallory MJ, Jarnik M, Strich R: Ama1p является специфичным для мейоза регулятором комплекса/циклосомы, стимулирующего анафазу, у дрожжей. Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97: 14548–14553. 10.1073/pnas.250351297

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • McDonald CM, Cooper KF, Winter E: Направленный Ama1 комплекс, стимулирующий анафазу, регулирует митоген-активируемую протеинкиназу Smk1 во время мейоза в дрожжах. Генетика 2005, 171: 901–911. 10.1534/генетика.105.045567

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Tan GS, Magurno J, Cooper KF: Ama1p-активируемый комплекс, стимулирующий анафазу, регулирует разрушение Cdc20p во время мейоза II. Mol Biol Cell 2011, 22: 315–326. 10.1091/mbc.E10-04-0360

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Smith KN, Penkner A, Ohta K, Klein F, Nicolas A: Циклины B-типа CLB5 и CLB6 контролируют инициацию рекомбинации и образование синаптонемных комплексов в мейозе дрожжей. Curr Biol 2001, 11: 88–97. 10.1016/S0960-9822(01)00026-4

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Mallory MJ, Cooper KF, Strich R: Специфическое для мейоза разрушение репрессора Ume6p с помощью Cdc20-направленного APC/C. Mol Cell 2007, 27: ​​ 951–961. 10.1016/j.molcel.2007.08.019

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Salah SM, Nasmyth K: Разрушение секурина Pds1p происходит в начале анафазы во время обоих мейотических делений дрожжей. Хромосома 2000, 109: 27–34. 10.1007/s004120050409

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Peters JM: SCF и APC: Инь и Ян регулируемого клеточного цикла протеолиза. Curr Opin Cell Biol 1998, 10: 759–768. 10.1016/S0955-0674(98)80119-1

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Harper JW, Burton JL, Solomon MJ: Комплекс, стимулирующий анафазу: он больше не только для митоза. Гены и развитие 2002, 16: 2179–2206. 10.1101/гад.1013102

    Артикул КАС Google Scholar

  • Peters JM: Комплекс/циклосома, стимулирующий анафазу: машина, предназначенная для уничтожения. Nat Rev Mol Cell Biol 2006, 7: 644–656. 10.1038/nrm1988

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Wasch R, Robbins JA, Cross FR: Новая роль APC/CCdh2 в контроле дифференцировки, стабильности генома и подавлении опухоли. Онкоген 2010, 29: 1–10.

    Центральный пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Kramer ER, Scheuringer N, Podtelejnikov AV, Mann M, Peters JM: Митотическая регуляция белков-активаторов APC CDC20 и CDh2 [In Process Citation]. Mol Biol Cell 2000, 11: 1555–1569.

    Центральный пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Rudner AD, Murray AW: Фосфорилирование с помощью cdc28 активирует Cdc20-зависимую активность комплекса, стимулирующего анафазу. J Cell Biol 2000, 149: 1377–1390. 10.1083/jcb.149.7.1377

    Центр пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Visintin R, Prinz S, Amon A: CDC20 и CDh2 : семейство субстрат-зависимых активаторов пролизиса APC. Наука 1997, 278: 460–463. 10.1126/наука.278.5337.460

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Cohen-Fix O, Koshland D: Ингибитор анафазы Saccharomyces cerevisiae Pds1p является мишенью пути контрольной точки повреждения ДНК. Proc Natl Acad Sci USA 1997, 94: 14361–14366. 10.1073/pnas.94.26.14361

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Nasmyth K, Haering CH: Cohesin: его роли и механизмы. Ежегодный обзор генетики 2009, 43: 525–558. 10.1146/annurev-genet-102108-134233

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Schwab M, Schulze Lutum A, Seufert W: Yeast Hct1 является регулятором протолиза циклина Clb2. Сотовый 1997, 90: 683–693. 10.1016/S0092-8674(00)80529-2

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Shirayama M, Zachariae W, Ciosk R, Nasmyth K: Polo-подобная киназа Cdc5p и WD-повторный белок Cdc20p/fizzy являются регуляторами и субстратами комплекса, стимулирующего анафазу, в Saccharomyces e e e . Журнал EMBO 1998, 17: 1336–1349. 10.1093/emboj/17.5.1336

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Hildebrandt ER, Hoyt MA: Зависимая от клеточного цикла деградация мотора веретена Cin8p Sacharomyces cerevisae требует APCCdh2 и двудольной последовательности разрушения. Mol Biol Cell 2001, 12: 3402–3416.

    Центральный пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Хуанг Ю.Л., Хуанг Дж., Питерс Дж.М., Маклафлин М.Е., Тай С.И., Пеллман Д.: APC-опосредованный протеолиз Ase1 и морфогенез митотического веретена. Наука 1997, 275: 1311–1314. 10.1126/наука.275.5304.1311

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Crasta K, Huang P, Morgan G, Winey M, Surana U: Cdk1 регулирует разделение центросом, ограничивая протеолиз белков, связанных с микротрубочками. Журнал EMBO 2006, 25: 2551–2563. 10.1038/sj.emboj.7601136

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Fang G, Yu H, Kirschner MW: Прямое связывание членов семейства белков CDC20 активирует комплекс, стимулирующий анафазу, в митозе и G1. Molecular Cell 1998, 2: 163–171. 10.1016/S1097-2765(00)80126-4

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Minshull J, Sun H, Tonks NK, Murray AW: MAP-киназа-зависимая контрольная точка сборки веретена в экстрактах яиц Xenopus. Моб. 1994, 79: 475–486. 10.1016/0092-8674(94)

    -9

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Zhang Y, Lees E: Идентификация перекрывающегося домена связывания на Cdc20 для Mad2 и комплекса, стимулирующего анафазу: модель регуляции контрольной точки веретена. Mol Cell Biol 2001, 21: 5190–5199. 10.1128/MCB.21.15.5190-5199.2001

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Searle JS, Schollaert KL, Wilkins BJ, Sanchez Y: Контрольная точка повреждения ДНК и пути PKA сходятся на субстратах APC и Cdc20 для регуляции митотической прогрессии. Природа клеточная биология 2004, 6: 138–145. 10.1038/ncb1092

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Logarinho E, Bousbaa H: Взаимодействие кинетохор и микротрубочек «под контролем» Bub1, Bub3 и BubR1: двойная задача прикрепления и передачи сигналов. Клеточный цикл (Джорджтаун, Техас) 2008, 7: 1763–1768. 10.4161/cc.7.12.6180

    Артикул КАС Google Scholar

  • Hardwick KG, Johnston RC, Smith DL, Murray AW: MAD3 кодирует новый компонент контрольной точки шпинделя, который взаимодействует с Bub3p, Cdc20p и Mad2p. J Cell Biol 2000, 148: 871–882. 10.1083/jcb.148.5.871

    Центр пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Pan J, Chen RH: Контрольная точка шпинделя регулирует стабильность Cdc20p в Saccharomyces cerevisiae. Гены и развитие 2004, 18: 1439–1451. 10.1101/гад.1184204

    Артикул КАС Google Scholar

  • King EM, van der Sar SJ, Hardwick KG: Коробки Mad3 KEN обеспечивают оборот как Cdc20, так и Mad3 и имеют решающее значение для контрольной точки шпинделя. PloS one 2007, 2: e342. 10.1371/journal.pone.0000342

    PubMed Central Статья пабмед КАС Google Scholar

  • Burton JL, Solomon MJ: Mad3p, псевдосубстратный ингибитор APCCdc20 в контрольной точке узла шпинделя. Гены и развитие 2007, 21: 655–667. 10.1101/гад.1511107

    Артикул КАС Google Scholar

  • Colomina N, Gari E, Gallego C, Herrero E, Aldea M: G1 циклины блокируют путь Ime1, делая митоз и мейоз несовместимыми у почкующихся дрожжей. Журнал EMBO 1999, 18: 320–329. 10.1093/emboj/18.2.320

    Центральный пабмед Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Strich R, Surosky RT, Steber C, Dubois E, Messenguy F, Esposito RE: UME6 является ключевым регулятором репрессии азота и мейотического развития. Гены и развитие 1994, 8: 796–810. 10.1101/гад.8.7.796

    Артикул КАС Google Scholar

  • Bolte M, Dieckhoff P, Krause C, Braus GH, Irniger S: Синергическое ингибирование APC/C глюкозой и активированными белками Ras может быть опосредовано каждым из белков Tpk1–3 в Saccharomyces cerevisiae. Микробиология (Рединг, Англия) 2003, 149: 1205–1216.10.1099/мик.0.26062-0

    Артикул КАС Google Scholar

  • Qiao X, Zhang L, Gamper AM, Fujita T, Wan Y: APC/C-Cdh2: от клеточного цикла к клеточной дифференцировке и целостности генома. Клеточный цикл (Джорджтаун, Техас) 2010, 9: 3904–3912. 10.4161/cc.9.19.13585

    Артикул КАС Google Scholar

  • Teng FY, Tang BL: APC/C регуляция роста аксонов и синаптических функций в постмитотических нейронах: соединение липрин-альфа. Cell Mol Life Sci 2005.

    Google Scholar

  • van Roessel P, Elliott DA, Robinson IM, Prokop A, Brand AH: Независимая регуляция размера и активности синапсов комплексом, способствующим анафазе. Сотовый 2004, 119: 707–718. 10.1016/j.cell.2004.11.028

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Ласорелла А., Стегмюллер Дж., Гуардаваккаро Д., Лю Г., Карро М.С., Ротшильд Г., де ла Торре-Убиета Л., Пагано М., Бонни А., Явароне А.: Деградация Id2 комплексом, способствующим анафазе, парной клеткой выход из цикла и рост аксонов. Природа 2006, 442: 471–474. 10.1038/nature04895

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Shonn MA, McCarroll R, Murray AW: Требование контрольной точки веретена для правильного расхождения хромосом в мейозе почкующихся дрожжей. Наука 2000, 289: 300–303. 10.1126/наука.289.5477.300

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Oelschlaegel T, Schwickart M, Matos J, Bogdanova A, Camasses A, Havlis J, Shevchenko A, Zachariae W: Субъединица APC/C дрожжей Mnd2 предотвращает преждевременное разделение сестринских хроматид, вызванное специфичным для мейоза APC/C -Ама1. Сотовый 2005, 120: 773–788. 10.1016/j.cell.2005.01.032

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Пенкнер А.М., Принц С., Ферша С., Кляйн Ф.: Mnd2, важный антагонист комплекса, способствующего анафазе, во время мейотической профазы. Сотовый 2005, 120: 789–801. 10.1016/j.cell.2005.01.017

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Chu S, DeRisi J, Eisen M, Mulholland J, Botstein D, Brown PO, Herskowitz I: Транскрипционная программа споруляции у почкующихся дрожжей. Наука 1998, 282: 699–705.

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Юдковский Ю., Штейнберг М., Листовский Т., Брандейс М., Гершко А.: Фосфорилирование Cdc20/fizzy негативно регулирует циклосому/APC млекопитающих в митотической контрольной точке. Связь для биохимических и биофизических исследований 2000, 271: 299–304.10.1006/bbrc.2000.2622

    Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Костанцо М., Нисикава Дж.Л., Танг Х., Миллман Дж.С., Шуб О., Брейткройц К., Дьюар Д., Рупес И., Эндрюс Б., Тайерс М.: Активность CDK противодействует Whi5, ингибитору транскрипции G1/S в дрожжах. Сотовый 2004, 117: 899–913.

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Pesin JA, Orr-Weaver TL: Роль развития и регуляция коры, специфического для мейоза стимулирующего анафазу комплекса/активатора циклосом. PLoS Genet 2007, 3: e202. 10.1371/journal.pgen.0030202

    PubMed Central Статья пабмед КАС Google Scholar

  • Chu T, Henrion G, Haegeli V, Strickland S: Cortex, ген дрозофилы, необходимый для завершения мейоза ооцитов, является членом семейства белков Cdc20/fizzy. Бытие 2001, 29: 141–152. 10.1002/ген.1017

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Matyskiela ME, Morgan DO: Анализ сайтов связывания активатора на APC/C поддерживает кооперативный механизм связывания субстрата. Мол Ячейка 2009, 34: 68–80. 10.1016/j.molcel.2009.02.027

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Сосны J: APC/C: шведский стол для протеолиза. Мол Ячейка 2009, 34: 135–136. 10.1016/j.molcel.2009.04.006

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Yu H: Cdc20: активатор WD40 для машины деградации клеточного цикла. Mol Cell 2007, 27: ​​ 3–16. 10.1016/j.molcel.2007.06.009

    Артикул КАС пабмед Google Scholar

  • Schwab M, Neutzner M, Mocker D, Seufert W: Yeast Hct1 распознает митотический циклин Clb2 и другие субстраты убиквитинлигазы APC. Журнал EMBO 2001, 20: 5165–5175. 10.1093/emboj/20.18.5165

    PubMed Central Статья КАС пабмед Google Scholar

  • Митоз и мейоз – генетика, сельское хозяйство и биотехнология

    Дональд Ли; Уолтер Суза; и Марджори Ханнеман

    1. Опишите клеточный цикл.
    2. Объясните события всех стадий митоза.
    3. Отслеживание числа хромосом и хроматид на всех стадиях митоза.
    4. Объясните события всех стадий мейоза.
    5. Отслеживание числа хромосом и хроматид на всех стадиях мейоза.
    6. Опишите роль мейоза в формировании гамет и его связь с наследованием.

    Введение

    Многоклеточные организмы, такие как растения и животные, состоят из миллионов или триллионов (1 000 000 000) клеток, которые работают вместе. Клетки, из которых состоят разные ткани, имеют разную форму и выполняют разные функции у растения или животного.Несмотря на то, что у них разные функции, каждая соматическая клетка в организме обычно имеет одни и те же хромосомы и, следовательно, одинаковую генетическую структуру. Более того, миллионы клеток, составляющих зрелый организм, произошли от одной клетки, образовавшейся при слиянии мужской и женской гамет родительского организма. Эта единственная клетка установила жизнь организма. Понимание многоклеточных организмов требует понимания жизненного цикла клеток, составляющих организм.

    Клеточный цикл

    Давайте подумаем о клеточном цикле с личной точки зрения. Ваш возраст плюс около девяти месяцев назад вы были зиготой , единственной клеткой, образовавшейся, когда сперма и яйцеклетка от ваших биологических родителей слились в фаллопиевой трубе (или, возможно, в пробирке, если экстракорпоральное оплодотворение повлияло на ваше рождение). С тех пор вы прошли долгий путь, продвигаясь по одному клеточному циклу за раз. Клеточный цикл – это жизненный цикл отдельной клетки. Мы изображаем клеточный цикл на круговой диаграмме, хотя клетки вашего тела на самом деле не вращаются по кругу.Основная идея заключается в том, что когда новые клетки создаются из существующих, новые клетки начинают свой жизненный цикл, а старые заканчивают свой жизненный цикл.

    Рисунок 1 . Клеточный цикл описывает этапы жизни клетки. Изображение предоставлено NIH-NHGRI.

    Первой частью клеточного цикла является фаза G1. В этой фазе клетки могут расти и развиваться. Некоторые клетки дифференцируются в специализированные клетки и затем никогда не покидают эту фазу. Однако зигота не увеличивается в размерах, а вместо этого продолжает клеточный цикл, поэтому она может быстро дать начало большему количеству клеток.

    Второй частью клеточного цикла является S-фаза (фаза синтеза). Здесь клетка реплицирует свои хромосомы, чтобы у нее была копия каждой хромосомы для передачи дочерним клеткам. Третья часть клеточного цикла — фаза G2, когда клетка готовится к делению. Фазы G1, S и G2 вместе называются интерфазой. Фаза М завершает клеточный цикл. «М» может быть митозом или мейозом в зависимости от типа клетки. Для зиготы цель состоит в том, чтобы создать больше соматических клеток. Следовательно, она проходит через митоз и дает начало двум дочерним клеткам.Это завершает жизненный цикл зиготы и запускает жизненный цикл новых клеток. Раунды клеточного цикла повторялись снова и снова, чтобы сформировать тело, которое вы имеете сегодня. Пока вы живы, некоторые из ваших клеток должны быть в состоянии завершить клеточный цикл.

    С точки зрения цитогенетики в вашем теле есть два типа клеток. У вас есть клетки с 46 хромосомами ( соматическими или клетками организма) и клетки с 23 хромосомами ( гаметами или половыми клетками). Поскольку вы начали как единая клетка с 46 хромосомами, в вашем теле должны происходить два типа клеточного деления, чтобы приспособиться как к соматическим, так и к гаметным клеткам. Митоз и мейоз – это два типа деления клеток.

    Рисунок 2. Многоклеточные организмы, размножающиеся половым путем, имеют диплоидные и гаплоидные клетки. Изображение Марджори Ханнеман.

    Митоз: деление соматических клеток

    Целью митоза является образование двух генетически идентичных клеток из одной клетки. В клетках нашего тела мы начинаем с 46 хромосом в одной клетке и заканчиваем 46 хромосомами в двух клетках. Очевидно, что репликация хромосом является необходимым условием митоза.Помните, репликация происходит во время интерфазы, когда хромосомы представляют собой рассеянные структуры в ядре. Митоз представляет собой организованный процесс активности в клетке, который позволяет правильно разделить реплицированные хромосомы на две идентичные клетки. Хромосомы важны, потому что они содержат гены. Поэтому мы включим генов на наши хромосомные диаграммы и слайд-шоу. На этих рисунках изображены четыре стадии митоза. Мы опишем события на каждом этапе, важные для понимания распределения генов при делении клеток.

    Митоз: профаза

    Профаза — начало митоза (рис. 3).

    Рисунок 3. Профаза митоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Во время интерфазы хромосомы выглядят как тарелка спагетти в ядре. Трудно выбрать отдельную хромосому, потому что каждая из них очень разбросана. Хромосомы в ядре меняются от рыхлого до более плотного. Это изменение в структуре хромосом облегчает их перемещение по клетке, что является важной проблемой для того, что вот-вот произойдет.По мере конденсации хромосомы становятся короче и толще, и их можно увидеть в микроскоп как отдельные структуры (рис. 4). Хромосомы в профазе будут состоять из двух идентичных частей, называемых сестринскими хроматидами, которые остаются связанными на центромере. Теперь ясно, что хромосомы были реплицированы. Репликация хромосом происходит во время S-фазы интерфазы (рис. 1). Далее ядро ​​растворяется. В конце профазы реплицированных хромосом перемещаются веретенообразным аппаратом в центр клетки.

    Рисунок 4. Хромосомы генома человека. Изображение предоставлено NIH-NHGRI.

    Митоз: метафаза

    Когда хромосомы перемещаются к центру клетки, начинается метафаза (рис. 5). Сеть волокон веретена соединяет центромеру реплицированной хромосомы с внешней частью каждой клетки. Хромосомы теперь напоминают линию схватки футбольной команды, готовую и ожидающую какого-то сотового сигнала, чтобы начать следующую фазу.

    Рисунок 5. Метафаза митоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Митоз: Анафаза

    В анафазе (рис. 6) хроматиды, составляющие каждую хромосому, расходятся и начинают удаляться друг от друга под контролем нитей веретена деления. После того, как они разделены, хроматиды теперь считаются отдельными хромосомами. По мере прохождения анафазы хромосомы на каждом конце клетки собираются в пучок. Когда они перестают двигаться, начинается телофаза.

    Рисунок 6. Анафаза митоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Митоз: телофаза

    Заключительной стадией митоза является телофаза (рис. 7).Вокруг каждого пучка хромосом образуется ядерная оболочка. Клетка будет подвергаться цитокинезу, и цитоплазма будет разделена между двумя идентичными дочерними клетками. Между двумя клетками образуются клеточные мембраны (и клеточные стенки у растений). Хромосомы начинают деконденсироваться. Они ослабевают и распространяются вокруг ядра, потому что им больше не нужно будет перемещаться. Новые клетки уже начали свой жизненный цикл.

    Рисунок 7: Телофаза митоза. Две клетки, полученные из одной клетки. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: образование гамет

    Целью мейоза является образование четырех клеток из одной соматической клетки. Каждая из четырех клеток имеет половину числа хромосом, характерного для соматической клетки. В наших человеческих телах каждая из четырех гамет будет иметь по 23 хромосомы, что означает, что 46 хромосом в соматической клетке должны реплицироваться во время интерфазы до мейоза так же, как и до митоза. Мейоз происходит в специализированных клетках организма, называемых клетками зародышевой линии.

    Чтобы оценить мейоз и образование гамет, важно сначала понять две идеи: наборы хромосом и гомологичные хромосомы.

    Хромосомные наборы: 46 хромосом, которые у вас есть, состоят из двух наборов. Вы — диплоидный организм («ди» означает два, а «плоидный» — множества). Один набор хромосом исходил от каждого родителя, когда их гаметы сливались. Следовательно, гаметы человека гаплоидны (один набор).

    Гомологичные хромосомы: 46 хромосом в соматической клетке могут быть организованы в 23 гомологичных или подобных пары. Одна хромосома из каждой пары пришла от родителя-мужчины, другая — от женщины. Гомологичные хромосомы имеют одинаковые гены, хотя у гетерозиготных людей гены будут разными аллелями ( A, ).Исключение составляют половые (X и Y) хромосомы. Для передачи полного набора человеческих генов требуется, чтобы одна хромосома из каждой пары попала в каждую гамету.

    Существует несколько ключевых различий между мейозом и митозом, которые обобщены в следующей таблице:

    Таблица 1. Обобщены ключевые события, происходящие на каждой из стадий мейоза.

    Число хромосом остается прежним

    Число хромосом уменьшилось вдвое

    За одно деление образуются две клетки.Четыре этапа этого деления.

    Происходят два деления, образуя четыре клетки. В этих дивизионах восемь этапов.

    Сходные или гомологичные хромосомы не образуют пары.

    Пара гомологичных хромосом во время профазы l. Спаривание называется синапсисом.

    Кроссоверный обмен между гомологичными хромосомами встречается редко.

    Синапсис позволяет осуществлять кроссинговер между гомологичными хромосомами.

    Две полученные клетки генетически идентичны.

    Четыре клетки генетически различны.

    Рисунок 8. Профаза l мейоза. Изображения Марджори Ханнеман.

    Мейоз: профаза I

    Эта стадия запускает мейоз и аналогична профазе митоза с одним важным изменением. Когда хромосомы конденсируются, они образуют группы из четырех хроматид, называемые тетрадами или бивалентами. Тщательный осмотр показывает, что каждая хромосома реплицирована и состоит из двух сестринских хроматид.Две хромосомы в каждой клетке, которые являются гомологичными и имеют одни и те же гены (но, возможно, разные аллели, если организм гетерозиготен), будут тесно спариваться. Эта тесная ассоциация или синапсис позволяет гомологичным хромосомам пересекаться и обмениваться идентичными частями. Влияние кроссинговера заключается в том, что гены, находящиеся на одной и той же хромосоме (рис. 8), могут рекомбинироваться, так что они не всегда наследуются вместе. Тетрада или бивалент, образованный во время синапса, остается собранным по мере прохождения профазы.Таким образом, тетрада движется как единое целое к центру ячейки.

    Мейоз: Метафаза I

    Метафаза I начинается, когда тетрады находятся в центре клетки (рис. 9). Тетрады остались вместе, что гарантирует, что при первом делении каждая клетка получит по одной хромосоме от каждой гомологичной пары. Хромосомы остаются в центре клетки до тех пор, пока гомологичные пары не будут готовы отойти друг от друга.

    Рисунок 9. Метафаза I мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: Анафаза I

    Хромосомы, составляющие каждую тетраду, разделяются во время анафазы I (рис. 10). Однако сестринские хроматиды останутся связанными на центромере. Анафаза I продолжается до тех пор, пока хромосомы не соберутся в пучок на противоположных концах клетки.

    Рисунок 10. Анафаза l мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: телофаза l

    Клетка делится на две во время телофазы I (рис. 11). Пучок хромосом может иметь ядерную оболочку, развившуюся вокруг них.Клетки зародышевой линии некоторых организмов, таких как самки человека, перед рождением проходят первые четыре стадии мейоза. клеток зародышевой линии остаются в телофазе I в течение некоторого времени. Второй раунд деления происходит, когда гамета необходима для размножения. В других ситуациях телофаза I является сокращенной стадией, и второй раунд деления протекает без задержки.

    Рисунок 11: Телофаза l мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: профаза II

    Если хромосомы рассредоточились в телофазе I, они снова сконденсируются в профазе II.Веретенообразный аппарат перемещает хромосомы к середине клетки. Смотреть! Центромеры все еще удерживают вместе сестринские хроматиды (рис. 12).

    Рисунок 12. Профаза II мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: Метафаза II

    В метафазе II хромосомы выровнены по центру клетки (рис. 13). На этот раз нет гомологичных хромосом , с которыми можно было бы спариться. Эта метафаза выглядит похожей на метафазу митоза, но есть ключевое отличие. В чем разница? (Сравните рисунки 5 и 13).

    Рисунок 13. Метафаза II мейоза и Метафаза митоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: Анафаза II

    Во время анафазы II хроматиды расходятся нитями веретена деления. Теперь они классифицируются как хромосомы, а не хроматиды. Хромосомы расходятся к противоположным концам клетки (рис. 14).

    Рисунок 14. Анафаза II мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Мейоз: телофаза II

    На заключительной стадии мейоза, телофазе II, ядро ​​формируется вокруг пучка хромосом (Рисунок 15).Клетка делится. Теперь существуют четыре клетки, которые произошли от одной клетки зародышевой линии. Каждая клетка представляет собой гамету с половиной числа хромосом и генов по сравнению с соматической клеткой.

    Рисунок 15. Телофаза II мейоза. Изображение Марджори Ханнеман.

    Параллельное поведение и теория хромосом

    Успешное завершение митоза или мейоза требует от клетки точного перемещения крупных объектов и контроля множества подробных событий. Процесс превосходит любые инженерные достижения НАСА.Важность митоза и мейоза для организма становится очевидной, если принять во внимание, что гены являются частью хромосомы, и гены должны быть скопированы и правильно распределены для образования жизнеспособных дочерних клеток. Механизмы этих явлений еще далеко не до конца изучены. Исходя из нашего нынешнего понимания, мы можем понять, как принципы сегрегации и независимого ассортимента контролируются механикой мейоза.

    Когда цитогенетики впервые наблюдали и описали клеточное деление, биологи только начинали принимать идею о том, что гены — это крошечные объекты, которые контролируют признаки и существуют в клетках живых существ.Два биолога, немец по имени Бовери и американский аспирант по имени Саттон, признали, что поведение хромосом во время мейоза соответствует принципам поведения генов Менделя. Оба ученых выдвинули идею о том, что, хотя гены еще не наблюдались напрямую, они должны быть частью хромосомы. Саттон и Бовери получили признание за то, что они предложили эту хромосомную теорию; гены входят в состав хромосом.

    Сегрегация предсказывает поведение генов, которое соответствует поведению хромосом, наблюдаемому цитогенетиками.Гены парные, потому что хромосомы парные. Пары генов связываются во время образования гамет, когда гомологичные хромосомы спариваются в профазе I. Пары генов разделяются, когда гомологичные пары разделяются в анафазе I с последующим разделением хроматид в анафазе II. Таким образом, поведение хромосом диктует поведение сегрегации гена.

    Независимый набор пар генов также коррелирует с поведением хромосом. Рассмотрим дигибридную особь с генотипом BbEe (рис. 16).Сколько видов гамет он может произвести? Четыре возможные комбинации ( BE , BE , BE и BE ) создаются с одинаковыми частотами. Мы можем понять, почему это происходит, если задумаемся о том, что происходит с хромосомами в метафазе I мейоза. Пара хромосом, несущая гены « E » и « e », будет перемещена независимо от пары хромосом с хромосомами « B » и « b ». Когда хромосомы достигают центра клетки в метафазе I, две тетрады могут быть выровнены таким образом, что гены ‘E ‘ и ‘ B ‘ перемещаются в одну клетку, а ‘ e ‘ и ‘ b  генов переходят друг к другу во время первого деления.В другой половине клеток, прошедших мейоз, тетрады выстроятся таким образом, что гены E будут передаваться с генами b , а гены e — с генами e . ‘ B ‘ гены. Имейте в виду, что организмы, производящие гаметы, производят их тысячи. Таким образом, случайное выравнивание тетрад в метафазе I определяет общую частоту гамет с различными комбинациями генов, когда гены находятся в разных хромосомах.

    Рисунок 16.Выравнивание хромосом во время метафазы I будет определять комбинации генов, которые сегрегируют в гаметы. Изображение Марджори Ханнеман.

    При рассмотрении большего количества пар генов те же самые сценарии, описанные выше, будут верны, если гены находятся в разных хромосомах.

  • Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.