Жизненный цикл животного мейоза

3. Биологическое значение полового размножения и мейоза

Биологическое значение полового размножения состоит в том, что оно создает неограниченноегенетическое разнообразиеживых организмов, тем самым поставляется богатый исходный материал для естественного отбора и эволюции.

Биологическое значение мейозасостоит в следующем:

1) происходитредукция числа хромосом(необходима для последующего восстановления диплоидности клетки, т. е., в конечном счете, для обеспечения возможности объединения материнских и отцовских генов);

2) обеспечивается генетическое разнообразие гамет — за счетслучайного расхождениягомологичных хромосом в дочерние клетки при первом мейотическом делении (количество типов гамет 2 n , гдеn– количество хромосом в гаплоидном наборе, например, для человека 2 23 =8388608) и за счеткроссинговера.

Первый механизмобеспечивает получение всех возможных комбинаций негомологичных хромосом как таковых, акроссинговеробеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских генов (аллелей) «внутри» каждой хромосомы. При кроссинговере могут обмениваться разные по протяженности участки соседних хроматид; кроме того, в обмене могут участвовать не только 2, но и 3, и даже все 4 хроматиды бивалента. Таким образом, кроссинговер – весьма эффективный механизм перекомбинации наследственного материала.

Известен также кроссинговер у соматических клеток, но его частота в 10000 раз меньше, чем при мейозе.

4. Место мейоза в жизненном цикле организмов

Мейоз занимает разное по значению место в жизненном цикле разных организмов.

Так, у высших растений и животных большая часть жизненного цикла проходит в диплоидной фазе (диплофаза), и лишь перед образованием половых клеток (гамет) происходит мейоз. Это гаметический типмейоза (см. рисунок).

У грибов, простейших и некоторых водорослей мейоз происходит сразу после слияния гамет и образования зиготы, т. е. большую часть жизни организм проводит в гаплоидной фазе (гаплофаза).Это –зиготический типмейоза.

У некоторых организмов встречается промежуточный типмейоза. При этом происходит чередование поколений, размножающихся бесполым и половым способом.

Первичное чередование поколений наблюдается у представителей споровиков, мхов и папоротников и отражает сохранение в их филогенезе как более древней (бесполой), так и более прогрессивной (половой) форм размножения.Вторичное чередование поколений заключается в переходе (возврате) на некоторых стадиях жизненного цикла к бесполому или партеногенетическому размножению животных, уже освоивших половое размножение. Оно распространено у паразитических червей, членистоногих и др.

Таким образом, в жизненных циклах организмов, размножающихся половым способом, выделяются две фазы: гаплоиднаяидиплоидная. Относительная продолжительность этих фаз варьирует у представителей различных групп живых существ: у низкоорганизованных преобладает первая, у высокоорганизованных – вторая.

Удлинение диплофазы в ходе эволюции объясняется преимуществами диплоидного состояния перед гаплоидным. В диплоидном состоянии (благодаря гетерозиготности и рецессивности) «укрываются» от естественного отбора, сохраняются и накапливаются разнообразные варианты генов (аллели). Это ведет к образованию резерва наследственной изменчивости, от которого зависят эволюционные перспективы.

Читайте также:  2004 год кого животного стихия

Источник

Мейоз

Существует легенда о том, что природа создает 8 одинаковых людей и расселяет их по миру, чтобы хотя бы один из них выжил. А их встреча приводит к сбою системы и неминуемой гибели одного из них. Конечно, это все из раздела фантастики. Возможно, вы когда-то задумывались, почему нет абсолютно одинаковых людей, за исключением близнецов. Даже братья и сестры, имеющие одних родителей отличаются внешне. Данная статья поможет раскрыть эту тайну.

Понятие мейоза

Мейоз — это способ деления ядра клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом так, что из каждой пары гомологичных хромосом дочерняя клетка получает только одну хромосому.

Мейоз — это основа для такого процесса, как размножение. У представителей царства Животные, благодаря мейозу, образуются половые клетки, у высших растений — споры, а у грибов и водорослей — клетки мицелия или таллома, формируемые из зиготы.

В тестовых заданиях ОГЭ и ЕГЭ часто встречается вопрос о том, в каких именно клетках живых организмов происходит процесс мейоза.

В каких клетках происходит мейоз:

1) клетках крови птицы
2) меристемы пшеницы
3) половых желез мыши
4) мышцах человека

В данном случае правильный ответ — 3. И секрет успешного ответа очень прост — достаточно знать, что мейоз всегда приводит к образованию клеток, участвующих в размножении, и всегда сопровождается уменьшением числа хромосом.

Перед делением клетка вступает в подготовительную стадию — интерфазу. В ней выделяют следующие периоды:

G1-период Происходит рост клетки, синтез (образование) необходимых органоидов и веществ.
S-период Каждая хроматида (из которых состоят хромосомы) копируется. Число хромосом остается прежним, но каждая из них состоит из двух идентичных сестринских хроматид, соединяющихся в области центромер. Этот процесс называется репликация — процесс удвоения хромосом. Соответственно, количество цепей ДНК также увеличивается вдвое.
G2-период Продолжается рост клетки и синтез веществ.

Клетка, которая непосредственно вступает в процесс деления, — диплоидная с удвоенным количеством ДНК — 2n4c.

Более подробно обо всех процессах, происходящих во время интерфазы, вы можете прочитать в статье «Митоз», так как интерфаза перед митозом и мейозом происходит идентично.

После того как клетка завершит подготовку к делению, она приступает к самому делению.

Мейоз состоит из двух делений: первое редукционное, в котором число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое, и второе — эквационное, во время которого число хромосом сохраняется, а количество ДНК уменьшается вдвое.

Первое деление мейоза (редукционное)

Фаза Процессы
Профаза I 2n4c
Лептотена
Хромосомы очень тонкие.
Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.
Визуально хромосомы неразличимы.
Зиготена
В клетке происходит конъюгация. Во время этого процесса гомологичные хромосомы узнают друг друга и соединяются.

Гомологичные хромосомы — это пара хромосом (одна материнская, другая отцовская), которые имеют один и тот же набор генов.

Кроссинговер — процесс, в ходе которого гомологичные хромосомы обмениваются участками.

К противоположным полюсам клетки расходятся хромосомы. Каждая хромосома удвоена и состоит из двух сестринских хроматид.

Второе деление мейоза (эквационное)

Интерфаза между первым и вторым делениями короткая, в ней не происходит репликации ДНК, и каждая хромосома содержит по две сестринские хроматиды.

Дальше процессы деления будут проходить в двух образовавшихся клетках параллельно. Обратите, пожалуйста, внимание, дальше мы будем говорить только про одну из них.

Разница между митозом и мейозом

Эту иллюстрацию можно распечатать и поместить в рамочку на своем столе, так как она идеально отражает отличия митоза от мейоза. На экзамене часто в заданиях разной степени сложности попадаются вопросы об этом. Итак, важное отличие митоза от мейоза:

  • В итоге митоза образуется две дочерние диплоидные (с количеством хромосом, характерным для любой особи данного вида) клетки, полностью идентичные материнской. На рисунке они такие же фиолетовые с 46 хромосомами, как и материнская.
  • В итоге мейоза образуется четыре дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом (половина от диплоидного). При этом в процессе кроссинговера и независимого расхождения в них произошло изменение генетической информации. Поэтому на рисунке каждая из них отличается цветом и числом хромосом от материнской.

Во всех вариантах ЕГЭ обязательно присутствуют задания на определение количества хромосом в той или иной фазе митоза или мейоза. Ниже приведены примеры таких заданий относительно мейоза и их решения.

Пример 1.
В клетках слизистой оболочки желудка позвоночного животного 24 хромосомы. Определите количество хромосом в профазе мейоза 2 при образовании гамет? В ответ запишите только соответствующее число.

Решение.
В профазе второго деления клетки набор хромосом — n2c, так как во время телофазы первого деления количество хромосом уменьшилось вдвое. Здесь нужно вспомнить, что клетки слизистой оболочки желудка соматические, а это значит, что они диплоидные 2n2c (n — число хромосом, c — число ДНК). Следовательно, необходимо количество хромосом уменьшить вдвое.

Пример 2.
Соматические клетки лошади содержат 40 хромосом. Определите количество хромосом и молекул ДНК в ядре при образовании гамет перед началом деления и в конце телофазы мейоза II?

Решение.
В соматических клетках двойной набор хромосом 2n2c — 40 хромосом и 40 молекул ДНК.
В интерфазе, перед началом деления, проходит репликация ДНК, генетический набор 2n4с — 40 хромосом и 80 молекул ДНК.
В конце телофазы мейоза II набор nc — 20 хромосом и 20 молекул ДНК.

Ответ: перед началом деления — 40 хромосом и 80 молекул ДНК, в конце телофазы мейоза II — 20 хромосом и 20 молекул ДНК.

Биологическое значение мейоза

  1. Мейоз дает возможность образовывать гаметы у животных и споры у большинства растений и грибов.
  2. Результатом мейоза является уменьшение количества хромосом вдвое. Благодаря этому, сохраняется постоянство числа хромосом в поколениях.
  3. Во время мейоза происходит перетасовка генов — кроссинговер. Данная перетасовка — основа комбинативной изменчивости (о которой вы можете почитать в статье «Закономерности изменчивости») и разнообразия живого мира.

Только представьте, если бы этот процесс проходил иначе, тогда набор хромосом из поколения в поколение увеличивался бы вдвое. Например, у человека при оплодотворении сперматозоид, имеющий 46 хромосом, сливался бы с яйцеклеткой с таким же набором. Зародыш получил бы 92 хромосомы, а это только первое поколение!

Фактчек

  • Мейоз — деление, в процессе которого из одной диплоидной (2n) клетки образуется 4 гаплоидные (n) клетки.
  • Мейоз у животных происходит при формировании гамет. Мейоз у большинства растений и грибов происходит при образовании спор.
  • Мейоз состоит из двух делений. Первое деление — редукционное: уменьшается плоидность клетки в результате расхождения гомологичных хромосом по двум разным дочерним клеткам. Второе деление — эквационное: как и при митозе, расходятся сестринские хроматиды.
  • Мейоз является основой комбинативной изменчивости.

Проверь себя

Задание 1.
Когда происходит конъюгация хромосом?

Задание 2.
В какой фазе мейоза 1 происходит кроссинговер?

Задание 3.
В какой фазе мейоза биваленты расходятся по полюсам клетки?

Задание 4.
Каков набор хромосом и количество ДНК в начале первого деления мейоза?

Ответы: 1. — 1; 2. — 2; 3. — 3; 4. — 4.

Источник

4. Мейоз

Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной исходной клетки с диплоидным хромосомным набором образуются четыре клетки с разными гаплоидными наборами хромосом.

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

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

Мейоз I.png

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

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

Кроссинговер.png

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.

Мейоз II.png

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.

Источник

Читайте также:  Различие между растительной животной
Оцените статью