Мейоз. Особенности первого и второго деления мейоза. Биологическое значение.

Мейозом называется особый способ деления эукариотических клеток, при котором исходное число хромосом уменьшается в 2 раза.

Мейоз состоит из 2 последовательных делений с короткой интерфазой между ними.

Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий:

Лептотена— упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются).

Зиготена— происходит конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.

Пахитена— (самая длительная стадия) — в некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.

Диплотена— происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток.

Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.

К концу Профазы Iцентриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки

Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.

Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся и хромосомы расходятся к полюсам. Важно отметить, что, из-за конъюгации хромосом в зиготене, к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе.

Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену.

Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

Биологическое значение мейоза.

1. Поддержание постоянства числа хромосом при наличии полового процесса.

2. Образование большого количества новых комбинаций негомологичных хромосом.

3. В процессе кроссинговера имеют место рекомбинации генетического материала.

Оплодотворение. Партеногенез. Формы и распространенность в природе. Поло-вой диморфизм.

Оплодотворение – это процесс слияния половых клеток. Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз: сближения гамет, активации яйцеклетки, слияния гамет или сингамии. Случайная встреча разных гамет при оплодотворении приводит к тому, что среди особей вида практически невозможно появление двух генотипически одинаковых организмов. Достигаемое с помощью описанных процессов генотипическое разнообразие особей предполагает наследственные различия между ними на базе общего видового генома.

Партеногенез – развитие без оплодотворения. В случае естественного партеногенеза развитие идет на основе цитоплазмы и пронуклеуса яйцеклетки. Особи, формирующиеся из яйцеклетки, имеют либо гаплоидный, либо диплоидный набор хромосом, так как чаще всего в начале дробления срабатывает один из механизмов удвоения числа хромосом. Естественный партеногенез чаще всего случается при незавершенном оплодотворении, т. е. в тех случаях, когда имела место активация яйцеклетки, но ядро сперматозоида не участвовало в оплодотворении. В активированных яйцах используется информация только женского пронуклеуса. Такой вид партеногенеза называют гиногенезом. При искусственном партеногенезе можно удалить женский пронуклеус, и тогда развитие осуществляется только за счет мужских пронуклеусов. Это андрогенез. Потомки наследуют либо только признаки матери при гиногенезе, либо только признаки отца – при андрогенезе. Это указывает на то, что наследственные свойства особи определяются в основном ядром, а не цитоплазмой. Естественный партеногенез явление редкое, и как правило не является единственным способом размножения вида. У пчел, например, он используется как механизм генотипического определения пола: женские особи (рабочие пчелы и царицы) развиваются из оплодотворенных яйцеклеток, а мужские (трутни) – партеногенетически.

Половой диморфизм – это подразделение гамет на яйцеклетки и сперматозоиды, а особей на самок и самцов. Наличие его в природе отражает различия в задачах, решаемых в процессе полового размножения мужской или женской гаметой, самцом или самкой.

Типы онтогенеза. Непрямое и прямое развитие (неличиночный и внутриутробный типы).

Различают следующие типы онтогенеза : непрямой и прямой

Непрямое развитие встречается в личиночной форме , а прямое в яйцекладной ( неличиночной ) и внутриутробной

Непрямой ( личиночный ) тип развития

-Встречается у видов , яйца которых бедны белком ( многие насекомые , иглокожие , амфибии )

-Организмы имеют в своём развитии одну или несколько личиночных стадий , ведущих активный образ жизни , самостоятельно добывающих пищу , имеющих органы расселения ( у паразитов )

-Личинки имеют ряд провизорных ( временных ) органов , необходимых для выполнения жизненных функций и отсутствующих во взрослом состоянии

-Личиночный тип развития сопровождается превращением личинки во взрослую форму - метаморфозом

Прямой тип развития

Встречается в неличиночной и внутриутробной форме

Яйцекладный ( неличиночный ) тип развития

-Имеет место у животных , откладывающих яйца , богатые желтком , которого достаточно для завершения эмбриогенеза : рыб , пресмыкающихся , птиц , некоторых млекопитающих ( отряд однопроходные ) и беспозвоночных

-Зародыш длительное время развивается внутри яйца ; питание , дыхание и выделение у этих зародышей осуществляются развивающимися у них специальными провизорными органами – зародышевыми оболочками

Внутриутробный тип развития

-Характерен для высших млекопитающих и человека

-Яйцеклетки при этом типе развития почти не содержат питательного материала ( желтка )

-Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм ; в связи с этим из тканей матери и зародыша развивается сложный провизорный орган – плацента

-Завершается этот тип развития процессом деторождения

-Является наиболее поздним эволюционным типом онтогенеза

-Обеспечивает наилучшее выживание зародыша ( потомства )

-Новорожденные существа нуждаются во вскармливании секретом млечных желёз – молоком

Периодизация онтогенеза. Эмбриональный и постэмбриональный периоды.

Стадии эмбрионального периода.

Онтогенез – непрерывный процесс , но его этапы различаются по содержанию и механизмам , происходящих процессов и поэтому у многоклеточных организмов.

I. Эмбриональный период , или эмбриогенез – начальный этап онтогенеза , начинающийся с оплодотворения и заканчивающийся рождением или вылуплением из яйцевых оболочек

-Начинается с момента оплодотворения и образования зиготы

-Завершается эмбриогенез выходом из яйцевых или зародышевых оболочек ( при личиночном и неличиночном типах развития ) либо рождением ( при внутриутробном )

-Делится на стадии зиготы , дробления , гаструляции , гистогенез и органогенеза

Фазы эмбриогенеза

I. Зиготическая стадия

-Образуется в результате слияния женской и мужской гамет и представляет собой одноклеточную стадию развития многоклеточного организма

-В активированной мужской половой клеткой яйцеклетке происходит ряд физических и химических процессов, включая перемещение протоплазмы, что ведет к установлению билатеральной симметрии яйцеклетки, а также перестройку плазматической мембраны, что исключает слияние с яйцеклеткой других (дополнительных) мужских половых клеток. Затем следует слияние плазматических мембран яйцеклетки и спермия с последующим разрушением ядерных мембран, что обеспечивает слияние ядер двух клеток. Ядра клеток сливаются, при этом восстанавливается диплоидный набор хромосом. Оплодотворение яйцеклетки сопровождается активированием в ней синтеза белков. Таким образом, образуется по существу одноклеточный организм.

Дробление– процесс быстрых многократных митотических делений зиготы , приводящий к образованию многоклеточного зародыша

Характерная особенность дробления заключается в том, что при нем значительного роста клеток не происходит. Поэтому биологическое значение этой стадии заключается в том, что из крупной клетки, которой является яйцеклетка, образуются более мелкие клетки, в которых уменьшено отношение цитоплазмы к ядру.

Дробление зиготы завершается образованием многоклеточной структуры, получившей название бластулы. Эта структура имеет форму пузырька, состоящего из одного слоя клеток, называемого бластодермой. Теперь эти клетки называют эмбриональными. По размерам бластула сходна с яйцеклеткой. В период дробления увеличивается количество ядер, возрастает общее количество ДНК.

Гаструляция — это следующий за образованием бластулы процесс движения эмбриональных клеток, который сопровождается формированием двух слоев зародыша или так называемых зародышевых листков

Гаструляция характеризуется увеличением интенсивности обмена по сравнению с дроблением в 2-3 раза. Резко возрастает синтез мРНК, рРНК, рибосом и белков.

Развитие (гаструляция) изолецитальных яиц происходит впячивания вегетативного полюса внутрь бластулы, в результате чего противоположные полюса почти сливаются, а бластоцель почти исчезает либо полностью исчезает. Внешний слой клеток зародыша получил название эктодермы, тогда как внутренний — энтодермы. Образующаяся при этом полость получила название гастроцели, или первичной кишки, вход в которую называют бластопором.

Развитие двух зародышевых листков характерно для губок и кишечнополостных. Однако для хордовых в период гаструляции характерно развитие третьего зародышевого листка — мезодермы, образующегося между эктодермой и энтодермой

Дифференцированный на три эмбриональных закладки зародышевый материал дает начало всем тканям и органам развивающегося зародыша.

Гистогенез– процесс образования тканей в процессе дифференцировки клеточного материала трёх зародышевых листков

-Из эктодермы развиваются эпителиальная и нервная ткани

-Из мезодермы развиваются мышечная и группа соединительных тканей

-Из клеточного материала энтодермы отдельные ткани не образуются ; она участвует в месте с эктодеомой и мезодермой в образовании зародышевой мезенхимы, образующей ряд эмбриональных зачатков

Органогенез– процесс формирования органов в ходе эмбрионального развития

Производными эктодермы являются ткани и органы нервной системы : центральная и вегетативная нервная системы , периферические нервы , нервные ганглии , рецепторные клетки анализаторов ( зрения , слуха , обоняния ) , эпидермис кожи и его производные ( перья , волосы , ногти , кожные и молочные железы ) , эпителий ротовой полости , эмаль зубов , железы внутренней секреции – эпифиз , нейрогипофиз и др .

Производными энтодермы являются органы пищеварительной и дыхательной систем : эпителий желудка и кишки , печень , поджелудочная железа , кишечные и желудочные желёзы , эпителий лёгких и дыхательных путей , передняя и средняя доля гипофиза , щитовидная и паращитовидная железы

Производными мезодермы являются : соединительная ткань , кости и хрящи осевого скелета , поперечно-полосатая мышечная ткань , дерма кожи , органы выделительной системы , половые железы ( гонады ) , надпочечники , сердечно-сосудистую и лимфатическую системы , плевра , брюшина , выстилка вторичной полости тела - целома

Органогенез сопровождается дифференцировкой клеток , тканей , избирательным и неравномерным ростом отдельных органов и частей организма.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: