Митоз протекает в несколько стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Профаза. 2n4c Процесс начинается со спирализации хромосом, они укорачиваются, утолщаются и становятся видны в световой микроскоп. В конце профазы хорошо видно что каждая хромосома — двойная. Центриоли клеточного центра начинают расходиться к полюсам. Примерно к середине профазы ядрышко уменьшается в размере и становится спутником одной из хромосом. Профаза завершается разрушением ядерной оболочки и хромосомы оказываются в цитоплазме.
Метафаза. Завершается формирование нитей веретена деления (в клетке образуется 2 полуверетена). Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно в экваториальной плоскости клетки. Образуется так называемая метафазная пластинка, состоящая из двухроматидных хромосом — у растений. У животных «материнская звезда». Центромеры хромосом располагаются строго по экватору. В эту фазу можно легко подсчитать количество хромосом и изучить особенности их строения, т. е. Наиболее удобная для изучения кариотипа.
Анафаза. Хромосомы разделяются на хроматиды. Нити веретена деления укорачиваются, в результате чего сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. Движение происходит асинхронно. Хроматиды можно называть дочерними хромосомами. К каждому полюсу движется столько хроматид, сколько их было в исходной клетке. Фаза заканчивается, когда хроматиды достигают полюсов.
Телофаза. Происходят те же процессы, что в профазе, но в обратном порядке. Дочерние хромосомы деспирализуются (раскручиваются, удлиняются и утоньшаются) у полюсов клетки с образованием хроматина. Разрушаются нити веретена деления. Формируется ядерная оболочка. В двух образовавшихся ядрах возникают ядрышки.
На этом деление ядра заканчивается, и начинается разделение клетки надвое - цитокинез. У клеток животных в экваториальной плоскости возникает кольцевая перетяжка. Она углубляется, пока не произойдет разделение двух дочерних клеток. Клетки растений не могут делиться перетяжкой, так как имеют жесткую клеточную стенку. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и разделяет две дочерние клетки.
Биологическое значение митоза Митоз обусловливает важнейшие процессы жизнедеятельности — рост, развитие, регенерацию (восстановление поврежденных тканей и органов). Митотическое деление клеток лежит в основе бесполого размножения многих организмов.
Различные факторы среды могут нарушать процесс митоза и приводить к появлению аномальных клеток. Выделяют 3 типа нарушений митоза: 1 изменение структуры хромосом, 2 повреждение веретена деления, 3 нарушение цитотомии. Патологии митоза могут приводить к образованию мозаицизма.
Бесполое размножение. Это процесс возникновения дочерних особей из одной или группы соматических клеток материнского организма. Характерные черты: в размножении участвует 1 организм, наблюдается быстрое увеличение числа потомков, изменчивость очень низкая.
Виды бесполого размножения:
· деление клетки пополам (у одноклеточных)
· шизогония (деление клетки на несколько частей, например малярийный плазмодий)
· фрагментация (деление частями слоевища или мицелия, встречается у водорослей, грибов, червей)
· вегетативное (вегетативными органами и их частями)
· почкование (у кишечнополостных и дрожжей)
· спорообразование (у споровых растений — мхи, плауны, папоротники, грибы)
4 П оловое размножение. Это размножение, в котором принимают участие специализированные половые клетки. Основой полового размножения является мейоз. Половой процесс — обмен наследственной информацией между особями одного вида.
Способы полового размножения:
· амфимиксис (оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток)
· партеногенез (развитие из неоплодотворенной яйцеклетки — трутни у пчел, тля)
· андрогенез (развитие из цитоплазмы яйцеклетки и ядра сперматозоида — все гены от отца)
· гиногенез (развитие из неоплодотворенной яйцеклетки, для активации которой нужен сперматозоид, все потомки женского пола)
· гаметогенез — процесс формирования половых клеток. Включает 2 процесса: сперматогенез и оогенез (образование сперматозоидов и яйцеклеток).
5 Мейоз – способ деления половых клеток в период созревания.
Мейоз — это непрямой способ деления клетки, при котором из одной исходной материнской клетки образуется 4 дочерних клетки, с уменьшенным в 2 раза набором хромосом. Все 4 клетки имеют разный набор генетической информации. Является цитологической основой полового размножения. Половые клетки — гаметы.
Мейоз состоит из двух делений: 1 редукционное (происходит уменьшение числа хромосом) 2 эквационное (число хромосом не меняется). Промежуток между двумя делениями — интеркинез. Каждое деление митоза содержит 4 этапа: профазу, анафазу, метафазу и телофазу. Наиболее сложным и продолжительным является первое деление.
| Стадия мейоза | Характеристика процессов | Набор хромосом |
| Редукционное деление | ||
| Профаза 1 | Лептонема — спирализация и уплотнение хромосом | 2n4c |
| Зигонема — гомологичные хромосомы соединяются друг с другом и образуют — биваленты (2 хромосомы, 4 хроматиды). Процесс сближения называется — конъюгация. | 2n4c | |
| Пахинема — За счет конъюгации может происходить кроссинговер — процесс разрыва и обмена участками между гомологичными хромосомами. Биваленты утолщаются и укорачиваются. | 2n4c | |
| Диплонема — продолжается отталкивание хромосом, в результате чего они принимают вид хиазм. Бивалент содержит 2-3 хиазмы. | 2n4c | |
| Диакинез — Центриоли расходятся, образуется веретено деления, исчезает ядрышко и разрушается ядерная оболочка | 2n4c | |
| Метафаза 1 | Завершается формирование нитей веретена деления, биваленты располагаются на экваторе. Каждый бивален располагается по экватору случайно и независимо от других бивалентов клетки | 2n4c |
| Анафаза 1 | Биваленты делятся на хромосомы и начинают движение к полюсам | 1n2c |
| Телофаза 1 | Не отличается от телофазы митоза. Образуется 2 новые клетки | 1n2c |
| Интеркинез | Удвоение ДНК не происходит. Накапливаются различные вещества (белки, АТФ и т.п.) | 1n2c |
| Эквационное деление | ||
| Профаза 2 | Сходно с профазой митоза. Разрушение ядерной оболочки, образование веретена деления | 1n2c |
| Метафаза 2 | Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления, выстраиваются в плоскости экватора | 1n2c |
| Анафаза 2 | Дочерние хромосомы расходятся к полюсам | 1n1c |
| Телофаза 2 | Образование 4х клеток, содержащих гаплоидный набор хромосом, состоящих из 1 хроматиды | 1n1c |
Биологическое значение мейоза: 1 сформировавшиеся в ходе мейоза половые клетки учавствуют в половом размножении, 2 в ходе мейоза происходит изменение генетической информации, что является причиной комбинативной изменчивости, 3 мейоз обеспечивает постоянство числа хромосом в ряду поколений.
Под влиянием различных факторов происходит нарушение мейоза: 1 простое нерасхождение (неправильное распределение хромосом по клеткам), 2 последовательное нерасхождение (затрагивает оба деления), 3 двойное нерасхождение (если у обоих родителей)
Различия митоза и мейоза.
· Митоз — 1 деление, мейоз — 2
· при митозе образуется 2 клетки, при мейозе — 4
· при митозе образуются диплоидные клетки идентичные друг другу и материнской, при мейозе — гаплоидные с разной генетической информацией
· при митозе каждому делению предшествует удвоение ДНК, при мейозе только перед 1 делением
· при мейозе происходит конъюгация и кроссинговер, чего нет при митозе
· при мейозе образуются хиазмы
· в метафазу 1 мейоза на экваторе выстраиваются биваленты, в метафазу митоза - хромосомы
7 Характеристика половых клеток. Хромосомные наборы половых клеток
Сперматозоид образуется из сперматиды. Причет из ядра образуется головка, из остатков цитоплазмы — шейка, в которой располагаются митохондрии и клеточный центр, перед головкой — акросома (содержит диктиосомы аппарата Гольджи, что способствует растворению оболочки яйцеклетки). Активность сперматозоидов зависит от митохондрий.
8 Образование половых клеток (гаметогенез). Периоды овогенеза и сперматогенеза, сходства и различия.
Гаметогенез состоит из 2 процессов: сперматогенез — образование сперматозоидов и оогенез — образование яйцеклетки.
Сперматогенез условно делят на 4 стадии:
1. стадия размножения (предшествующие половым клетки - сперматогонии многократно делятся митозом) 2n
2. стадия роста (сперматоцит 1 порядка незначительно растет) 2n
3. стадия созревания (протекает мейоз. После первого деления — 2 сперматоцита второго порядка (n), после второго - 4 сперматиды (n))
4. стадия формирования (каждая сперматида превращается в зрелый сперматозоид)
При оогенезе наблюдаются те же стадии, но имеются существенные отличия.
1. Стадия размножения (начинается в эмбриональном периоде и заканчивается к 2-3 годам — оогонии. Начиная со 2 месяца внутриутробного развития оогонии вступают в первое деление мейоза, превращаясь в ооцит 1 порядка. Затем мейоз прекращается до периода полового созревания)
2. стадия роста (более продолжительная, т. к. яйцеклетка значительно крупнее сперматозоида)
3. стадия созревания (после 1 деления образуется 1 ооцит второго порядка и одно направительное тельце. В это время происходит овуляция, т. е. Ооцит 2 порядка покидает яичник — примерно раз в месяц. Затем ооцит 2 порядка вступает во 2 стадию мейоза. После второго деления — 1 более крупная яйцеклетка (оотида) и 3 направительных тельца.)
4. стадия формирования (обычно отсутствует. Происходит только после оплодотворения)
После проникновения сперматозоида в яйцеклетку в течение нескольких часов происходит слияние женского и мужского гаплоидных наборов хромосом, при этом они сразу окружены общей ядерной мембраной. Оплодотворение — процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки. После слияния хромосом образуется — зигота. Эта клетка начинает делиться путем митоза, формируя новый организм.
