В чем заключается биологический смысл мейоза. В чем заключается биологическое значение мейоза

Мейоз или редукционное деление клетки - деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

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

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

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

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

Пахитена или пахинема - (самая длительная стадия) кроссинговер (перекрест), обмен участками между гомологичными хромосомами; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой.

Диплотена или диплонема - 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 I центриоли 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.

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.

В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений).

Репродуктивная функция и биологическое значение мейоза

Репродуктивная функция организма осуществляется в процессе соединения двух гамет (половые клетки) при возникновении и последующем развитии из зиготы дочернего организма – оплодотворённой яйцеклетки. У половых родительских клеток есть определённый набор n-хромосом. Он называется гаплоидным. Зигота же, принимая в себя эти наборы, становится диплоидной клеткой, т.е. число хромосом там 2n: одна материнская и одна отцовская. Биологическое значение мейоза как особого деления на клетки состоит в том, что именно благодаря ему, гаплоидная клетка образуется из клеток диплоидных.

Определение

Мейозом в биологии принято называть разновидность митоза; вследствие его диплоидные соматические клетки половых желез делятся на 1n гаметы. Когда ядро оплодотворяется, происходит слияние гамет. Таким образом, восстанавливается 2n хромосомный набор. Значение мейоза заключается в обеспечении сохранности присущего каждому виду живых организмов хромосомного набора и соответствующего количества ДНК.

Описание

Мейоз – процесс непрерывный. Его составляют 2 вида деления, последовательно следующих друг за другом: мейоз I и мейоз II. Каждый из процессов, в свою очередь, состоит из профазы, метафазы, анафазы, телофазы. Первое деление мейоза, или мейоз I, уменьшает вдвое количество хромосом, т.е. происходит явление так называемого редукционного деления. Когда наступает вторая стадия мейоза, или мейоз II, гаплоидности клеток не грозит изменение, она сохраняется. Этот процесс назван эквационным делением.

Все клетки, находящиеся в стадии мейоза, несут в себе некую информацию на генетическом уровне.

• Профаза мейоза первого – этап постепенной спирализации хроматина и образования хромосом. В конце этого весьма сложного действия генетический материал присутствует в первоначальном виде – 2n2 хромосом.
• Наступает метафаза – наступает и максимальный уровень спирализации. Генетический материал по-прежнему не изменяется.
• Анафаза мейоза сопровождается редукцией. Каждая пара родительских хромосом отдаёт по одной своей дочерней клетке. Генетический материал изменяется по составу, т.к. число хромосом стало вдвое меньше: на каждый полюс клетки приходится по 1n2 хромосомы.
• Телофаза – фаза, когда формируется ядро, разделяются цитоплазмы. Создаются дочерние клетки, их 2, и в каждой по 2 хроматиды. Т.е. набор хромосом в них гаплоидный.
• Далее наблюдается интеркинез, небольшая передышка между первой и второй стадией мейоза. Обе дочерних клетки готовы вступить во вторую стадию мейоза, которая протекает по тому же механизму, что и митоз.

Биологическое значение мейоза заключается, следовательно, и в том, что в его второй стадии в результате сложных механизмов образуются уже 4 гаплоидных клетки – 1n1 хромосом. Т.е., одна диплоидная материнская клетка даёт жизнь четырём - у каждой гаплоидный хромосомный набор. В одной из фаз мейоза первой степени генетический материал перекомбинируется, а во второй стадии осуществляется движение хромосом и хроматид к разным полюсам клетки. Эти движения – источник изменчивости и различных внутривидовых комбинаций.

Итоги

Итак, биологическое значение мейоза, действительно, велико. Прежде всего, его следует отметить как главный, основной этап генеза гаметы. Мейозом обеспечивается передача генетической информации видов от одного организма другому, при условии, что они размножаются половым путём. Мейоз даёт возможность возникать внутривидовым комбинациям, т.к. дочерние клетки отличаются не только от родительских, но и различаются между собой.

Помимо этого, биологическое значение мейоза заключается и в обеспечении уменьшения количества хромосом в тот момент, когда образуются половые клетки. Мейоз обеспечивает их гаплоидность; в момент же оплодотворения в зиготе диплоидный состав хромосом восстанавливается.

Мейоз. Биологическое значение мейоза

Мейоз - это особый тип клеточного деления, возникновение которого связано с появлением полового размножения. При половом размножении два родителя - отец и мать - дают начало новому организму. При оплодотворении сливаются ядра половых клеток родителей, что увеличивает вдвое количество хромосом в зиготе. Следовательно, образование половых клеток должно быть связано с уменьшением количества хромосом в два раза, но таким образом, чтобы совокупность генетического материала обеспечивала преемственность поколений. Закономерное чередование репликации ДНК и, соответственно, хромосом, митозов и мейозов обеспечивает сохранение видоспецифического кариоти-па как в индивидуальном развитии - онтогенезе, так и в череде поколений организмов.

В процессе мейоза из одной диплоидной клетки (2n = 46) образуются 4 гаплоидные клетки (n = 23). Кроме того, в мейозе происходит два вида перегруппировки генетического материала хромосом, т. е. два вида генетической рекомбинации: 1) независимое распределение гомологичных хромосом из разных пар к полюсам деления; 2) кроссинговер - обмен участками между гомологичными хромосомами. Эти процессы обеспечивают широчайший спектр наследственной изменчивости, генетическую неповторимость индивидов даже среди потомков одной пары родителей.

Мейотическое деление у человека не имеет каких-то коренных отличий от мейоза других эукариот. Оно состоит из двух, следующих друг за другом делений, между которыми не происходит удвоения ДНК, а следовательно, и хромосом.

Перед мейозом обязательно проходит интерфаза, в S-периоде которой ДНК реплицируется. Следовательно, в профазе первого мейотического деления выявляющиеся нитевидные хромосомы состоят из двух хроматид. Каждое из двух делений мейоза состоит из про-, мета-, ана- и телофазы с индексами I или II

Первое мейотическое деление протекает значительно дольше, чем второе. Самой длительной фазой первого мейотического деления является профаза, так как именно в этой фазе происходят такие сложные процессы, как образование бивалентов из гомологичных хромосом и кроссинговер.

Метафаза I - биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости в цитоплазме. Центромеры хромосом расположены на экваторе, к ним прикреплены нити веретена деления. Число выстроенных бивалентов соответствует гаплоидному набору хромосом и для человека равно 23.

Анафаза I - расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам клетки. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.

Телофаза I. В этой фазе происходит образование двух дочерних ядер, каждое из которых содержит гаплоидное число хромосом, равное 23. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.

Промежуток между двумя последующими делениями мейоза очень небольшой. Почти сразу начинается второе мейотическое деление. Оно идет по схеме митоза: 23 хромосомы, состоящие из парных сестринских хроматид, связанных в центромерных участках, в каждом из двух образованных ядер проходят профазу и мета-фазу. В анафазе они разъединяются, и сестринские хроматиды каждой хромосомы расходятся к противоположным полюсам, в результате чего образуется четыре гаплоидных ядра (рис. 10).

Рекомбинация генетического материала в мейозе происходит не только за счет процесса кроссинговера. В анафазе первого мейоти-ческого деления происходит случайное распределение по отношению к полюсам клетки гомологичных хромосом из каждого бивалента. Это приводит к большому числу возможных комбинаций отцовских и материнских хромосом в гаметах. Рассмотрим процесс подробнее на простом примере.

Проанализируем распределение первой и второй пары гомологичных хромосом в анафазе I. Известно, что в каждой паре гомологичных хромосом в процессе оплодотворения одна хромосома приходит из гаметы отца, другая - из гаметы матери. Обозначим заглавными буквами хромосомы отца, а строчными - хромосомы матери. Таким образом, А и а - первая пара хромосом, В и b - вторая пара. В профазе I образуются биваленты. В метафазе I они выстраиваются в экваториальной плоскости: А//а, В//b. В анафазе I гомологичные хромосомы из бивалентов расходятся к противоположным полюсам: к одному полюсу пойдут хромосомы А и В, т.е. отцовские, а к другому, а и b, т.е. материнские. Но у этого события может быть и другой исход, когда расположение хромосом в метафазе на экваторе будет другим: А//а, b//В. Тогда к одному полюсу пойдут хромосомы А и b, а к другому - а и В, т.е. сочетание хромосом на полюсах будет содержать одну отцовскую и одну материнскую. Наличие двух пар гомологичных хромосом обеспечивает, как мы видим, образование четырех типов гамет, качественно отличающихся друг от друга сочетанием отцовских и материнских хромосом. У человека 23 пары хромосом. Разнообразие гамет оценивается как 223. Это примерно 10 миллионов вариантов разнообразных сочетаний отцовских и материнских хромосом из каждой пары гомологов. При оплодотворении практически равновероятна встреча любого из сперматозоидов с овулировавшей яйцеклеткой. Это увеличивает число возможных генотипов детей (223 223). Частота генетической рекомбинации в результате независимого распределения разных пар гомологов выше, чем частота рекомбинации в результате кроссинговера.

Наследование признаков, сцепленных с полом. Хромосомы X и Y гомологичны, так как у них есть общие гомологичные участки, где локализованы аллельные гены. Однако эти хромосомы, несмотря на гомологию отдельных локусов, различаются по морфологии. Помимо общих участков Х- и Y-хромосомы имеют большой набор генов, по которым они различаются. В Х-хромосоме имеются гены, которые отсутствуют в Y-хромосоме, в свою очередь, в Y-хромосо-ме имеются гены, которых нет в Х-хромосоме. Таким образом, у мужчин в половых хромосомах имеются гены, которые не имеют второго аллеля в гомологичной хромосоме. В этом случае признак определяется не парой аллельных генов, как обычно менделирую-щий признак, а только одним аллелем. Такое состояние гена называется гемизиготным (рис. 15). Признаки, развитие которых обусловлено одним аллелем, расположенным в одной из альтернативных половых хромосом, называются сцепленными с полом. Они развиваются преимущественно у одного из двух полов. Эти признаки наследуются по-разному у лиц мужского и женского пола.

Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть и рецессивными, и доминантными. Рецессивные признаки - гемофилия, дальтонизм, атрофия зрительного нерва и миопатия Дюшена. Доминантные - рахит, не поддающийся лечению витамином D, и темная эмаль зубов.

Рассмотрим сцепленное с Х-хромосомой наследование на примере рецессивного гена гемофилии. У мужчины половые хромосомы XY. Ген гемофилии локализован в Х-хромосоме и не имеет аллеля в Y-хромосоме, т. е. находится в гемизиготном состоянии. Следовательно, несмотря на то, что признак рецессивный, у мужчин он проявляется:

N - ген нормальной свертываемости крови;

h - ген гемофилии;

XhY - мужчина с гемофилией;

XNY - мужчина здоров.

У женщин половые хромосомы XX. Признак определяется парой аллельных генов, поэтому гемофилия проявляется только в гомозиготном состоянии:

XNXN - женщина здорова;

XNXh - гетерозиготная женщина (носительница гена гемофилии), здорова;

XhXh - женщина-гемофилик.

Основные формальные характеристики Х-сцепленного рецессивного наследования следующие. Обычно поражаются мужчины. Все их фенотипически здоровые дочери являются гетерозиготными носительницами, так как от отца в процессе оплодотворения получают Х-хромосому:

Биологическое значение мейоза заключается в том, что____________

Elizaveta slotina

Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом при наличии полового процесса. Кроме того, вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Мейоз обеспечивает также комбинативную изменчивость – появление новых сочетаний наследственных задатков при дальнейшем оплодотворении.

Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом при наличии полового процесса. Кроме того, вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Мейоз обеспечивает также комбинативную изменчивость – появление новых сочетаний наследственных задатков при дальнейшем оплодотворении.

Биологическое значение мейоза заключается в

а)оброзование мужских и женских гамет
б)оброзованни соматических клеток
в)увеличении чмсла клеток в организме

а. Биологическое значение мейоза заключается в уменьшении числа хромосом вдвое и образовании гаплоидных гамет. Слияние гаплоидных клеток при оплодотворении восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом. Перекомбинация генов, осуществляемая в мейозе, приводит к внутривидовой изменчивости.
Мейоз - особый вид деления клеток, в результате которого образуются гаметы - половые клетки с гаплоидным набором хромосом. Мейоз представляет собой два последовательных деления в процессе гаметогенеза. Оба деления мейоза включают те же фазы, что и митоз:
профазу,
метафазу,
анафазу,
телофазу.

Биологическое значение мейоза?

Биологический смысл мейоза заключается не только в том, что происходит сохранение генетического материала в следующем поколении, так как при оплодотворении сливаются гаплоидные гаметы и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Но еще и в том, что гены могут комбинироваться и образовывать новые их комбинации в результате кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами, который осуществляется при их конъюгации в профазе первого деления.

Кроме того,случайное расхождение негомологичных хромосом обеспечивает независимое наследование, а следствие ОБРАЗОВАНИЕ НОВЫХ КОМБИНАЦИЙ ГЕНОВ И ХРОМОСОМ. Это играет очень важную роль в существовании и эволюции вида.

Juliette

Мейоз - редукционное деление клетки, происходит при образовании половых клеток, у которых должен быть гаплоидный (одинарный) набор хромосом. Тогда при оплодотворении образуется зигота с двойным набором хромосом, половина которых - от отца, половина - от матери.

Дольфаника

Процесс мейоза уменьшает хромосомы, в противном случае последующее поколение, когда происходит слияние ядер яйцеклетки и сперматозоида хромосомы размножались бы без конца.

Биологическое значение мейоза - возникновение наследственной изменчивости.

Значение мейоза лучше представлять по таблицам. Мейоз происходит у организмов, размножающихся половым путем.

Мейоз

Основные понятия и определения

Мейозом называется особый способ деления эукариотических клеток, при котором исходное число хромосом уменьшается в 2 раза (от древнегреч. «мейон » – меньше – и от «мейозис » – уменьшение). Часто уменьшение числа хромосом называется редукцией .

Исходное число хромосом в мейоцитах (клетках, вступающих в мейоз) называется диплоидным хромосомным числом (2n ) Число хромосом в клетках, образовавшихся в результате мейоза, называется гаплоидным хромосомным числом (n ).

Минимальное число хромосом в клетке называется основным числом (x ). Основному числу хромосом в клетке соответствует и минимальный объем генетической информации (минимальный объем ДНК), который называется гено м. Количество гено мов в клетке называется гено мным числом (Ω). У большинства многоклеточных животных, у всех голосеменных и многих покрытосеменных растений понятие гаплоидности–диплоидности и понятие гено много числа совпадают. Например, у человека n =x =23 и 2n =2x =46.

Главной особенностью мейоза является конъюгация (спаривание) гомологичных хромосом с последующим расхождением их в разные клетки. Мейотическое распределение хромосом по дочерним клеткам называется сегрегацией хромосом .

Краткая история открытия мейоза

Отдельные фазы мейоза у животных описал В. Флемминг (1882), а у растений – Э.Страсбургер (1888), а затем российский ученый В.И. Беляев. В это же время (1887) А. Вайсман теоретически обосновал необходимость мейоза как механизма поддержания постоянного числа хромосом. Первое подробное описание мейоза в ооцитах кролика дал Уиниуортер (1900). Изучение мейоза продолжается до сих пор.

Общий ход мейоза

Типичный мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений, которые соответственно называются мейоз I и мейоз II . В первом делении происходит уменьшение числа хромосом в два раза, поэтому первое мейотическое деление называют редукционным , реже – гетеротипным . Во втором делении число хромосом не изменяется; такое деление называют эквационным (уравнивающим), реже – гомеотипным . Выражения «мейоз» и «редукционное деление» часто используют как синонимы.

Интерфаза

Предмейотическая интерфаза отличается от обычной интерфазы тем, что процесс репликации ДНК не доходит до конца: примерно 0,2...0,4 % ДНК остается неудвоенной. Таким образом, деление клетки начинается на синтетической стадии клеточного цикла. Поэтому мейоз образно называют преждевременным митозом. Однако в целом, можно считать, что в диплоидной клетке (2n ) содержание ДНК составляет 4с .

При наличии центриолей происходит их удвоение таким образом, что в клетке имеется две диплосомы, каждая из которых содержит пару центриолей.

Первое деление мейоза (редукционное деление , или мейоз I)

Сущность редукционного деления заключается в уменьшении числа хромосом в два раза: из исходной диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (в состав каждой хромосомы входит 2 хроматиды).

Профаза 1 (профаза первого деления) состоит из ряда стадий:

Лептотена (стадия тонких нитей). Хромосомы видны в световой микроскоп в виде клубка тонких нитей. Раннюю лептотену, когда нити хромосом видны еще очень плохо, называют пролептотена .

Зиготена (стадия сливающихся нитей). Происходит конъюгация гомологичных хромосом (от лат. conjugatio – соединение, спаривание, временное слияние). Гомологичные хромосомы (или гомологи) – это хромосомы, сходные между собой в морфологическом и генетическом отношении. У нормальных диплоидных организмов гомологичные хромосомы – парные: одну хромосому из пары диплоидный организм получает от матери, а другую – от отца. При конъюгации образуются биваленты . Каждый бивалент – это относительно устойчивый комплекс из одной пары гомологичных хромосом. Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых синаптонемальных комплексов . Один синаптонемальный комплекс может связывать только две хроматиды в одной точке. Количество бивалентов равно гаплоидному числу хромосом. Иначе биваленты называются тетрады , так как в состав каждого бивалента входит 4 хроматиды.

Пахитена (стадия толстых нитей). Хромосомы спирализуются, хорошо видна их продольная неоднородность. Завершается репликация ДНК (образуется особая пахитенная ДНК ). Завершается кроссинговер – перекрест хромосом, в результате которого они обмениваются участками хроматид.

Диплотена (стадия двойных нитей). Гомологичные хромосомы в бивалентах отталкиваются друг от друга. Они соединены в отдельных точках, которые называются хиазмы (от древнегреч. буквы χ – «хи»).

Диакинез (стадия расхождения бивалентов). Отдельные биваленты располагаются на периферии ядра.

Метафаза I (метафаза первого деления)

В прометафазе I ядерная оболочка разрушается (фрагментируется). Формируется веретено деления. Далее происходит метакинез – биваленты перемещаются в экваториальную плоскость клетки.

Анафаза I (анафаза первого деления)

Гомологичные хромосомы, входящие в состав каждого бивалента, разъединяются, и каждая хромосома движется в сторону ближайшего полюса клетки. Разъединения хромосом на хроматиды не происходит. Процесс распределения хромосом по дочерним клеткам называется сегрегация хромосом .

Телофаза I (телофаза первого деления)

Гомологичные двухроматидные хромосомы полностью расходятся к полюсам клетки. В норме каждая дочерняя клетка получает одну гомологичную хромосому из каждой пары гомологов. Формируются два гаплоидных ядра, которые содержат в два раза меньше хромосом, чем ядро исходной диплоидной клетки. Каждое гаплоидное ядро содержит только один хромосомный набор, то есть каждая хромосома представлена только одним гомологом. Содержание ДНК в дочерних клетках составляет 2с .

В большинстве случаев (но не всегда) телофаза I сопровождается цитокинезом .

Интеркинез

Интеркинез – это короткий промежуток между двумя мейотическими делениями. Отличается от интерфазы тем, что не происходит репликации ДНК, удвоения хромосом и удвоения центриолей: эти процессы произошли в предмейотической интерфазе и, частично, в профазе I.

Второе деление мейоза (эквационное деление , или мейоз II)

В ходе второго деления мейоза уменьшения числа хромосом не происходит. Сущность эквационного деления заключается в образовании четырех гаплоидных клеток с однохроматидными хромосомами (в состав каждой хромосомы входит одна хроматида).

Профаза II (профаза второго деления)

Не отличается существенно от профазы митоза. Хромосомы видны в световой микроскоп в виде тонких нитей. В каждой из дочерних клеток формируется веретено деления.

Метафаза II (метафаза второго деления)

Хромосомы располагаются в экваториальных плоскостях гаплоидных клеток независимо друг от друга. Эти экваториальные плоскости могут лежать в одной плоскости, могут быть параллельны друг другу или взаимно перпендикулярны.

Анафаза II (анафаза второго деления)

Хромосомы разделяются на хроматиды (как при митозе). Получившиеся однохроматидные хромосомы в составе анафазных групп перемещаются к полюсам клеток.

Телофаза II (телофаза второго деления)

Однохроматидные хромосомы полностью переместились к полюсам клетки, формируются ядра. Содержание ДНК в каждой из клеток становится минимальным и составляет 1с .

Типы мейоза и его биологическое значение

В общем случае в результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидные клетки. При гаметном мейозе из образовавшихся гаплоидных клеток образуются гаметы. Этот тип мейоза характерен для животных. Гаметный мейоз тесно связан с гаметогенезом и оплодотворением . При зиготном и споровом мейозе образовавшиеся гаплоидные клетки дают начало спорам или зооспорам. Эти типы мейоза характерны для низших эукариот, грибов и растений. Споровый мейоз тесно связан со спорогенезом . Таким образом, мейоз – это цитологическая основа полового и бесполого (спорового) размножения .

Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом при наличии полового процесса. Кроме того, вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Мейоз обеспечивает также комбинативную изменчивость – появление новых сочетаний наследственных задатков при дальнейшем оплодотворении.

Ход мейоза находится под контролем генотипа организма, под контролем половых гормонов (у животных), фитогормонов (у растений) и множества иных факторов (например, температуры).

Уже почти три года как я веду свой блог репетитора по биологии . Некоторые темы вызывают особый интерес и комментарии к статьям становятся невероятно «раздутым». Понимаю, что читать такие длинные «портянки» со временем становится очень неудобно.
Поэтому решил часть вопросов читателей и мои ответы на них, имеющих, возможно, интерес для многих, размещать в отдельной рубрике блога, которую назвал «Из диалогов в комментариях».

Чем интересна тема этой статьи? Ведь понятно, что основное биологическое значение мейоза: обеспечение постоянства числа хромосом в клетках из поколения в поколение при половом размножении.

Причем, не надо забывать, что у животных организмов в специализированных органах (гонадах) из диплоидных соматических клеток (2n) мейозом образуются гаплоидные половые клетки гаметы (n).

Так же помним, что все растения живут с : спорофита, образующего споры и гаметофита, образующего гаметы. Мейоз у растений протекает на стадии созревания гаплоидных спор (n). Из спор развивается гаметофит, все клетки которого гаплоидные (n). Поэтому в гаметофитах митозами образуются гаплоидные мужские и женские половые клетки гаметы (n) .

Теперь давайте посмотрим материалы комментариев к статье какие же существуют тесты для ЕГЭ по вопросу о биологическом значении мейоза .

Светлана (учитель биологии). Добрый день, Борис Фагимович!

Я проанализировала 2 пособия ЕГЭ Калиновй Г.С. и вот что обнаружила.

1 вопрос.


2. Образовании клеток с удвоенным числом хромосом;
3. Образовании гаплоидных клеток;
4. Рекомбинации участков негомологичных хромосом;
5. Новых комбинациях генов;
6. Появление большего числа соматических клеток.
Официальный ответ 3,4,5 .

2 вопрос похожий, НО!
Биологическое значение мейоза состоит в:
1. Появлении новой последовательности нуклеотидов;
2. Образовании клеток с диплоидным набором хромосом;
3. Образовании клеток с гаплоидным набором хромосом;
4. Формировании кольцевой молекулы ДНК;
5. Возникновении новых комбинаций генов;
6. Увеличении числа зародышевых листков.
Официальный ответ 1,3,5.

Что же выходит: в 1 вопросе ответ 1 отметается, а во 2 вопросе он верный? Но 1 — это скорее всего ответ на вопрос, что обеспечивает мутационный процесс; если — 4, то, в принципе, это тоже может быть правильным, поскольку кроме гомологичных хромосом негомологичные тоже вроде могут перекомбинироваться? Я больше склоняюсь к ответам 1,3,5.

Здравствуйте, Светлана! Есть наука биология, излагаемая в вузовских учебниках. Есть дисциплина биология, излагаемая (как можно более доступно) в школьных учебниках. Доступность (а фактически популяризация науки) часто выливается во всевозможные неточности, которыми “грешат” школьные учебники (даже переиздаваемые по 12 раз с одними и теми же ошибками).

Светлана, а что уж говорить про тестовые задания, которых “насочиняли” уже десятки тысяч (в них конечно встречаются и откровенные ошибки, и всевозможные некорректности, связанные с двояким трактованием вопросов и ответов).

Да, Вы правы, доходит до явного абсурда, когда один и тот же ответ в разных заданиях даже одного автора оценивается им как правильный и как не правильный. И такой, мягко говоря, “путаницы”, очень и очень много.

Учим школьников, что коньюгациягомологичных хромосом в профазу 1 мейоза может привести к кроссинговеру. Кроссинговер обеспечивает комбинативную изменчивость — появление нового сочетания генов или, что тоже самое «новой последовательности нуклеотидов». В этом тоже заключается одно из биологических значений мейоза, поэтому ответ 1 бесспорно следует считать правильным.

А вот в правильности ответа 4 на счет рекомбинации участков НЕГОМОЛОГИЧНЫХ хромосом вижу огромную «крамолу» в составлении такого теста вообще. При мейозе в норме коньюгируют ГОМОЛОГИЧНЫЕ хромосомы (в этом суть мейоза, в этом его биологическое значение ). Но бывают хромосомные мутации, возникающие из-за ошибок мейоза, когда коньюгируют негомологичные хромосомы. Вот в ответе на вопрос: «Как возникают хромосомные мутации» — этот ответ был бы правильным.

Составители порой видимо “не видят” частицу “не” перед словом “гомологичные”, так как мне тоже попадались другие тесты, где на вопрос о биологическом значении мейоза надо было выбрать этот ответ как правильный. Конечно, абитуриентам надо знать, что верные ответы здесь 1,3,5.

Как видим, эти два теста плохие еще и потому, что в них вообще не предлагается основного правильного ответа на вопрос о биологическом значении мейоза, а ответы 1 и 5 — это фактически одно и тоже.

Да, Светлана, это “ляпы” за которые расплачиваются выпускники и абитуриенты на экзаменах при сдаче ЕГЭ. Поэтому, главное все же, даже для сдачи ЕГЭ, учить своих учеников в основном по учебникам , а не по тестовым заданиям. Учебники дают комплексные знания. Только такие знания помогут ответить учащимся на любые правильно составленные тесты.

**************************************************************

У кого будут вопросы по статье к репетитору биологии по Скайпу , обращайтесь в комментариях.

Биологическое значение мейоза заключается в поддержании остоянства числа хромосом при наличии полового процесса. Кроме того, вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Мейоз обеспечивает также комбинативную изменчивость – появление новых сочетаний наследственных задатков при дальнейшем оплодотворении.

Ход мейоза находится под контролем генотипа организма, под контролем половых гормонов (у животных), фитогормонов (у растений) и множества иных факторов (например, температуры).

45.Отличия мейоза и митоза .

Главное отличие мейоза от митоза - конъюгация гомологичных хромосом с последующим расхождением их в разные гаметы. Точность расхождения обусловлена точностью конъюгации, а последняя - идентичностью молекулярной структуры ДНК гомологов.
В заключение отметим, что цитологами доказано независимое расхождение негомологичных хромосом в профазе I деления мейоза. Это означает, что любая отцовская хромосома может попасть в гамету с любой, в крайнем варианте - со всеми материнскими негомологичными хромосомами. Однако если речь идет о дочерних хромосомах (во II делении мейоза), образовавшихся из перекрещенных, т. е. претерпевших кроссинговер, или кроссоверных хроматид, то их, строго говоря, нельзя рассматривать ни как чисто отцовские, ни как чисто материнские.

46. Оплодотворение, его биологическая роль .

Оплодотворение - соединение двух гамет, в результате чего образуется оплодотворенное яйцо - зигота - начальная стадия развития нового организма.Зигота содержит материнскую и отцовскую гаметы.В зиготе возрастает ядерно-плазменное соотношение.Резко усиливаются обменные процессы.Зигота способна к дальнейшему развитию. Сущность оплодотворения состоит во внесении сперматозоидом отцовских хромосом.Сперматозоид оказывает стимулирующее влияние, вызывающее начало развития яйцеклетки.

47. Виды оплодотворения .

Существует два типа оплодотворения: наружное и внутреннее. При наружном типе оплодотворение происходит в воде, и развитие зародыша также происходит в водной среде (ланцетник, рыбы, земноводные). При внутреннем типе оплодотворение происходит в половых путях самки, а развитие зародыша может происходить или во внешней среде (рептилии, птицы), или внутри организма матери в особом органе – матке (плацентарные млекопитающие, человек).

При оплодотворении в яйцеклетку может проникать один или несколько сперматозоидов. Если в яйцеклетку проникает один сперматозоид, то такое явление называют моноспермией. Если проникает несколько сперматозоидов, то это полиспермия. Как правило, моноспермия характерна для яйцеклеток, не имеющих плотных оболочек, полиспермия – для яйцеклеток с плотными оболочками. В случае полиспермии оплодотворение яйцеклетки также происходит только одним сперматозоидом, остальные растворяются и принимают участие в разжижении желтка.

Успех оплодотворения зависит и от внешних условий. Основным условием является наличие жидкой среды с определенной концентрацией. Среда должна обладать нейтральной или слегка щелочной реакцией, в кислой среде оплодотворение не происходит.

48. Этапы оплодотворения .

Важнейшие этапы процесса оплодотворения включают:1) Проникновение сперматозоида в яйцеклетку;2) Активацию в ядре метаболических процессов;3) Слияние ядер яйцеклетки и сперматозоида и восстановление диплоидного набора хромосом.

49. Механизмы оплодотворения .

Оплодотворение может произойти лишь при определенной концентрации сперматозоидов в семенной жидкости(1 мл семенной жидкости ~350 млн. сперматозоидов). Яйцеклетки животных и растений выделяют в окружающую среду вещества, активирующие сперматозоиды. Сперматозоиды двигаются по направлению к яйцеклетке. Вещества, выделяемые яйцеклеткой, вызывают склеивание сперматозоидов, что способствует удержанию их вблизи яйцеклетки. К яйцеклетке подходит множество сперматозоидов, но проникает один. Проникновению сперматозоида в яйцеклетку способствуют ферменты - гиалуронидаза и др. Ферменты выделяются акросомой. Оболочка яйцеклетки растворяется, и через отверстие в ней сперматозоид проникает в яйцеклетку. На поверхности яйца образуется оболочка оплодотворения, которая защищает яйцо от проникновения других сперматозоидов. Между этой оболочкой и поверхностью яйца есть свободное пространство, заполненное жидкостью. Проникновение сперматозоида способствует завершению второго деления мейоза, и овоцит 2-го порядка становится зрелым яйцом. В яйце усиливается метаболическая активность, увеличивается потребление кислорода и происходит интенсивный синтез белка.

Ядра сперматозоида и яйцеклетки сближаются, их мембраны растворяются. Ядра сливаются и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Это самое основное в процессе оплодотворения. Оплодотворенное яйцо называют зиготой. Зигота способна к дальнейшему развитию. При оплодотворении сперматозоид вносит свой хромосомный материал в яйцеклетку и оказывает стимулирующее влияние, вызывая развитие организма.

50. Партеногенез, его разновидности и характеристика .

Партеногенез - развитие из неоплодотворенных яиц, позволяющее особи производитьпотомков без настоящего оплодотворения. Известен естественный и искусственный партеногенез. Естественный партеногенез существует у ряда растений, червей, насекомых, ракообразных. У пчел, муравьев встречается факультативный партеногенез. Из неоплодотворенных яиц развиваются самцы, а из оплодотворенных - самки.При облигатном партеногенезе яйца развиваются без оплодотворения. Например, у кавказской скальной ящерицы. Этот вид сохранился благодаря партеногенезу, т.к. встреча особей затруднена. Партеногенез может быть у птиц. У одной из пород индеек некоторые яйца развиваются партеногенетически, из них появляются только самцы. У многих видов партеногенез происходит циклически. У тлей, дафний в летнее время существуют только самки, размножающиеся партеногенетически, а осенью имеет место размножение с оплодотворением. Такое чередование форм размножения связано с большой гибелью особей. Искусственный партеногенез обнаружен в 1886 г. А.А. Тихомировым. Благодаря опытам с искусственным партеногенезом выяснили, что для развития яйца необходима активация. В естественных условиях эту функцию выполняют сперматозоиды после проникновения в яйцеклетку. В эксперименте активация может быть вызвана различными воздействиями: химическим, механическим, электрическим, термическим и др. Эти факторы изменяют метаболизм яйцеклетки и активируют ее.

При половом размножении дочерний организм возникает в результате слияния двух половых клеток (гамет ) и последующего развития из оплодотворенной яйцеклетки — зиготы.

Половые клетки родителей обладают гаплоидным набором (n ) хромосом, а в зиготе при объединении двух таких наборов число хромосом становится диплоидным (2n ): каждая пара гомологичных хромосом содержит одну отцовскую и одну материнскую хромосому .

Гаплоидные клетки образуются из диплоидных в результате особого клеточного деления — мейоза.

Мейоз — разновидность митоза, в результате которого из диплоидных (2п) соматических клеток половых же лез образуются гаплоидные гаметы (1 n ). При оплодотворении ядра гаметы сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК.

Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое (редукционное деление): при мейозе II гаплоидность клеток сохраняется (эквационное деление). Клетки, вступающие в мейоз, содержат генетическую информацию 2n2хр (рис. 1).

В профазе мейоза I происходит постепенная спирализация хроматина с образованием хромосом. Гомологичные хромосомы сближаются, образуя общую структуру, состоящую из двух хромосом (бивалент) и четырех хроматид (тетрада). Соприкосновение двух гомологичных хромосом по всей длине называется конъюгацией. Затем между гомологичными хромосомами появляются силы отталкивания, и хромосомы сначала разделяются в области центромер, оставаясь соединенными в области плеч, и образуют перекресты (хиазмы). Расхождение хроматид постепенно увеличивается, и перекресты смещаются к их концам. В процессе конъюгации между некоторыми хроматидами гомологичных хромосом может происходить обмен участками — кроссинговер, приводящий к перекомбинации генетического материала. К концу профазы растворяются ядерная оболочка и ядрышки, формируется ахроматиновое веретено деления. Содержание генетического материала остается прежним (2n2хр).

В метафазе мейоза I биваленты хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. В этот момент спирализация их достигает максимума. Содержание генетического материала не изменяется (2п2хр).

В анафазе мейоза I гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Следовательно, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна — число хромосом уменьшается вдвое (происходит редукция). Содержание генетического материала становится 1n2хр у каждого полюса.

В телофазе происходит формирование ядер и разделение цитоплазмы — образуются две дочерние клетки. Дочерние клетки содержат гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома — две хроматиды (1n2хр).

Интеркинез — короткий промежуток между первым и вторым мейотическими делениями. В это время не происходит репликации ДНК, и две дочерние клетки быстро вступают в мейоз II, протекающий по типу митоза.

Рис. 1. Схема мейоза (показана одна пара гомологичных хромосом). Мейоз I: 1, 2, 3. 4. 5 — профаза; 6 —метафаза; 7 — анафаза; 8 — телофаза; 9 — интеркинез. Мейоз II; 10 —метафаза; II —анафаза; 12 — дочерние клетки.

В профазе мейоза II происходят тс же процессы, что и в профазе митоза. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Изменений содержания генетического материала не происходит (1n2хр). В анафазе мейоза II хроматиды каждой хромосомы отходят к противоположным полюсам клетки, и содержание генетического метериала у каждого полюса становится lnlxp. В телофазе образуются 4 гаплоидные клетки (lnlxp).

Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной материнской клетки образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. Кроме того, в профазе мейоза I происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер), а в анафазе I и II — случайное отхождение хромосом и хроматид к одному или другому полюсу. Эти процессы являются причиной комбинативной изменчивости.

Биологическое значение мейоза :

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

Атак же, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом. Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Схема гаметогенеза: à — сперматогенез; á — овогенез

Рис. 3. Схема, иллюстрирующая механизм сохранения диплоидного набора хромосом при половом размножении