Содержание
Сравнение митоза и мейоза
Вопросы для сравнения | Митоз | Мейоз |
1. Какие изменения происходят в ядре до начала деления (в интерфазе)? | ||
2. Каковы фазы деления? | ||
3. Характерна ли конъюгация гомологичных хромосом? | ||
4. Какое число дочерних клеток образуется? | ||
5. Какое число хромосом получает каждая дочерняя клетка? | ||
6. Где происходит данный процесс? | ||
7. Какое значение имеет для существования вида? |
Задание 5.Решите ситуационные задачи.
1.Студент положил препарат покровным стеклом вверх и подобрал освещение. Устанавливая объектив с увеличением 8х на расстоянии 1,5 см от препарата, студент безуспешно пытается найти в поле зрения изображение препарата, поднимая каждый раз тубус вверх, вращая макровинт. В чем заключается его ошибка?
2. Желая изучить микропрепарат небольшого размера, студент поставил препарат покровным стеклом вверх, подобрал освещение и установил объектив с увеличением 40х. Он опустил объектив почти вплотную к препарату, а затем, вращая макровинт, начал медленно поднимать тубус. Несмотря на многочисленные попытки, изображение не появлялось. В чем заключается его ошибка?
3.Сколько содержится адениновых, тиминовых, и гуаниновых нуклеотидов во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 950 цитозиновых нуклеотидов, составляющих 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
4.Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
5. Хромосомный набор соматических клеток человека равен 46. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток перед началом мейоза, в профазе мейоза I и профазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.
6. Известно, что молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100, молекулярная масса одного нуклеотида 345. Какова молекулярная масса гена, если в одной его цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500?
7. В ядре каждой соматической (диплоидной) клетки у кролика содержится 22 пары хромосом, а у дрозофилы – 4 пары. Сколько содержится хромосом в каждой дочерней клетке, образующейся в результате митоза? Сколько хромосом содержится в половых клетках тех же организмов?
8. Фрагмент нуклеотидной цепи ДНК имеет последовательность А-А-Г-Т-Г-А-Ц. Определите нуклеотидную последовательность второй цепи и общее число водородных связей, которые образуются между двумя цепями.
9. Фрагмент иРНК содержит число нуклеотидов с аденином – 14, гуанином – 35, цитозином – 21, урацилом – 30.
Митоз и мейоз – кратко и понятно об отличиях
Определите число этих нуклеотидов в участке двуцепочечной молекулы ДНК, который служит матрицей для синтеза данного фрагмента иРНК.
УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ №2
Раздел: Генетика
Цель:изучив данный модуль, студент должен
Знать
- основные генетические термины
- законы Менделя
- виды взаимодействия между аллельными генами
- виды взаимодействия между неаллельными генами
- закономерности наследования признаков при полном и неполном сцеплении
- закономерности наследования признаков, гены, которых локализованы в половых хромосомах
- формы изменчивости
- характеристику модификационой изменчивости
- характеристику комбинативной изменчивости
- характеристику мутационной изменчивости
- методы изучения наследственности у человека
- кариотип человека
- денверскую классификацию хромосом человека
Уметь
- моделировать закономерности моногибридного и дигибридного скрещивания
- определять генотип родителей по фенотипу детей, что необходимо для прогнозирования проявления признаков в потомстве, механизмы взаимодействия между аллельными генами при наследовании групп крови по системе АВО
- объяснять причины и возможные механизмы появления генных и хромосомных болезней
- готовить отпечатки пальцев и ладоней
- анализировать дактило и пальмограмму в норме и при хромосомных заболеваниях
- определять половой хроматин на микропрепаратах
- составлять и анализировать родословные семей для выявления характера наследования нормальных физиологических и патологических признаков с установлением типа наследования и генотипов членов семьи
Владеть
- методикой решения задач
- генетической терминологией
Основные понятия: Законы Г. Менделя, ген, генотип, геном, аллели, множественные аллели, плейотропное действие гена, эпистаз, полимерия, комплементарность, доминирование, сцепленное наследование, закон Т. Моргана, изменчивость.
Задание 1. Решите задачи.
1.Известно, что ген шестипалости (одной из разновидностей полидактилии) и ген, контролирующий наличие веснушек, — доминантные гены, расположенные в разных парах аутосом. Женщина с нормальным количеством пальцев на руках (с пятью пальцами) и с мило разбросанными веснушками на лице вступает в брак с мужчиной, у которого также по пять пальцев на каждой руке, но не от рождения, а после перенесенной в детстве операции по удалению лишнего (шестого) пальца на каждой руке. Веснушек на лице мужчины не было от рождения, нет и в настоящее время. В этой семье имеется единственный ребенок: пятипалый, как мать, и без веснушек, как отец.
Высчитайте, какова была вероятность у этих родителей произвести на свет именно такого ребенка. Определите тип наследование
2.Известно, что катаракта и рыжеволосость у человека контролируются доминантными генами, локализованными в разных парах аутосом. Рыжеволосая женщина, не страдающая катарактой, вышла замуж за светловолосого мужчину, недавно перенесшего операцию по удалению катаракты. Определите, какие дети могут родиться у этих супругов, если иметь в виду, что мать мужчины имеет такой же фенотип, как и его жена (т. е. она рыжеволосая, не имеющая этой болезни глаз).
3.Женщина, страдающая сахарным диабетом (у ее родителей углеводный обмен не был нарушен), резус-положительная (ее мать также резус-положительная, тогда как отец ее — резус-отрицательный), и мужчина, не имеющий сахарного диабета (несмотря на то, что у его матери сахар в крови на протяжении последних 10 лет был значительно выше допустимой нормы, что позволяло ставить диагноз: ярко выраженный сахарный диабет), резус-положительный (известно, что его отец был резус-отрицательным), создали совместного ребенка резус-отрицательного, страдающего сахарным диабетом уже с детства. Сколько шансов было у ребенка появиться именно таким, если учесть всю имеющуюся в вашем распоряжении информацию о близких и дальних родственниках этого ребенка? Ген резус-положительности — доминантный ген (как и ген, контролирующий нормальный углеводный обмен).
4.Женщина, имеющая гипоплазию (истончение) эмали зубов, выходит замуж за мужчину, у которого такой же дефект. От этого брака рождается мальчик, не страдающий данной болезнью. Какова была вероятность появления в этой семье здорового мальчика, в отличие от своих родителей не страдающего гипоплазией эмали? Какова вероятность появления в этой семье здоровой девочки? Известно, что ген, ответственный за развитие гипоплазии эмали, — доминантный ген, локализованный в Х-хромосоме; ген, контролирующий отсутствие рассматриваемого заболевания, — рецессивный ген Х-хромосомы. Определите тип наследования.
5.У женщины, у которой отсутствует потоотделение (заболевание по-другому называется так: ангидрозная эктодермальная дисплазия), и мужчины, не имеющего указанного дефекта, рождается сын. Определите, унаследует ли ребенок болезнь матери или же мальчик будет таким же здоровым, как и его отец, если известно, что ген, ответственный за развитие этой болезни, — рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме. Рассчитайте: если вторым ребенком в этой семье будет девочка, нормально ли будут работать у нее потовые железы.
6.Известно, что ген гемофилии (несвертываемость крови) — рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме. Здоровая женщина, мать которой так же, как и она, была здоровой, а отец был гемофиликом, вышла замуж за мужчину, страдающего гемофилией. Появление, какого потомства можно ожидать от этого брака (относительно рассматриваемого заболевания)?
7.Известно, что ген гемофилии и ген дальтонизма — это рецессивные гены, локализованные в Х-хромосоме; расстояние между ними определено в 9,8 морганиды. Здоровая девушка, мать которой дальтоник, а отец — гемофилик, выходит замуж за здорового мужчину, родители которого здоровы (относительно рассматриваемых заболеваний). Определите, какова вероятность появления в этой семье здоровых детей (девочек, мальчиков).
8.Напишите типы гамет, которые образует особь с генотипом АаВвСс
Задание 2. Изобразите схему определения пола у человека.
1. Укажите соотношение полов у человека.
2. Укажите гетерогаметный пол и объясните, почему он так называется.
3. Какое значение для вида имеет соотношение полов, равное 1:1.
Задание 3. Заполните таблицу №3.
Таблица 3
Сравнительная характеристика типов мутаций
Типы мутаций | Причины их возникновения | Примеры |
Генные | ||
Хромосомные | ||
Геномные |
Задание 4. Ответьте на тестовые задания
Выберите один правильный ответ
1. ПРИЧИНОЙ ПОЯВЛЕНИЯ ПОТОМКОВ С ПЕРЕКОМБИНИРОВАННЫМИ ПРИЗНАКАМИ РОДИТЕЛЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ
1) локализация генов в одной и той же хромосоме
2) преобладание доминантных генов над рецессивными
3) взаимодействие генов
4) перемещение генов в разные гомологичные хромосомы в процессе мейоза
2. ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР ЧЕЛОВЕКА СОДЕРЖИТ
1) 42 аутосомы и 4 половые хромосомы
2) 46 аутосом
3) 44 аутосомы и 2 половые хромосомы
4) 46 аутосом и 2 половые хромосомы
3. РАСПОЛОЖЕНИЕ ГЕНОВ, ОТВЕЧАЮЩИХ ЗА РАЗНЫЕ ПРИЗНАКИ, В РАЗНЫХ ПАРАХ ХРОМОСОМ ЯВЛЯЕТСЯ ЦИТОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ
1) закона гомологических рядов в наследственной изменчивости
2) гипотезы чистоты гамет
3) закона независимого наследования признаков
4) промежуточного наследования признаков
4. КАКОЕ СЛЕДУЕТ ОЖИДАТЬ СООТНОШЕНИЕ ПОТОМКОВ ПО ФЕНОТИПУ ОТ СКРЕЩИВАНИЯ СсЕе Х СсЕе
1) 1:1
2) 3:1
3) 1:1:1:1
4) 9:3:3:1
5. У ОСОБИ, ИМЕЮЩЕЙ ГЕНОТИП АаВВСС, МОЖЕТ БЫТЬ ГАМЕТ
1) АВВ
2) ВСс
3) АаВ
4) аВс
6. ТРИГЕТЕРОЗИГОТА
1) АаВвСс
2) ааВВсс
3) АаВВСс
4) ААВвСс
7. СУЩНОСТЬ ЗАКОНА НЕЗАВИСИМОГО НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ СОСТОИТ В ТОМ, ЧТО
1) Гены, находящиеся на одной и той же хромосоме, наследуются вместе
2) При скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по одной паре признаков, новое поколение гибридов будет единообразным.
3) Расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков
4) Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости.
8. ХРОМОСОМЫ, ПО КОТОРЫМ САМКИ И САМЦЫ ОТЛИЧАЮТСЯ ДРУГ ОТ ДРУГА
1) половые
2) гомологичные
3) аутосомные
4) гаплоидные
9. ГЕМОФИЛИЯ НАСЛЕДУЕТСЯ
1) по аутосомно-доминантному типу
2) аутосомно-рецессивному типу
3) сцеплено с Х- хромосомой
4) сцеплено с Y- хромосомой
10. ИСПОЛЬЗУЯ БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД МОЖНО УСТАНОВИТЬ
1) тип наследования
2) характер наследования
3) роль среды в проявлении признака
4) роль наследственности и среды в проявлении признака
Задание 5. Составьте свою родословную по любому признаку и проанализируйте её.
Задание 6. Получите отпечаток ладони правой и левой руки и проанализируйте их с использованием дерматоглифического метода.
Задание 7. Какие виды хромосомных мутаций изображены на рисунке 1?
Рис. 1. Хромосомные мутации
Задание 8. Перед вами изображения двух клеток, окрашенных с целью выявления Х-полового хроматина (рис.2).
1) какая из этих клеток принадлежит здоровой женщине (А или Б)?
2) сколько Х-половых хромосом в кариотипе человека, соматическая
клетка которого изображена под буквой А?
Рис. 2. Соматические клетки человека
Задание 9. Изучите кариограмму человека (рис.3).
Рис. 3. Кариограмма человека
1) Сколько хромосом содержит кариотип этого человека?
2) Как называются хромосомы, расположенные в правом нижнем углу кариограммы?
3) Каким термином называются все остальные хромосомы?
4) Как называется хромосома, расположенная во втором сверху ряду с левого края?
5) Каков пол человека с этой кариограммой?
6) Каким хромосомным заболеванием страдает этот человек?
7) Напишите формулу кариотипа человека с такой кариограммой.
Задание 10. Определите тип наследования изучаемых признаков и генотип пробанда в следующих родословных (рис.4).
Рис. 4. Родословные человека
Задание 11. В одной семье имеется ребенок со следующими признаками: умственная отсталость, микроцефалия, “мышиный” запах, повышенный тонус мышц, судорожные эпилептиформные припадки, слабая пигментация кожи и волос
1) какое заболевание можно предположить?
2) как поставить диагноз?
3) какова вероятность появления в этой семье следующего ребенка с такой же патологией?
Задание 12. При дерматоглифическом анализе у пациента установлено следующее: на обеих ладонях имеется четырех пальцевая борозда, на 4 и 5 пальцах обеих рук имеются радиальные петли, главный ладонный угол составляет 77о. Какую наследственную патологию можно предположить у данного пациента? Какие дополнительные исследования следует провести?
МОДУЛЬ №3
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
Митотическое деление клеток всегда происходит при росте организмов и безполом размножении. Митозом делятся соматические клетки, в результате чего дочерние клетки получают точно такой набор хромосом, который имела материнская клетка. Митоз наступает после интерфазы и условно делится на следующие фазы: 1) профаза, 2) метафаза, 3)анафаза, 4) телофаза
Профаза — первая (начальная) фаза митотического и мейотического деления клеток. В профазе происходит поляризация клеток путем разхождения центриолей к противоположным концам клетки и образованием между центриолями веретена деления клеток. Ядро растет в размерах, и с хроматиновой сетки в результате спирализации укорачиваются хромосомы, состоящие из длинных тонких невидимых нитей в конце профазы становятся короткими, толстыми и размещенными в виде клубка видимых хромосом. Они сокращаются, утолщаются и состоят из двух нитей — хроматид. Профаза завершается исчезновением ядрышка и распадом ядерной оболочки. Из белка тубулина формируются микротрубочки — нити веретена. Вследствие растворения ядерной мембраны, хромосомы размещаются в цитоплазме.
Метафаза — вторая фаза митотического и мейотического деления клеток. Начинается движением хромосом в направлении к экватору. Постепенно хромосомы размещаются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку. Метафазную пластинку используют в цитогенетических исследованиях для определения числа и формы хромосом.
Анафаза -Эта фаза митоза начинается с разделения центромер. Сестринские хроматиды отходят друг от друга, разделяются и соединяются их центромерные участки. Все центромеры делятся одновременно во всех хромосомах данной клетки. Каждая хроматидами с отдельной центромерой становится дочерней хромосомой и по нитям веретена начинает двигаться к одному из полюсов. В это время их называют сестринскими (дочерними) хромосомами. Все сестринские хромосомы движутся к противоположным полюсам одновременно и достаточно быстро.
Телофаза — заключительная стадия митотического и мейотического деления клеток; заканчивается движение хромосом. Обратная относительно профазы. Хромосомы, которые достигли полюсов, состоят из одной нити, становятся тонкими, длинными (явление деспирализации хромосом) и невидимыми в световой микроскоп.
44. Морфология митотических хромосом.
Хромосомы во время митоза представляют собой палочковидные структуры разной длины. В них выявляется первичная перетяжка (центромера, кинетохор) — сложная белковая структура к которой прикрепляются микротрубочки клеточного веретена, связанные с перемещением хромосом при делении клетки. Она делит хромосому на два плеча. Хромосомы с равными плечами называются метацентрическими, с плечами неодинаковой длины – субметацентрическими. Хромосомы с очень коротким вторым плечом называются акроцентрическими. Некоторые хромосомы, кроме того, имеют вблизи одного из концов вторичные перетяжки, отделяющие маленький участок хромосомы – спутник. Вторичные перетяжки называют также ядрышковыми организаторами, так как на этих участках в интерфазе происходит образование ядрышка.
Кариотип – совокупность хромосом данного вида животных (их число, размеры и особенности строения). Хроматин – мелкие глыбки интенсивно окрашенного базофильного материала в фиксированном интерфазном ядре клетки. Ядрышки – плотные, интенсивно окрашенные округлые образования в ядре размером 1-2 мкм. Их может быть несколько. Ядрышки образуются в ядре в области ядрышковых организаторов, которые обычно располагаются в области вторичных перетяжек некоторых хромосом. Там находятся гены, кодирующие рибосомную РНК. Ядрышки состоят из гранулярного и фибрилярного компонентов. Гранулы ядрышек представляют собой субъединицы рибосом, а нити – молекулы образовавшейся рибосомной РНК. Для нормальной жизнедеятельности клетки необходима определённая структурная организация, т. е. закономерное распределение в пространстве и во времени всех макромолекул, биополимеров, хромосом, мембран, органоидов и включений клетки. Это необходимое условие для нормального её существования и функционирования.
Синтетические процессы в клетке необходимы как для восстановления изношенных повреждённых структур клетки, так и для образования веществ, которые производятся и выделяются клеткой на экспорт, для нужд организма. Этот процесс называется секреция
Мейоз. Типы мейоза.
Организмы, которые размножаются половым путем, образуют половые клетки, или гаметы. С помощью мейоза образуются и созревают половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки). С диплоидных клеток образуются гаплоидные.
В каждом разделе мейоза различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Фазы первого раздела обозначают римской цифрой I (профаза I, метафаза I и т.д.), а фазы второго раздела цифрой II (профаза II, метафаза II и др.).
Профаза I. В отличие от митоза, где каждая отдельная хромосома ведет себя независимо от других и не влияет на их поведение, в профазе I мейоза гомологичные хромосомы объединяются, формируя парные образования. Это длительная и сложная фаза, она характеризуется определенными последовательными стадиями в зависимости от состояния хромосом.
Лептонема, или стадия длинных тонких слабоспирализированных нитей. Появляются заметные тонкие нити.
Зигонема, или стадия соединенных нитей. Гомологичные (одинаковые по строению) хромосомы сближаются, попарно образуя биваленты. Число их вдвое меньше, чем исходное количество хромосом. Взаимное притяжение хромосом получило название конъюгации. Конъюгация происходит очень точно, соединяются концы хромосом или по всей длине хромосом. Причем сближаются каждый хромомер и каждый участок одной гомологической нити с соответствующим хромомером и участком другой гомологичной нити.
Пахинема, или стадия толстых нитей. Процесс объединения гомологичных хромосом полностью завершается. Они должны быть настолько сближены, что их легко принять за одну..
Диплонема, или стадия двойных нитей. Хромосомы, которые были объединены в биваленты, начинают постепенно отталкиваться друг от друга, оставаясь соединенными между собой в отдельных участках (хиазмы). Каждая хромосома состоит из двух хроматид, а каждый бивалент образует тетраду. Переплетенная друг вокруг друга хромосома (биваленты) постепенно раскручиваются и уменьшается число хиазм.
Диакинез — заключительная стадия профазы I. В диакинезе биваленты резко укороченные, утолщенные дочерние хроматиды каждой хромосомы малозаметны. Хиазмы постепенно смещаются на конце хромосом. Завершается профаза I разрушением ядерной оболочки, формированием ахроматинового веретена.
Метафаза I. Число бивалентов вдвое меньше диплоидного набора хромосом. Они (биваленты) значительно короче хромосом в метафазе соматического митоза и размещаются в экваториальной плоскости.
Анафаза I. К противоположным полюсам веретена расходятся гомологичные хромосомы. Каждая из них состоит из двух дочерних хроматид, соединенных своими центромерами. В этом заключается существенное отличие от анафазы митоза. Происходит редукция центромер.
Телофаза I. Начинается, когда анафазные хромосомы достигли полюсов клетки, на каждом полюсе находится гаплоидных число хромосом. Характеризуется образованием ядерной мембраны и восстановлением структур ядра. Образуются две дочерние клетки.
Интерфаза между I и II делением мейоза бывает очень короткой. В отличие от обычной интерфазы здесь отсутствует репродукция хромосом. Мейоз II происходит по типу обычного митоза.
Профаза II. Кратковременная, хромосомы хорошо заметны.
Метафаза II. Хорошо заметна двойная структура хромосом и значительную степень их спирализация.
В анафазе II происходит различие удвоенных центромер, вследствие чего дочерние хроматиды движутся к разным полюсам.
В телофазе II образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.
46. Конъюгация гомологичных хромосом. Синаптонемальный комплекс, бивалент.
КОНЪЮГАЦИЯ ХРОМОСОМ-тесное соединение хромосом друг с другом у всех организмов, включая человека, обладающих сформированным клеточным ядром.Различают конъюгацию гомологичных и негомологичных хромосом.
количество делений в митозе и мейозе
Конъюгация гомологичных хромосом является обязательным этапом мейоза,а также происходит в некоторых соматических клетках, напр, при формировании политенных (гигантских) хромосом. гомологичные хромосомы остаются соединенными до конца существования слюнных желез. онъюгация гомологичных хромосом в мейозе носит обратимый характер и лежит в основе точного разделения диплоидного набора хромосом на два гаплоидных набора, которые расходятся в разные клетки (редукция числа хромосом). Это явление создает условия для полового процесса и генетической рекомбинации у диплоидных организмов. Процесс конъюгации гомологичных хромосом происходит В профазе I мейотического деления и начинается на стадии зиготены.
Бивалент-пара гомологичных хромосом, связывающихся друг с другом во время мейоза посредством специального комплекса после удвоения хромосом. Биваленты образуются в тот момент, когда две гомологичные хромосомы подвергаются рекомбинации . Хромосомы движутся так, чтобы достаточно сблизить и скрепить соответствующие участки, подвергающиеся рекомбинации. Это скрепление обеспечивается белковым комплексом (синаптонемный комплекс),
Мейоз – это способ деления клеток эукариот, при котором образуются гаплоидные клетки. Этим мейоз отличается от митоза, при котором образуются диплоидные клетки.
Кроме того, мейоз протекает в два следующих друг за другом деления, которые называют соответственно первым (мейоз I) и вторым (мейоз II). Уже после первого деления клетки содержат одинарный, т. е. гаплоидный, набор хромосом. Поэтому первое деление часто называют редукционным. Хотя иногда термин «редукционное деление» применяют по отношению ко всему мейозу.
Второе деление называется эквационным и по механизму протекания сходно с митозом. В мейозе II к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды.
Мейозу, как и митозу, в интерфазе предшествует синтез ДНК – репликация, после которой каждая хромосома состоит уже из двух хроматид, которые называют сестринскими. Между первым и вторым делениями синтеза ДНК не происходит.
Если в результате митоза образуются две клетки, то в результате мейоза – 4. Однако если организм производит яйцеклетки, то остается только одна клетка, сконцентрировавшая в себе питательные вещества.
Количество ДНК перед первым делением принято обозначать как 2n 4c. Здесь n обозначает хромосомы, c – хроматиды. Это значит, что каждая хромосома имеет гомологичную себе пару (2n), в то же время каждая хромосома состоит из двух хроматид. С учетом наличия гомологичной хромосомы получается четыре хроматиды (4c).
После первого и перед вторым делением количество ДНК в каждой из двух дочерних клетках сокращается до 1n 2c. То есть гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки, но продолжают состоять из двух хроматид.
После второго деления образуются четыре клетки с набором 1n 1c, т. е. в каждой присутствует только одна хромосома из пары гомологичных и состоит она только из одной хроматиды.
Ниже приводится подробное описание первого и второго мейотического деления. Обозначение фаз такое же как при митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Однако протекающие в эти фазы процессы, особенно в профазе I, несколько отличаются.
Мейоз I
Профаза I
Обычно это самая длинная и сложная фаза мейоза. Протекает намного дольше, чем при митозе. Связано это с тем, что в это время гомологичные хромосомы сближаются и обмениваются участками ДНК (происходят конъюгация и кроссинговер).
Конъюгация — процесс сцепления гомологичных хромосом. Кроссинговер — обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами. Несестринские хроматиды гомологичных хромосом могут обменяться равнозначными участками. В местах, где происходит такой обмен формируется так называемая хиазма.
Спаренные гомологичные хромосомы называются бивалентами, или тетрадами. Связь сохраняется до анафазы I и обеспечивается центромерами между сестринскими хроматидами и хиазмами между несестринскими.
В профазе происходит спирализация хромосом, так что к концу фазы хромосомы приобретают характерную для них форму и размеры.
На более поздних этапах профазы I ядерная оболочка распадается на везикулы, ядрышки исчезают. Начинает формироваться мейотическое веретено деления. Образуются три вида микротрубочек веретена. Одни прикрепляются к кинетохорам, другие — к трубочкам, нарастающим с противоположного полюса (конструкция выполняет функцию распорок).
Третьи формируют звезчатую структуру и прикрепляются к мембранному скелету, выполняя функцию опоры.
Центросомы с центриолями расходятся к полюсам. Микротрубочки внедряются в область бывшего ядра, прикрепляются к кинетохорам, находящимся в области центромер хромосом. При этом кинетохоры сестринских хроматид сливаются и действуют единым целым, что позволяет хроматидам одной хромосомы не разъединяться и в дальнейшем вместе отойти к одному из полюсов клетки.
Метафаза I
Окончательно формируется веретено деления. Пары гомологичных хромосом располагаются в плоскости экватора. Они выстраиваются друг против друга по экватору клетки так, что экваториальная плоскость оказывается между парами гомологичных хромосом.
Анафаза I
Гомологичные хромосомы разъединяются и расходятся к разным полюсам клетки. Из-за произошедшего в профазу кроссинговера их хроматиды уже не идентичны друг другу.
Телофаза I
Восстанавливаются ядра. Хромосомы деспирализуются в тонкий хроматин. Клетка делится надвое. У животных впячиванием мембраны. У растений образуется клеточная стенка.
Мейоз II
Интерфаза между двумя мейотическими делениями называется интеркинезом, он очень короткий. В отличие от интерфазы удвоения ДНК не происходит. По-сути она и так удвоена, просто в каждой из двух клеток содержится по одной из гомологичных хромосом. Мейоз II протекает одновременно в двух клетках, образовавшихся после мейоза I. На схеме ниже изображено деление только одной клетки из двух.
Профаза II
Короткая. Снова исчезают ядра и ядрышки, а хроматиды спирализуются. Начинает формироваться веретено деления.
Метафаза II
К каждой хромосоме, состоящей из двух хроматид, прикрепляется по две нити веретена деления. Одна нить с одного полюса, другая – с другого. Центромеры состоят из двух отдельных кинетохор. Метафазная пластинка образуется в плоскости перпендикулярной экватору метафазы I. То есть если родительская клетка в мейозе I делилась вдоль, то теперь две клетки будут делиться поперек.
Анафаза II
Белок, связывающий сестринские хроматиды, разделяется, и они расходятся к разным полюсам. Теперь сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами.
Телофаза II
Подобна телофазе I. Происходит деспирализация хромосом, исчезновение веретена деления, образование ядер и ядрышек, цитокинез.
Значение мейоза
В многоклеточном организме мейозом делятся только половые клетки. Поэтому главное значение мейоза – это обеспечение механизма полового размножения, при котором сохраняется постоянство числа хромосом у вида.
Другое значение мейоза – это протекающая в профазе I перекомбинация генетической информации, т. е. комбинативная изменчивость. Новые комбинации аллелей создаются в двух случаях. 1. Когда происходит кроссинговер, т. е. несестринские хроматиды гомологичных хромосом обмениваются участками. 2. При независимом расхождении хромосом к полюсам в обоих мейотических делениях. Другими словами, каждая хромосома может оказаться в одной клетке в любой комбинации с другими негомологичными ей хромосомами.
Уже после мейоза I клетки содержат разную генетическую информацию.
После второго деления все четыре клетки отличаются между собой. Это важное отличие мейоза от митоза, при котором образуются генетически идентичные клетки.
Кроссинговер и случайное расхождение хромосом и хроматид в анафазах I и II создают новые комбинации генов и являются одной из причин наследственной изменчивости организмов, благодаря которой возможна эволюция живых организмов.
А) гомологичные
Б) соматические
В) вегетативные
Г) половые
В процессе мейоза у человека образуются
А) споры
Б) хромосомы
В) половые клетки
Г) соматические клетки
Число хромосом при половом размножении в каждом поколении возрастало бы вдвое, если бы в ходе эволюции не сформировался процесс
А) митоза
Б) мейоза
В) оплодотворения
Г) опыления
Двухроматидные хромосомы во время мейоза отходят к полюсам клетки в
А) анафазе I деления
Б) анафазе II деления
В) профазе I деления
Г) профазе II деления
Мейоз отличается от митоза
А) наличием интерфазы
Б) числом дочерних клеток и набором хромосом в них
В) наличием профазы, метафазы, анафазы и телофазы
Г) процессами спирализации и деспирализации хромосом
Споры у цветковых растений в отличие от спор бактерий образуются в процессе
А) адаптации к жизни в неблагоприятных условиях
Б) митоза гаплоидных клеток
В) мейоза диплоидных клеток
Г) полового размножения
Первое деление мейоза отличается от второго деления мейоза
А) расхождением дочерних хроматид в образующиеся клетки
Б) расхождением гомологичных хромосом и образованием двух гаплоидных клеток
В) делением на две части первичной перетяжки хромосом
Г) образованием двух диплоидных клеток
В результате мейоза образуются
А) четыре клетки с диплоидным набором хромосом
Б) две клетки с разным генотипом
В) две клетки с одинаковым набором хромосом
Г) четыре клетки с гаплоидным набором хромосом
В первом делении мейоза образуются
А) полиплоидные клетки
Б) диплоидные клетки
В) гаметы
Г) гаплоидные клетки
Каковы причины образования большого разнообразия гамет в процессе мейоза
А) Наличие одной интерфазы и двух делений
Б) Равномерное распределение хромосом между дочерними клетками
В) Независимое расхождение гомологичных хромосом
Г) Строгая зависимость расхождения негомологичных хромосом
Процесс деления, в результате которого из исходной диплоидной клетки образуются четыре клетки, называют
А) митозом
Б) дроблением
В) оплодотворением
Г) мейозом
В процессе мейоза образуются гаметы с набором хромосом
А) диплоидным
Б) гаплоидным
В) равным материнскому
Г) удвоенным
Благодаря конъюгации и кроссинговеру происходит
А) уменьшение числа хромосом вдвое
Б) увеличение числа хромосом вдвое
В) обмен генетической информацией между гомологичными хромосомами
Г) увеличение числа гамет
Какие клетки образуются путем мейоза
А) мышечные
Б) эпителиальные
В) половые
Г) нервные
Чем объяснить постоянство числа хромосом у особей одного вида
А) диплоидностью организмов
Б) процессом деления клеток
В) гаплоидностью организмов
Г) процессами оплодотворения и мейоза
Удвоение ДНК и образование двух хроматид при мейозе происходит в
А) профазе первого деления мейоза
Б) профазе второго деления мейоза
В) интерфазе перед первым делением
Г) интерфазе перед вторым делением
Одна интерфаза и два следующих друг за другом деления характерны для процесса
А) оплодотворения
Б) дробления зиготы
В) митоза
Г) мейоза
Причина образования четырёх гаплоидных клеток в процессе мейоза состоит в
А) одном делении клетки и конъюгации хромосом
Б) наличии процесса кроссинговера
В) одном удвоении хромосом и двух делениях клетки
Г) соединении гомологичных хромосом
Чем профаза первого деления мейоза отличается от профазы митоза?
А) к концу профазы исчезает ядерная оболочка
Б) происходит спирализация хромосом
В) происходит конъюгация хромосом
Г) хромосомы беспорядочно располагаются в цитоплазме
Сущность мейоза состоит в
А) образовании клеток с диплоидным набором хромосом
Б) удвоении количества ДНК в клетках тела
В) восстановлении полного набора хромосом в клетках
Г) образовании гамет с гаплоидным набором хромосом
Мейоз у многоклеточных животных приводит к
А) двукратному увеличению числа хромосом в клетке
Б) уменьшению числа хромосом в ядре клетки в два раза
В) сохранению материнского набора хромосом
Г) образованию двух новых клеток
Кроссинговер гомологичных хромосом происходит в стадии
А) профазы I
Б) метафазы II
В) анафазы I
Г) телофазы II
В результате какого процесса созревают половые клетки у животных?
А) оплодотворения
Б) мейоза
В) дробления
Г) митоза
⇐ Предыдущая12
Митоз и мейоз клетки
Наследственность как всеобщее свойство живых организмов тесно связана с другим важнейшим свойством живого — размножением. Благодаря размножению осуществляется преемственность между родительскими особями и их потомством. В основе размножения лежит процесс деления клеток.
Хромосомы: индивидуальность, парность, число
Во время деления клетки хорошо заметны хромосомы. При изучении хромосом разных видов живых организмов было обнаружено, что их набор строго индивидуален. Это касается числа, формы, черт строения и величины хромосом. Набор хромосом в клетках тела, характерный для данного вида растений, животных, называется кариотипом Рис. 6).
Комара
Человека
Растения скерды
Рис. 6. Диплоидный набор хромосом в клетке
В любом многоклеточном организме существует два вида клеток — соматические (клетки тела) и половые клетки, или гаметы. В половых клетках число хромосом в 2 раза меньше, чем в соматических. В соматических клетках все хромосомы представлены парами — такой набор называется диплоидным и обозначается 2/1- Парные хромосомы (одинаковые по величине, форме, строению) называются гомологичными.
В половых клетках каждая из хромосом находится в одинарном числе. Такой набор называется гаплоидным и обозначается п.
Митоз. Подготовка клетки к делению
Наиболее распространенным способом деления соматических клеток является митоз. Во время митоза клетка проходит ряд последовательных стадий, или фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, какой был у материнской клетки.
Во время подготовки клетки к делению — в период интерфазы (период между двумя актами деления) число хромосом удваивается. Вдоль каждой исходной хромосомы из имеющихся в клетке химических соединений синтезируется ее точная копия. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок — хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молекулу ДНК- В период интерфазы в клетке происходит процесс биосинтеза белка, удваиваются также все важнейшие структуры клетки. Продолжительность интерфазы в среднем 10—20 ч. Затем наступает процесс деления клетки — митоз.
Фазы митоза
Во время митоза клетка проходит следующие четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис. 7).
В профазе хорошо видны ценгриоли — органоиды, играющие определенную роль в делении дочерних хромосом. Центриолй делятся и расходятся к разным полюсам. От них протягиваются нити, образующие веретено деления, которое регулирует расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки. В конце профазы ядерная оболочка распадается, исчезает ядрышко, хромосомы спирализуются и укорачиваются.
Метафаза характеризуется наличием хорошо видимых хромосом, располагающихся в экваториальной плоскости клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет перетяжку — центромеру, к которой прикрепляются нити веретена деления. После деления центромеры каждая хроматида становится самостоятельной дочерней хромосомой.
В анафазе дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки.
В последней стадии — телофазе — хромосомы вновь раскручиваются и приобретают вид длинных тонких нитей. Вокруг них возникает ядерная оболочка, в ядре формируется ядрышко.
В процессе деления цитоплазмы все ее органоиды равномерно распределяются между дочерними клетками. Весь процесс митоза продолжается обычно 1—2 ч.
Профаза
Профаза 1
Метафаза
Метафаза
Анафаза
Анафаза 1
Телофаза
Телофаза 1
Профаза 1 Метафаза Анафаза 1
Телофаза
Рис. 7. Схематические изображение основных стадий митоза и мейоза
В результате митоза все дочерние клетки содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз — это способ деления клетки, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками, обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.
Биологическое значение митоза огромно. Функционирование органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможно без сохранения одинакового генетического материала в бесчисленны. Неточных поколениях. Митоз обеспечивает такие важные процессы жизнедеятельности, как эмбриональное развитие рост поддержание структурной целостности тканей при полной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибши эритроцитов, эпителия кишечника и пр.). восстановление органов и тканей после повреждения.
Размножение. Мейоз. оплодотворение
Процессы размножения у живых организмов различны. Однако все их можно свести к двум формам: бесполому и половому
Сущность бесполого размножения
В бесполом размножении участвует только одна родительская особь; новый организм может возникнуть из одной клетки или из нескольких неспециализированных клеток материнского организма.
В природе встречается несколько видов бесполого размножения спорообразование, вегетативное размножение, почкование и до У некоторых организмов бесполое и половое размножение закономерно сменяют друг друга. Это явление называется чередованием поколений. Например, в тенистых лесах можно увидеть заросли папоротника — это бесполое поколение растении, которое размножается с помощью спор. Из спор развивается половое поколение — заросток папоротника. Другой пример — чередование вегетативного и полового размножения у целого ряда кишечнополостных животных.
Бесполое размножение эволюционно возникло раньше полового С его помощью численность вида может быстро увеличиться. Однако бесполой размножение не сопровождается повышением наследственной изменчивости потомков: при таких формах все потомки генетически сходны с материнской особью, так как развиваются из клеток, делящихся митозом.
Половое размножение, его значение для эволюции пoлoвoe размножение имеет большое эволюционное преимущество по сравнению с бесполым. Это обусловлено тем, что в половом размножении принимают участие, как правило, две родительские особи. В результате слияния мужской и женской половых клеток (гамет), несущих гаплоидный набор хромосом, образуется оплодотворенная яйцеклетка — зигота, несущая наследственные задатки обоих родителей. Благодаря этому увеличивается наследственная изменчивость потомков и повышается их возможность в приспособлении к условиям среды обитания.
У низших многоклеточных организмов гаметы одинаковых размеров, у более высокоорганизованных растений и животных половые клетки не одинаковы по величине. Одни гаметы богаты запасными питательными веществами и неподвижны — яйцеклетки; другие, маленькие, подвижные — сперматозоиды. Образование гамет происходит в специализированных органах — половых железах- У высших животных женские гаметы образуются в яичниках, мужские — в семенниках.
Мейоз, его сущность
Половое размножение грибов, растений, животных связано с образованием специализированных половых клеток. Особый тип деления клеток, в результате которого образуются зрелые половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды), называется мейозом.
В половых железах в процессе образования половых клеток, как сперматозоидов, так и яйцеклеток, выделяют ряд стадий. В первой стадии — размножения— первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате чего увеличивается их количество. Во второй стадии — роста — будущие яйцеклетки увеличиваются в размерах иногда в сотни, тысячи и более раз. Размеры сперматозоидов увеличиваются незначительно. В следующей стадии — созревания — каждая половая клетка претерпевает мейоз, состоящий из двух последовательных делений — мейоза I и мейоза II. Удвоение ДНК и хромосом происходит только перед мейозом I. В результате мейоза образуются гаметы с гаплиидным числом хромосом. Таким образом, в отличие от митоза, при котором дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом, в результате мейоза зрелые половые клетки имеют лишь одинарный, гаплоидный, набор хромосом. При этом в каждую дочернюю клетку попадает по одной хромосоме из каждой пары, присутствовавшей в родительской клетке. Мейоз, так же как и митоз, состоит из ряда фаз.
Фазы мейоза
Во время профазы I мейоза двойные хромосомы хорошо заметны в световой микроскоп. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой в области центромеры. Гомологичные хромосомы сближаются и конъюгируют, т. е, продольно тесно соединяются друг с другом (хроматида к хроматиде). При этом хроматиды часто перекручиваются или перекрещиваются. К концу профазы гомологичные хромосомы отталкиваются друг от друга. В местах перекреста хроматид происходят разрывы и обмены их участками. Это явление называется кроссинговером — перекрестом хромосом (рис. 8). Затем, как и в профазе митоза, растворяется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена.
Рис.
8. Перекрест хромосом в мейозе
В метафазе I хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. В анафазе 1 гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, расходятся к противоположным полюсам клетки. В телофазе из каждой пары гомологичных хромосом в дочерних клетках оказывается по одной. Число хромосом уменьшается в 2 раза, хромосомный набор становится гапло-идным. Однако каждая хромосома состоит из двух хроматид, т. е. по-прежнему содержит удвоенное количество ДНК. Поэтому во время интерфазы между первым и вторым делениями мейоза удвоения (редупликации) ДНК не происходит.
Второе мейотическое деление идет по типу митоза. В анафазе 2 к полюсам расходятся хроматиды, которые и становятся дочерними хромосомами. Из каждой исходной клетки в результате мейоза образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.
По рассмотренной схеме мейоза идет сперматогенез — образование мужских половых клеток у животных и человека. В отличие от сперматогенеза, в результате овогенеза (формирования женских гамет) образуется не четыре равноценные клетки, а одна зрелая яйцеклетка и три маленькие клеточки, которые впоследствии исчезают. Таким образом, по сравнению с яйцеклетками сперматозоидов образуется во много раз больше. Это необходимо для обеспечения оплодотворения большего числа яйцеклеток и, следовательно, для сохранения вида.
Биологическое значение мейоза и оплодотворения
Сущность процесса оплодотворения состоит в слиянии сперматозоида с яйцеклеткой с образованием диплоидной клетки — зиготы.
Если бы в процессе мейоза не происходило уменьшение числа хромосом, то в каждом следующем поколении в результате оплодотворения число хромосом увеличивалось бы вдвое- Благодаря мейозу зрелые половые клетки получают гаплоидное число хромосом, а при оплодотворении восстанавливается характерное для данного вида диплоидное (2л) число хромосом.
В ходе мейоза происходит перекрест и обмен участками гомологичных хромосом. Кроме того, материнские и отцовские хромосомы случайно распределяются между гаметами (гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом независимо от других пар). Все эти процессы обеспечивают большое разнообразие гамет и увеличивают наследственную изменчивость организмов, что имеет большое значение для эволюции.