Напишите в чем заключается сущность мейоза
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Сущность мейоза — образование клеток с гаплоидным набором хромосом.
Мейоз состоит из двух последовательных делений.
Между ними не происходит репликации ДНК – поэтому и набор гаплоидный.
Благодаря этому процессу происходит:
Теперь давайте поподробнее рассмотрим этот процесс.
Мейоз представляет собой 2 деления, следующих друг за другом.
Интерфаза первого деления:
В первом делении происходит важный процесс – кроссинговер.
В профазе I мейоза, каждая из уже скрученных двухроматидных хромосом, унивалентов тесно сближается с гомологичной ей. Это называется конъюгация (ну путать с конъюгацией инфузорий ), или синапсис. Пара сблизившихся гомологичных хромосом называется бивалентом.
Затем хроматида перекрещивается с гомологичной (несестренской) хроматидой на соседней хромосоме (с которой образован бивалент). Места скрещивания хроматид называется хиазмами. Хиазмы открыл в 1909 году бельгийский ученый Франс Альфонс Янсенс.
А потом кусочек хроматиды отрывается в месте хиазмы и перескакивает на другую (гомологичную т.е. несестренскую) хроматиду.
Произошла рекомбинация генов.
Результат: часть генов перекочевало с одной гомологичной хромосомы на другую.
До кроссинговера одна гомологичная хромосома обладала генами от материнского организма, а вторая от отцовского. А после обе гомологичные хромосомы обладают генами как материнского так и отцовского организма.
Значение кроссинговера таково: в результате этого процесса образуются новые комбинации генов, следовательно больше наследственная изменчивость, следовательно больше вероятность появления новых признаков, которые могут оказаться полезными.
Синапсис (конъюгация) при мейозе происходит всегда, а вот кроссинговер может и не произойти.
Из-за этих всех процессов: конъюгация, кроссинговер профаза I более продолжительна, чем профаза II.
Основное отличие первого деления мейоза от митоза :
в митозе по экватору выстраиваются двухроматидные хромосомы, а в первом делении мейоза биваленты гомологичных хромосом, к каждой из которых прикрепляются нити веретена деления.
Ошибки расхождения хромосом при первом деления могут повлечь за собой трисомию. То есть наличие в одной паре гомологичных хромосом еще одной хромосомы. Например у человека трисомия по 21 является причиной Синдрома Дауна.
Интерфаза между первым и вторым делением
— либо очень короткая, либо ее нет вовсе. Поэтому перед вторым делением не происходит репликация ДНК. Это очень важно, так как второе деление вообще нужно для того, чтобы клетки получились гаплоидные с однохроматидными хромосомами.
Второе деление
– происходит почти так же как митотическое деление. Только в деление вступают гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (n2c), каждая из которых выстраивается по экватору, нити веретена деления прикрепляются к центромерам каждой хроматиды каждой хромосомы в метафазе II. В анафазе II хроматиды расходятся. И в телофазе II образуются гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами ( nc ). Это необходимо, чтобы при слиянии с другой такой же клеткой (nc) образовалась «нормальная» 2n2c.
От того как «встанут» хромосомы во время метафаз делений мейоза зависит какой будет каждая из образовавшихся клеток. Так вот, процесс этот происходит случайно – это «почва» для наследственной изменчивости. Оставшаяся самая живучая, нередуцировавшаяся клетка, обладает полностью перекомбинированным наследственным материалом – тоже «почва» для наследственной изменчивости.
Посмотрим на весь процесс «сверху»
Для повторения и закрепления слов-определений, связанных с мейозом, смотрите раздел БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ
В чем заключается сущность мейоза? Значение мейоза. Сравнение митоза и мейоза
Мейоз – деление клетки, в процессе которого появляются четыре дочерние клетки, включающие одинарный (гаплоидный) набор. Именно этим оно и отличается от митоза (деления клетки надвое).
Если в ходе мейоза одна клетка разделяется на четыре, то при митозе появляются только две.
Сравнение мейоза и митоза
В процессе мейоза появляются половые клетки, а в ходе митоза – соматические.
Если после мейоза клетки получаются с разным генетическим материалом, то при митозе образуются одинаковые клетки идентичные материнской.
Сравнение мейоза и митоза можно закончить утверждением, что при мейозе происходит редукция или сокращение числа хромосом, при митозе набор хромосом остается неизменным.
В чем заключается сущность мейоза
Впервые мейоз был описан биологами в 19 веке. В. Флемминг описал мейоз у животных в 1882 году, а Э. Сграсбургер – у растений в 1888 году. Характеристику мейоза можно начать с того, что с помощью этого способа деления появляются половые клетки, или гаметы, и споры у растений.
Суть мейоза состоит именно в создании половых клеток. Так, в каждой споре или гамете содержится только одна хромосома из пары гомологичных. Когда гаметы сливаются в ходе оплодотворения, образуется одна зигота с двойным или диплоидным набором хромосом, наследственная информация вида передается из поколения в поколение, и кариотип организмов остается неизменным. Мейоз – это деление клетки, при котором число хромосом убывает в два раза. Называется оно еще редукционным делением, то есть делением с уменьшением количества хромосом. В этом и есть значение мейоза – не допустить избыточного количества хромосом после слияния двух гамет. Кроме того, благодаря мейозу обеспечивается генетическое разнообразие.
Что происходит в результате мейоза
С помощью этого процесса происходит:
Два деления мейоза
Стадии мейоза в совокупности состоят из двух частей – первого деления и второго.
Между этими делениями репликация (удвоение) ДНК не происходит.
Первое деление мейоза
В процессе первого деления из клеток с диплоидным (двойным) набором хромосом получаются клетки с одинарным набором. Состоит оно из 4 стадий мейоза (или фаз), не считая интерфазу, которая является подготовительной.
Интерфаза
Перед началом деления в клетке, у каждой хромосомы происходит репликация, происходит удвоение в S-периоде подготовительной фазы мейоза – интерфазы. В течение определенного времени две хромосомы объединены друг с другом центромерой. Поэтому в ядре с началом мейоза содержится четыре набора гомологичных хромосом.
Профаза I
Также как и в митозе в профазе первого деления происходит спирализация хромосом (наследственный материал плотно упаковывается). В то же время происходит сближение парных или гомологичных хромосом. Они притягиваются друг к другу одинаковыми участками, происходит конъюгация (соединение хромосом). В результате получаются пары хромосом, называемые бивалентами, которые состоят из четырех нитей. Когда хромосомы пребывают в таком состоянии, они продолжают скручиваться (продолжают спирализацию), при этом хроматиды перепутываются. Когда гомологичные хромосомы начинают разделяться, они как бы отталкиваются друг от друга. В результате получаются разрывы, которые затем вновь закрываются. Таким образом, хромосомы совершают обмен участками и заодно и наследственной информацией. Перекрест, который сопровождается обменом участками ДНК и получил название кроссинговера.
Это то, в чем заключается сущность мейоза в отношении генов. Значение кроссинговера велико, так как именно благодаря этому процессу происходит возникновение новых хромосом с неповторимым сочетанием генов.
Причем обмен происходит каждый раз по-разному, участки обмена разные по величине
Метафаза I
В это время до конца сформировалось веретено деления. Нити веретена крепятся к хромосомам в бивалентах, а точнее к их кинетохорам (участок в середине). Нити выстраивают биваленты в районе экватора клетки.
Анафаза I
Гомологичные хромосомы, объединенные ранее в биваленты, отделяются и устремляются к обоим полюсам делящейся клетки.
При этом они имеют уже гаплоидный или одинарный набор хромосом (в составе хромосомы две хроматиды). Так как к полюсам отходят случайные хромосомы, это обуславливает то, в чем заключается сущность мейоза – генетическое разнообразие у дочерних клеток.
Телофаза I
У каждого полюса собрались хромосомы с одинарным набором. Эта фаза очень короткая и непродолжительная. Происходит восстановление ядерной оболочки, после чего из одной клетки получаются две.
Второе деление
После телофазы I опять наступает интерфаза. Она подготавливает клетку ко второму делению. Она происходит быстро, у ДНК в этой фазе не происходит синтез. Второе деление сходно с митозом.
Профаза II
Метафаза II, анафаза II и телофаза II
В метафазе II хромосомы находятся в плоскости экватора. В анафазе II нити веретена разделяют хромосомы на отдельные хроматиды посредством разрушения связи в центромерах. Получившиеся хроматиды превращаются в самостоятельные хромосомы. Они смещаются к противоположным полюсам клетки с помощью нитей веретена.
В телофазе II нити веретена разрушаются и исчезают. Ядра обособляются и происходит цитокинез. В результате этого деления из двух клеток с одинарным (гаплоидным) набором образуются четыре клетки, у которых тоже гаплоидный набор хромосом.
Биологическая роль мейоза
По сути мейоз – способ деления клетки, благодаря которому, из одной клетки с двойным набором хромосом образуют целых четыре клетки с гаплоидным набором. Еще в чем заключена сущность мейоза, так это в том, что этот механизм препятствуют непременному увеличению хромосом в клетке при слиянии гамет. Если бы мейотического деления не существовало и половые клетки имели как и все прочие клетки тела двойной хромосомный набор, и при половом размножении количество хромосом удваивалось в каждом поколении.
В чем заключается сущность мейоза, так это в том, что благодаря ему у гамет появляется большое разнообразие генетического состава. Достигается оно в процессе кроссинговера (обмена участками хромосом), так и в результате случайного сочетания хромосом матери и отца при их разном независимом расхождении к полюсам в анафазе I. Можно подвести итог и сказать, что значение мейоза сводится к появлению разного потомства с разнообразными качествами и признаками при половом размножении. Существование этого процесса обуславливает существование полового размножения, которое в эволюционном плане является более перспективным, чем бесполое. Благодаря половому размножению могут появляться новые признаки у видов, новые виды растений и животных.
В чем заключается сущность мейоза? Краткое описание фаз
Всем известно, что при половом способе размножения новый организм возникает в результате слияния двух гамет (половых клеток). Гаметогенез, или образование генеративных клеток, и происходит при помощи специфического деления, которое называется мейозом. В чем заключается сущность этого процесса, каковы его этапы, расскажем в данной статье.
Немного общих знаний
Для большинства разнополых организмов на нашей планете характерно размножение половым путем. При этом гаметы имеют половинный хромосомный набор, который называется гаплоидным (n). В результате слияния гамет образуется зигота, у которой восстанавливается диплоидность, и набор хромосом обозначается 2n, в чем и заключается сущность мейоза (кратко).
Вам будет интересно: Описание рассвета: учимся вместе
К примеру, у дрозофилы (плодовой мушки) всего 4 хромосомы – это диплоидный набор. Гаметы же у нее в ядре имеют только 2 хромосомы. У человека в каждой клетке в ядре имеется 46 хромосом, а в гаметах (яйцеклетке и сперматозоиде) – по 23.
Хромосомы и хроматиды
Вам будет интересно: Поклонник – это. Значение слова и примеры его употребления
Для понимания последующего материала важно понимать различие между этими двумя понятиями.
Хромосомами (используется обозначение n) называются носители генетического материала, а попросту это молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), многократно спирализированные и находящиеся в ядре клеток эукариотических (имеющих ядро с мембранной оболочкой) организмов. В том виде, в котором мы привыкли их видеть в учебниках и справочниках (на фото выше показаны хромосомы человека), они становятся заметны только в период интерфазы, перед делением клетки, когда они уже удвоились.
А вот хроматиды (обозначаются с) – это как раз и есть структурная часть хромосомы, которая уже прошла процесс репликации (удвоения) в интерфазе перед делением клетки. Хроматида – это одна из двух копий ДНК, которые соединены в этот момент специальной перетяжкой (центромерой).
Пока две хроматиды связаны центромерой, их называют сестринскими. И только в ходе полового деления клеток (мейоза) они разделяются и представляют собой самостоятельные единицы наследственного материала, а если между ними произошел кроссинговер (о чем позже) то они претерпели изменения в последовательности генов.
Как раз мейоз и обеспечивает такой набор в гаметах.
Особенное деление клеток
Специфическое деление с образованием половых клеток – мейоз (от греческого слова μείωσις, что означает уменьшение) – это совокупность двух последовательных делений клетки, в результате которых ядро делится дважды, а хромосомы только раз. Благодаря этому и происходит уменьшение (редукция) хромосомного набора в гаметах в два раза, что при их слиянии восстанавливает диплоидность зиготы. Это и есть его биологическое значение.
Мейоз (его фазы) у всех живых организмов происходит по одинаковой схеме:
Первое мейотичное деление
В период подготовки клетки к делению (интерфазы) в ядре происходит удвоение количества хромосом (их становится 4 n), что характерно для клеток, которые делятся простым делением (митоз). В клетках предшественницах гамет (у человека – сперматоцитов и ооцитов) в интерфазе такого удвоения не происходит, и к мейозу клетка приступает с набором хромосом 2n и проходит следующие этапы:
Образовавшиеся клетки вступают в интерфазу, которая либо очень короткая, либо вообще отсутствует.
Второе мейотическое деление
Мейоз II имеет те же фазы:
При этом делении количество хромосом не изменяется, но каждая из них состоит только их одной хроматиды (структурной единицы). Вот в чем заключается сущность мейоза II. Образуются клетки с гаплоидным набором хромосом в каждой (n).
Биологическое значение мейоза
В чем заключается оно, уже стало понятно:
Что такое кроссинговер
Вернемся к профазе I мейоза. Именно в этот момент, когда гомологичные хромосомы сблизились и почти слиплись, может произойти обмен между ними любым участком. Именно этот обмен и называется кроссинговером, что в буквальном переводе с английского (crossing over) обозначает пересечение или перекрест.
Проще говоря, один участок хромосомы может поменяться местами с таким же участком другой хромосомы из одной пары. Этот механизм обеспечивает рекомбинативную генетическую изменчивость организмов. Перетасовка генов приводит к увеличению биоразнообразия внутри одного вида.
Жизненный цикл и мейоз
В зависимости от того, на какой стадии жизненного цикла происходит мейоз, в биологии выделяют три его типа:
Подведем итог
Школьники знакомятся с тем, в чем заключается сущность мейоза, в 6 классе при изучении простейших, водорослей, и переходя к изучению биологии растений. Это ключевое понятие общей биологии и механизмов образования половых клеток (гамет) позволяет понять общность всего живого на нашей планете, разобраться в различных жизненных циклах растений и животных.
Изучение механизмов различного деления клеток позволяет понять уникальность и целесообразность законов природы, которые сформировались на протяжении миллиардов лет эволюции на одной-единственной планете Солнечной системы. И нам повезло родиться именно на ней.
Митоз и мейоз
Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)
С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.
Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.
Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.
Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.
ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).
Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).
Мейоз
В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).
Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.
Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.
Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.
Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).
Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.
Бинарное деление надвое
При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.
Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Биологическое значение мейоза
Всего получено оценок: 240.
Всего получено оценок: 240.
В природе существует несколько способов и видов деления клеток. Одним из них является процесс деления, именуемый мейозом. В данной статье Вы узнаете, как происходит данный процесс, об его особенностях, а также в чём заключается биологическое значение мейоза.
Фазы мейоза
Способ деления, в результате которого из материнской клетки образуется четыре дочерние с уменьшенным в два раза набором хромосом, называется мейозом.
Таким образом, если делится диплоидная соматическая клетка, то в результате получаем четыре гаплоидные клетки.
Весь процесс проходит непрерывно в два этапа, между которыми практически отсутствует интерфаза. Кратко описать весь процесс поможет следующая таблица:
Фаза
Описание
Первое деление:
Ядрышки растворяются, разрушаются ядерные мембраны, и формируется веретено деления.Хромосомы сближаются, происходит кроссинговер и коньюгация.
Спирализация достигает максимальных значений, пары хромосом располагаются в экваториальной части веретена.
Гомологичные хромосомы отходят к разным полюсам. Поэтому из каждой их пары одна попадает в дочернюю клетку.
Разрушается веретено деления, формируются ядра, и распределяется цитоплазма. В результате получается две клетки, которые буквально сразу же вступают в новый процесс деления способом митоза.
Второе деление:
Происходит формирование хромосом, которые беспорядочно расположены в цитоплазме клетки. Образуется новое веретено деления.
Хромосомы перемещаются к экватору веретена деления.
Хроматиды разделяются и расходятся к разным полюсам.В этом случае хроматиды становятся самостоятельными хромосомами.
В результате получаем четыре гаплоидные клетки с одной хроматидой.
Профаза 1 проходит в пять стадий, во время которых хроматин спирализуется, образуются двухроматидные хромосомы. Наблюдается попарное сближение гомологичных хромосом (конъюгация), при этом в некоторых местах они перекрещиваются и обмениваются определёнными участками (кроссинговер).
Биологическое значение мейоза
Процесс деления клеток-эукариотов способом мейоза играет большую роль, особенно в образовании клеток половой системы – гамет. В процессе оплодотворения, когда гаметы сливаются, новый организм получает диплоидный набор хромосом и тем самым сохраняются признаки кариотипа. Если бы не было мейоза, то в результате размножения число хромосом постоянно бы росло.
Помимо этого биологическим смыслом мейоза является:
которые читают вместе с этой
Что мы узнали?
Мейозом называют процесс, сущность которого состоит в уменьшении числа хромосом при делении клетки. Проходит он в два этапа, каждый из которых состоит из четырёх фаз. В результате первого этапа получаем две клетки с гаплоидным набором хромосом. Второй этап проходит по принципу деления способом митоза, в результате чего получаем четыре клетки с гаплоидным набором. Данный процесс очень важен в образовании половых клеток, которые участвуют в оплодотворении. Полученные клетки – гаметы с гаплоидным набором при слиянии образуют зиготу с диплоидным набором, тем самым поддерживается постоянное число хромосом. Особенность мейоза состоит в том, что дочерние клетки не похожи на материнскую клетку, и имеют генетический материал, который отличается от родительской клетки.