РОГАТИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ КОЛЕДЖ © 2012

ПЛАН 1. Мейоз, його фази і біологічне значення 2. Мейоз в житєвому циклі організмів

Мейоз (від грец. – зменшення) – особливий спосіб поділу статевих клітин, унаслідок якого їхній хромосомний набір зменшується вдвічі Мейоз (від грец. meiosis – зменшення) – особливий спосіб поділу статевих клітин, унаслідок якого їхній хромосомний набір зменшується вдвічі

Під час мейозу відбуваються два послідовні поділи, інтерфаза між якими вкорочена або відсутня; Кожний з цих поділів, як і мітоз, складається із чотирьох послідовних фаз; Перший мейотичний поділ дістав назву редукційний (від лат. reducere – повертати, відсувати назад) 1 – Профаза І 2 – Метафаза І 3 – Анафаза І 4 – Телофаза І

ЛЕПТОТЕНА Підчас цієї стадії хромосоми виглядають як тонкі нитки, але в кінці лептотени починаеться спіралізаціяЗИГОТЕНА Хромосоми вкорочуються і стають помітними як відособлені структури; у деяких організмів вони схожі на нитки намиста: інтенсивно забарвлені ділянки – хромомери (хромосомний матеріал сильно спіралізований), чергуються з незабарвленимиЛЕПТОТЕНА Підчас цієї стадії хромосоми виглядають як тонкі нитки, але в кінці лептотени починаеться спіралізаціяЗИГОТЕНА Хромосоми вкорочуються і стають помітними як відособлені структури; у деяких організмів вони схожі на нитки намиста: інтенсивно забарвлені ділянки – хромомери (хромосомний матеріал сильно спіралізований), чергуються з незабарвленими

ПАХИТЕНА Пара гомологічних хромосом – бівалент Центромери Гомологічні хромосоми від материнської і батьківської гамет, зближуються і тісно прилягають одна до одної– конюгують; ці хромосоми одинакової довжини, їх центромери займають одинаковое положення, і вони, зазвичай містять одинакову кількість генів, розміщених в лінійному порядку. Гомологічні хромосоми від материнської і батьківської гамет, зближуються і тісно прилягають одна до одної – конюгують; ці хромосоми одинакової довжини, їх центромери займають одинаковое положення, і вони, зазвичай містять одинакову кількість генів, розміщених в лінійному порядку. Процес конюгації також називають синапсисом, що може починаться в декількох точках хромосом, які потім зєднуюються по всій довжині, відбувається подальша спіралізація, хромосоми перетворюються в біваленти

ДИПЛОТЕНАДИПЛОТЕНА Гомологічні хромосоми, які утворюють бівалент, частково відділяються, ніби відштовхуються одна від одної, і тепер помітно, що кожна хромосома складається із двох хроматид; хромосоми все ще зєднані між собою в декількох точках – хіазмах (грец. –перехрест), в яких відбувається обмін ділянками хроматид, внаслідок чого гени із одної хромосоми стають зєднаними з генами другої хромосоми, що призводить до рекомбінацій в хроматидах, що утворюються – процес кросинговеру (від англ. crossingover – перехрест) Схема кросинговеру: 1 – гомологічні хромосоми зближуються; 2 – після конюгації гомологічні хромосоми починають розходитися, але ще сполучені в певних ділянках; 3 – обмін ділянками між гомологічними хромосомами; 4 – дві гомологічні хромосоми із частково відмінними наборами спадкової інформації 1234

ДІАКІНЕЗ Підчас діакінезу закінчується процес кросинговеру, утворюються гібридні хромосоми, а також відбуваються процеси, характерні для кінця профази: переміщення центріолей та утворення веретена поділу, руйнування ядерця і ядерної мембрани

кросинговер Діакінез

Біваленти (тетради) вишоковуються в екваторіальній площині клітини, утворюючи метафазну пластинку, нитки веретена поділу приєднуються до кінетохорів, при цьому центромери гомологічних хромосом розташовані одна навпроти одної, а не вздовж однієї лінії, як під час мітозу Центріолі скручуються, розтягуючи гомологічні хромосоми до протилежних полюсів; кожна з них складається з двох хроматид; таким чином, наприкінці анафази І поблизу кожного з полюсів опиняється половинний набір хромосом – якщо клітина до початку мейозу була диплоїдною (2n), то під час першого мейотичного поділу стає гаплоїдною (1n) Центріолі скручуються, розтягуючи гомологічні хромосоми до протилежних полюсів; кожна з них складається з двох хроматид; таким чином, наприкінці анафази І поблизу кожного з полюсів опиняється половинний набір хромосом – якщо клітина до початку мейозу була диплоїдною (2n), то під час першого мейотичного поділу стає гаплоїдною (1n)

Порівняння подій, що відбуваються під час метафази та анафази першого мейотичного поділу (І) та мітозу (ІІ): 1 – після конюгації у метафазі І мейозу гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної; 2 – в анафазі І мейозу гомологічні хромосоми розходяться до полюсів; зверніть увагу, як відбувається обмін ділянками (позначені іншим кольором) між ними; 3 – у метафазі мітозу нитки веретена поділу приєднуються до кінетохорів, як і під час метафази І мейозу, але в анафазі до різних полюсів розходяться окремі хроматиди (4) І ІІ

У телофазі першого мейотичного поділу формується ядерна оболонка біля кожного полюса; У тварин і деяких видів рослин хромосоми деспіралізуються і цитоплазма материнської клітини поділяється, тобто виникають дві дочірні клітини, проте у більшості видів рослин поділ клітини не завершується (цитоплазма не поділяється) Наслідком першого (редукційного) поділу є утворення двох клітин, які містять в два рази меншу кількість хромосом з числа подвоєних У телофазі першого мейотичного поділу формується ядерна оболонка біля кожного полюса; У тварин і деяких видів рослин хромосоми деспіралізуються і цитоплазма материнської клітини поділяється, тобто виникають дві дочірні клітини, проте у більшості видів рослин поділ клітини не завершується (цитоплазма не поділяється) Наслідком першого (редукційного) поділу є утворення двох клітин, які містять в два рази меншу кількість хромосом з числа подвоєних

Ця стадія зазвичай спостерігається тільки в тваринних клітинах, РЕПЛІКАЦІЇ ДНК НЕ ВІДБУВАЄТЬСЯ, однак інші процеси, характерні для інтерфази, проходять Зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, хромосоми ущільнюються і починають пересуватися до центральної частини клітини, починає формуватися веретено поділу, хроматиди розміщуються таким чином, що їх довгі осі перпендикулярні осі веретена першого поділу мейозу; тривалість профази II обернено пропорційна тривалості телофази I

Під час другого поділу центромери поводять себе як подвійні структури – вони організовують нитки веретена, які направлені до своїх полюсів, і тому вишоковуються по екватору веретена Центромери розділяються, і нитки веретена поділу розтягують їх до протилежних полюсів; центромери тянуть за собою хроматиди, що відєдналися одна від одної, які тепер називають хромосомами

Ця стадія дуже нагадує телофазу мітозу – хромосоми деспіралізуються, розтягуються і стають майже непомітні, нитки веретена поділу зникають, а центріолі реплікуються; навколо кажного гаплоїдного набору хромосом утворюється ядерна мембрана Внаслідок подальшого цитокінезу утворюється чотири гаплоїдних клітини Ця стадія дуже нагадує телофазу мітозу – хромосоми деспіралізуються, розтягуються і стають майже непомітні, нитки веретена поділу зникають, а центріолі реплікуються; навколо кажного гаплоїдного набору хромосом утворюється ядерна мембрана Внаслідок подальшого цитокінезу утворюється чотири гаплоїдних клітини

Профаза ІІ (зникнення ядерної оболонки) Метафаза ІІ (хромосоми розташовані по центру клітини) Анафаза ІІ (розходження хроматид до полюсів клітини) Телофаза ІІ (формування ядерних оболонок та поділ цитоплазми) Результат другого мейотичного поділу: з двох гаплоїдних клітин утворилися чотири

Профаза Метафаза Анафаза Телофаза 2n2n 2n2n 2n2n 2n2n2n2n 2n2n 2n2n 2n2n 1n

мітоз мейоз ПОДІБНІСТЬ1. Мають однакові фази поділу 2. Перед мітозом і мейозом відбувається подвоєння хромосом, спіралізація і подвоєння молекул ДНК ВІДМІННІСТЬ1. Один поділ1. Два поділи, які йдуть один за одним 2. В метафазі по екватору вишоковуються подвоєні хромосоми 2. По екватору вишоковуються пари гомологічних хромосом 3. Гомологічні хромосоми не конюгують, кросинговер не відбувається 3. Гомологічні хромосоми конюгують, відбувається кросинговер 4. Між поділами відбувається подвоєння молекул ДНК (хромосом) 4. Между 1- м і 2- м поділами інтерфаза відсутня і подвоєння молекули ДНК (хромосом) не відбувається 5. Утворюютсбя дві дочірні диплоїдні клітини 5. Утворюються чотири гаплоїдні клітини

Мейоз – досконалий механізм, який забезпечує сталість каріотипу видів, що розмножуються статевим способом, після утворення зиготи Завдяки двом послідовним мейотичним поділам число хромосом статевих клітин зменшується вдвічі, а цілісний диплоїдний набір хромосом, притаманний кожному виду, відновлюється під час злиття гамет при заплідненні: (n) + (n) = зигота (2n) новый организм (2n) Забезпечує спадкову мінливість організмів: по-перше, в профазі І відбувається обмін ділянками (перекомбінація спадкового матеріалу) гомологічних хромосом під час кросинговеру; по- друге, в анафазі І гомологічні хромосоми, які можуть містити відмінну спадкову інформацію, опиняються в різних дочірніх клітинах – генетична різнорідність; по-третє, виникає велика кількість якісно відмінних статевих клітин Відхилення в процесі мейозу призводить до важких змін в развитку організму чи до його загибелі

німецький біолог Оскар Гертвіг вперше вивчив і описав мейоз у яйцях морських їжаків бельгійський зоолог Едуард ван Бенеден вперше описав мейоз на хромосомному рівні у аскарид німецький біолог Август Вайсман вперше показав, що хромосоми здатні до обєднання і розєднання

ВІДЕОФІЛЬМ «ВІДКРИТТЯ МЕЙОЗУ

В залежності від місця мейозу в життєвому (ядерному) циклі організмів розрізняють три його типи: Гаметний, або термінальний, (у всіх багатоклітинних тварин, людини і деяких нищих рослин), відбувається в статевих органах і призводить до утворення гамет Гаметний, або термінальний, (у всіх багатоклітинних тварин, людини і деяких нищих рослин), відбувається в статевих органах і призводить до утворення гамет Зиготний, або початковй, (у багатьох грибів, водоростей, споровиків), відбувається в зиготі відразу після запліднення і призводить до утворення гаплоїдного міцелія або талому, а потім спор і гамет Зиготний, або початковй, (у багатьох грибів, водоростей, споровиків), відбувається в зиготі відразу після запліднення і призводить до утворення гаплоїдного міцелія або талому, а потім спор і гамет Споровий, або проміжний, (у спорових і квіткових рослин), відбувається перед цвітінням, чи утворенням спор, і призводить до утворення гаплоїдного гаметофіта, в якому пізніше утворюються гамети Споровий, або проміжний, (у спорових і квіткових рослин), відбувається перед цвітінням, чи утворенням спор, і призводить до утворення гаплоїдного гаметофіта, в якому пізніше утворюються гамети У найпростіших (Protozoa) зустрічаються всі 3 типи мейозу У найпростіших (Protozoa) зустрічаються всі 3 типи мейозу

Різні типи ядерних циклів: І – ядерний цикл хламідомонади (поділ зиготи розпочинається мейозом); ІІ – ядерний цикл жаби (мейоз передує утворенню гамет); ІІІ – ядерний цикл папороті (статеве покоління гаплоїдне, нестатеве – диплоїдне, мейоз відбувається при утворенні спор, з яких розвивається статеве покоління) ІІІІІІ 1n1n 1n1n 1n1n 2n