Размножение и индивидуальное развитие организмов. Мейоз

1. Размножение и индивидуальное развитие организмов

Мейоз

2. МЕЙОЗ

Функционирование клетки
МЕЙОЗ

3. МЕЙОЗ

- особый способ деления клеток, деление
созревания, в результате которого происходит
редукция (уменьшение) числа хромосом и
переход клеток их диплоидного состояния в
гаплоидное.
Мейоз – это особый тип дифференцировки, специализации клеток,
который приводит к образованию половых клеток.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МЕЙОЗА:
1. Важнейший этап гаметогенеза. Мейоз обеспечивает сохранение
постоянного для каждого вида набора хромосом и количества
ДНК (Вайсман 1887)
2. Обеспечение передачи информации от организма к организму
3. Источник комбинативной изменчивости (кроссинговер)

4. Общая характеристика процесса

• Универсальное явление, характерное для всех
эукариотических организмов
• Идёт на определенных этапах жизненного
цикла организмов, размножающихся половым
путем.
• Занимает два клеточных цикла при отсутствии
синтеза ДНК во втором мейотическом делении

5. Разновидности мейоза

Зиготный
Споровый
Гаметный

6. Зиготный мейоз

Син: НАЧАЛЬНЫЙ
Характерен для организмов, у которых в жизненном цикле
преобладает гаплоидная фаз
(многие грибы: аскомицеты, базимицеты, некоторые
водорослии др.)
Сущность: две клетки — гаметы — сливаются, образуя
зиготу с двойным (диплоидным) набором хромосом. В таком
виде диплоидная зигота (покоящаяся спора) приступает к
мейозу, дважды делится, в результате образуются четыре
гаплоидные клетки.
Гаплоидные клетки прорастают в гаплоидный мицеллий
или таллом и формируют гаметы путем митоза.

7. Споровый мейоз

СИН: ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ
Характерен для высших растений
Сущность: в результате мейоза из диплоидной клетки
формируются гаплоидные гаметофиты (органы
размножения), в которых формируются гаплоидные споры.
Гаплоидные клетки сливаются с образованием диплоидной
зиготы.

8. Гаметный мейоз

СИН: КОНЕЧНЫЙ
Характерен для многоклеточных животных и некоторых
низших растений
Сущность: в результате мейоза в органах размножения из
диплоидной клетки формируются гаплоидные гаметы.
Типичный мейоз.
В случае гаметного мейоза характерно при развитии
организма выделение клонов герминативных клеток
(герминальных, зародышевых), которые впоследствии
будут дифференцироваться в половые клетки. И только
клетки этих клонов будут при созревании подвергаться
мейозу и превращаться в половые клетки
У простейших встречаются все три типа мейоза

9. ГЕРМИНАТИВНЫЕ КЛЕТКИ

Выделение герминативных клеток (гоноцитов, клеток
зародышевого пути) обычно происходит на ранних
стадиях эмбрионального развития.
У рачка циклопа уже на первом делении зиготы: одна
из двух клеток дает начало герминативным клеткам.
У аскариды на стадии 16 бластомеров.
у человека первичные половые клетки (гонобласты)
появляются на 3-ей неделе эмбрионального развития.
Как и все клетки развивающегося организма, клетки
зародышевого пути диплоидны. Они могут
увеличиваться в числе путем обычного митоза,
повторяя все стадии обычного клеточного цикла, где
происходит чередование уровней количества ДНК и
хромосом на клетку.

10. Клеточные деления при мейозе

ИНТЕРФАЗА I
ПРОФАЗА I
РЕДУКЦИОННОЕ ДЕЛЕНИЕ МЕТАФАЗА I
Мейоз I
АНАФАЗА I
ТЕЛОФАЗА I
ИНТЕРФАЗА II
ПРОФАЗА II
ЭКВАЦИОННОЕ ДЕЛЕНИЕ МЕТАФАЗА II
Мейоз II
АНАФАЗА II
ТЕЛОФАЗА II

11. Интерфаза I и II

Интерфаза I. Классическая интерфаза, в ходе которой
синтезируются все компоненты, обеспечивающие
клеточное деление и удваивается количество ДНК.
Каждая хромосома становится двуххроматидной.
Интерфаза II. Практически отсутствует.

12. Мейоз I

Особенности профазы I мейотического деления
стадия занимает большой отрезок времени
состоит из нескольких структурно-функциональных фаз (лептотена,
зиготена, пахитена, диплотена, диакинез)
в этот период происходит объединение (конъюгация) гомологичных
(родительских) удвоенных в результате репликации хроматид, при этом
образуются т.н. Тетрады (биваленты) - хромосомные комплексы, состоящие
из четырех хроматид, которые соединены вместе с помощью специальной
структуры – синаптинемного комплекса
происходит обмен участками между хроматидами гомологичных
хромосом – кроссинговер. После кроссинговера расходятся уже измененные
хромосомы, с новым сочетанием аллелей.
В процессе конъюгации и обмена происходит синтез примерно 1,5%
хромосомной ДНК.
В профазе I мейотического деления наблюдается рост объема женских
половых клеток (ооцитов), в которых накапливаются запасные вещества,
обеспечивающие ранние стадии развития будущего зародыша.
Профазные хромосомы I мейотического деления не находятся в состоянии
функционального покоя, а участвуют в целом ряде событий

13. Профаза I

Профаза I может длиться от нескольких суток до десятков
лет
Рекордсмены по длительности профазы I :
• у тритона обыкновенного (длится около 1 года),
• у мыши от 4 месяцев до 3 лет,
• у человека профаза I ооцитов начинается на 3ем месяце внутриутробного развития и может продолжаться
до 50-летнего возраста женщины (!). При этом у человека
происходит постепенная гибель заложенных ооцитов: у 3-х
месячного эмбриона их около7х106 клеток, к рождению
ребенка их остается около 2х106, к половому созреванию –
3х105, всего же созревает примерно 5х102 ооцитов.

14.

лептотена – стадия тонких нитей (хромосом)
зиготена – стадия сливающихся (объединяющихся,
конъюгирующих) нитей
пахитена – стадия толстых нитей,
диплотена – стадия двойных нитей
диакинез – стадия расходящихся нитей.

15. События профазы I

Лептотена или лептонема — упаковка хромосом.
Зиготена или зигонема — конъюгация (соединение)
гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих
из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или
бивалентами.
Пахитена или пахинема — 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.
Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется,
синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная
оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные
хромосомы остаются соединёнными между собой.

16.

В метафазе I деления
мейоза биваленты
выстраиваются (как и
полагается для
метафазы) в
экваториальной
плоскости веретена.
В анафазе I деления совершается расхождение хромосом.
Но, в отличие от митоза, расходятся не сестринские
хроматиды, а гомологичные хромосомы, состоящие из двух
сестринских хроматид.
Телофаза I завершается разделением клеточного тела. В
каждой новой клетке остается 1 из гомологов, но
2хроматидный

17. Биваленты и синаптонемный комплекс

18. Мейоз II

Вслед за телофазой I
деления следует короткая
интерфаза без S-периода, и
клетки приступают к
следующему делению,
которое по морфологи и
последовательности не
отличается от
митотического деления
Парные сестринские хроматиды, связанные в центромерных
участках, проходят профазу и метафазу; в анафазе они
разъединяются и расходятся по одной в дочерние клетки. Таким
образом, при II мейотическом делении клетка с 2с количеством ДНК
и 2n числом хроматид, делясь, дает начало двум клеткам с
гаплоидным содержанием ДНК и хромосом