ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ. ГАМЕТОГЕНЕЗ.
А. Жизненный цикл клетки. Интерфаза. Митоз.
Жизненный цикл клетки – это период ее жизни от деления до деления.
Клеточное деление лежит в основе роста, развития и регенерации тканей многоклеточного организма.
Митотический цикл состоит:
1) интерфаза – подготовка клетки к делению
2) митоз – собственно деление клетки после удвоения других клеточных компонентов
3) цитокинез – деление цитоплазмы
Интерфаза (90%) – подготовка клетки к делению.
Пресинтетический период (G1): синтез белков-ферментов, синтез всех видов РНК, образование рибосом, синтез АТФ, рост клетки.
Синтетический период (S): удваивается количество ДНК в хромосомах, каждая хромосома состоит из двух хроматид.
Постсинтетический период (G2): синтез белков, удвоение центриолей.
Митоз (непрямое деление)– это форма деления клеточного ядра. Следовательно, происходит он только в эукариотических клетках. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. Митоз состоит из нескольких последовательных фаз.
- Профаза. Происходит спирализация(утолщение) хромосом, исчезают ядерная оболочка и ядрышко,
формируется веретено деления. К разным полюсам клетки расходятся удвоенные центриоли.
- Метафаза. В этой фазе хорошо видны хромосомы, состоящие из двух хроматид. Они выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. К каждой хромосоме прикрепляются две нити веретена деления в области центромеры.
- Анафаза. Происходит деление центромеры на две части, нити веретена деления укорачиваются и хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к разным полюсам клетки. У каждого полюса собирается диплоидный набор хромосом.
- Телофаза. Исчезают нити веретена деления. Хромосомы деспирализуются и снова приобретают нитевидную форму. Формируются ядерная оболочка, ядрышко. Цитокинез – процесс разделения цитоплазмы. В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.
Биологическое значениемитоза заключается в том, что он обеспечивает постоянность числа хромосом во всех клетках организма, вследствие чего все они имеют одну и туже генетическую информацию.
Б. Мейоз.
Мейоз – это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и образованию гамет. В результате мейоза из одной диплоидной клетки (2n) образуется четыре гаплоидные клетки (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым в интерфазе предшествует однократная репликация ДНК.
Основными событиями профазы первого деления мейоза являются следующие: – гомологичныехромосомы объединяются по всей длине или, как говорят, конъюгируют. При конъюгации образуются хромосомные пары – биваленты; – в конце профазы происходит кроссинговер (перекрест) между гомологичными хромосомами: хромосомы обмениваются между собой гомологичными участками. Именно кроссинговер обеспечивает разнообразие генетической информации, получаемой детьми от родителей.
В метафазе I биваленты (пары гомологичных хромосом) выстраиваются по экватору. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом, к каждой хромосоме по одной.
Анафаза I – нити веретена сокращаются, гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, расходятся к полюсам клетки, где формируются гаплоидные наборы хромосом (2 набора на клетку). На этой стадии возникают хромосомные рекомбинации, повышающие степень изменчивости потомков.
Телофаза I – формируются клетки с гаплоидным набором хромосом и удвоенным количеством ДНК. Формируется ядерная оболочка. В каждую клетку попадает 2 сестринские хроматиды, соединенные центромерой.
Второе деление мейоза состоит из профазы II, метафазы II, анафазы II, телофазы II и цитокинеза. Клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид, образуют клетки с гаплоидным набором хромосом, состоящих из одной хроматиды. Таким образом, из одной диплоидной клетки (оогония или сперматогония) образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. Биологическое значение мейоза заключается в образовании клеток, участвующих в половом размножении, в поддержании генетического постоянства видов, а также в спорообразовании у высших растений. Мейотическим путем образуются споры мхов, папоротников и некоторых других групп растений. Мейоз служит основой комбинативной изменчивости организмов. Нарушения мейоза у человека могут привести к таким патологиям, как болезнь Дауна, идиотия и др.
В. Развитие половых клеток.
Процесс формирования половых клеток называется гаметогенезом. У многоклеточных организмов различают сперматогенез – формирование мужских половых клеток и овогенез (или оогенез)– формирование женских половых клеток.
Первая стадия – период размножения (2n2c), в котором первичные половые клетки делятся путем митоза, в результате чего увеличивается их количество.
Сперматогонии делятся на две дочерние клетки, образуются сперматоциты первого порядка, Овогонии – первичные половые клетки, размножающиеся митозом, образуют овоциты первого порядка. При сперматогенезе размножение первичных половых клеток начинается с наступления половой зрелости и протекает в течение всего репродуктивного периода, то есть времени, когда животное может участвовать в половом размножении, и постепенно затухает лишь к старости.
Размножение женских первичных половых клеток у низших позвоночных также продолжается почти всю жизнь. У млекопитающих, в том числе и у человека, эти клетки с наибольшей интенсивностью размножаются лишь в период внутриутробного развития у плода и сохраняются в состоянии покоя до полового созревания.
Вторая стадия – период роста (интерфаза)(2n4c). Происходит удвоение молекул ДНК. У незрелых мужских гамет он выражен нерезко. Их размеры увеличиваются незначительно. Напротив, будущие яйцеклетки – овоциты I порядка – увеличиваются в размерах иногда в сотни, а чаще в тысячи и даже миллионы раз. У одних животных овоциты растут очень быстро – в течение нескольких дней или недель, у других видов рост продолжается месяцы и годы
Третья стадия – период созревания, или мейоз (nc). Клетки, вступающие в период созревания, содержат диплоидный набор хромосом и уже удвоенное количество ДНК. Сперматоциты первого порядка делятся мейозом (1-е деление) на две дочерние клетки – сперматоциты второго порядка(n2c).
Сперматоциты второго порядка приступают ко второму мейотическому делению, в результате которого образуются 4 гаплоидные сперматиды.
Из овоцитов первого порядка после первого мейотического деления образуются овоциты второго порядка и направительное тельце(n2c). После второго мейотического деления образуется одна яйцеклетка и три направительных тельца, которые затем гибнут. Яйцеклетки неподвижны, имеют шаровидную форму. Они крупнее других клеток и содержат запас питательных веществ для развития зародыша.
Четвёртая стадия – период формирования. Есть только при сперматогенезе. Сперматиды после дифференцировки превращаются в зрелые сперматозоиды. Сперматозоид состоит из головки, шейки и хвоста. Он подвижен и благодаря этому вероятность встречи его с гаметами увеличивается.
В процессе полового размножения у организмов любого вида из поколения в поколение сохраняется свойственное ему число хромосом. Это достигается тем, что перед слиянием половых клеток – оплодотворением – в процессе созревания в них уменьшается (редуцируется) число хромосом, т.е. из диплоидного набора (2n) образуется гаплоидный (1n).
ГАМЕТОГЕНЕЗ
1)Установите правильную последовательность событий предшествующих образованию зиготы у человека 1)проникновение ядра сперматозоида в яйцеклетку, 2)формирование первичного фолликула, 3)выход яйцеклетки из фолликула в маточную трубу, 4)накопление питательных веществ, 5)окончательное прохождение первого деления мейоза яйцеклеткой