Ουσία, μηχανισμός και βιολογική σημασία της μείωσης. Αναπαραγωγική λειτουργία και βιολογική σημασία της μείωσης

Κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, ένας θυγατρικός οργανισμός δημιουργείται ως αποτέλεσμα της σύντηξης δύο σεξουαλικών κυττάρων ( γαμετές) και επακόλουθη ανάπτυξη από γονιμοποιημένο ωάριο - ζυγωτές.

Τα σεξουαλικά κύτταρα των γονέων έχουν απλοειδές σύνολο ( n) χρωμοσώματα και σε ένα ζυγώτη, όταν δύο τέτοια σύνολα συνδυάζονται, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων γίνεται διπλοειδής (2 n): κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων περιέχει ένα πατρικό και ένα μητρικό χρωμόσωμα.

Τα απλοειδή κύτταρα σχηματίζονται από διπλοειδή ως αποτέλεσμα μιας ειδικής κυτταρικής διαίρεσης - μείωσης.

Μείωση - ένα είδος μίτωσης, με αποτέλεσμα από διπλοειδή (2ρ) σωματικά κύτταρα το ίδιοσχηματίζονται απλοειδείς γαμέτες (1n). Κατά τη γονιμοποίηση, οι πυρήνες των γαμετών συντήκονται και το διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων αποκαθίσταται. Έτσι, η μείωση διασφαλίζει ότι το σύνολο των χρωμοσωμάτων και η ποσότητα του DNA παραμένουν σταθερά για κάθε είδος.

Η μείωση είναι μια συνεχής διαδικασία που αποτελείται από δύο διαδοχικές διαιρέσεις που ονομάζονται μείωση Ι και μείωση II. Σε κάθε διαίρεση διακρίνονται πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Ως αποτέλεσμα της μείωσης Ι, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό ( διαίρεση μείωσης):Κατά τη διάρκεια της μείωσης II, η απλοειδία των κυττάρων διατηρείται (εξισωτική διαίρεση).Τα κύτταρα που εισέρχονται στη μείωση περιέχουν γενετικές πληροφορίες 2n2xp (Εικ. 1).

Στην πρόφαση της μείωσης Ι, λαμβάνει χώρα σταδιακή σπειροειδοποίηση της χρωματίνης για να σχηματιστούν χρωμοσώματα. Τα ομόλογα χρωμοσώματα ενώνονται για να σχηματίσουν μια κοινή δομή που αποτελείται από δύο χρωμοσώματα (δισθενή) και τέσσερις χρωματίδες (τετράδα). Η επαφή δύο ομόλογων χρωμοσωμάτων σε όλο το μήκος ονομάζεται σύζευξη. Στη συνέχεια εμφανίζονται απωθητικές δυνάμεις μεταξύ των ομόλογων χρωμοσωμάτων και τα χρωμοσώματα πρώτα διαχωρίζονται στα κεντρομερή, παραμένοντας συνδεδεμένα στους βραχίονες και σχηματίζουν χιασμάτων (chiasmata). Η απόκλιση των χρωματίδων αυξάνεται σταδιακά και τα σταυροειδή κινούνται προς τα άκρα τους. Κατά τη διαδικασία της σύζευξης, μπορεί να συμβεί ανταλλαγή τμημάτων μεταξύ ορισμένων χρωματιδών ομόλογων χρωμοσωμάτων - διασταύρωση, οδηγώντας σε ανασυνδυασμό γενετικού υλικού. Στο τέλος της προφάσης, το πυρηνικό περίβλημα και οι πυρήνες διαλύονται και σχηματίζεται μια αχρωματική άτρακτος. Το περιεχόμενο του γενετικού υλικού παραμένει το ίδιο (2n2хр).

Σε μεταφάσηΣτη μείωση Ι, τα δισθενή χρωμοσώματα βρίσκονται στο ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Αυτή τη στιγμή, η σπείρα τους φτάνει στο μέγιστο. Το περιεχόμενο του γενετικού υλικού δεν αλλάζει (2n2xr).

Σε ανάφασηΤα ομόλογα χρωμοσώματα Meiosis I, που αποτελούνται από δύο χρωματίδες, τελικά απομακρύνονται το ένα από το άλλο και αποκλίνουν στους πόλους του κυττάρου. Κατά συνέπεια, από κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων, μόνο ένα εισέρχεται στο θυγατρικό κύτταρο - ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό (συμβαίνει μείωση). Το περιεχόμενο του γενετικού υλικού γίνεται 1n2xp σε κάθε πόλο.

Σε τελοφάσηΣχηματίζονται πυρήνες και το κυτταρόπλασμα διαιρείται - σχηματίζονται δύο θυγατρικά κύτταρα. Τα θυγατρικά κύτταρα περιέχουν ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, κάθε χρωμόσωμα περιέχει δύο χρωματίδες (1n2хр).

Interkinesis- ένα μικρό διάστημα μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης μειοτικής διαίρεσης. Αυτή τη στιγμή, η αντιγραφή του DNA δεν λαμβάνει χώρα και τα δύο θυγατρικά κύτταρα εισέρχονται γρήγορα στη μείωση II, η οποία προχωρά ως μίτωση.

Ρύζι. 1. Διάγραμμα μείωσης (εμφανίζεται ένα ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων). Μείωση Ι: 1, 2, 3. 4. 5 - πρόφαση; 6 - μετάφαση; 7 - ανάφαση; 8 - τελοφάση; 9 - interkinesis. Meiosis II; 10 - μεταφάση; II - ανάφαση; 12 - θυγατρικά κύτταρα.

Σε προφασηΣτη μείωση II, συμβαίνουν οι ίδιες διεργασίες όπως και στην πρόφαση της μίτωσης. Στη μεταφάση, τα χρωμοσώματα βρίσκονται στο ισημερινό επίπεδο. Δεν υπάρχουν αλλαγές στο περιεχόμενο του γενετικού υλικού (1n2хр). Στην ανάφαση της μείωσης II, οι χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος μετακινούνται σε αντίθετους πόλους του κυττάρου και το περιεχόμενο γενετικού υλικού σε κάθε πόλο γίνεται lnlxp. Στην τελοφάση, σχηματίζονται 4 απλοειδή κύτταρα (lnlxp).

Έτσι, ως αποτέλεσμα της μείωσης, σχηματίζονται 4 κύτταρα με απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων από ένα διπλοειδές μητρικό κύτταρο. Επιπλέον, στην πρόφαση της μείωσης Ι, εμφανίζεται ανασυνδυασμός γενετικού υλικού (διασταύρωση) και στην αναφάση Ι και ΙΙ, τα χρωμοσώματα και οι χρωματίδες μετακινούνται τυχαία στον έναν ή τον άλλο πόλο. Αυτές οι διαδικασίες είναι η αιτία της συνδυαστικής μεταβλητότητας.

Βιολογική σημασία της μείωσης:

1) είναι το κύριο στάδιο της γαμετογένεσης.

2) διασφαλίζει τη μεταφορά γενετικών πληροφοριών από οργανισμό σε οργανισμό κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή.

3) Τα θυγατρικά κύτταρα δεν είναι γενετικά πανομοιότυπα με τη μητέρα και μεταξύ τους.

Επίσης, η βιολογική σημασία της μείωσης έγκειται στο γεγονός ότι η μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων είναι απαραίτητη κατά τον σχηματισμό των γεννητικών κυττάρων, αφού κατά τη γονιμοποίηση συγχωνεύονται οι πυρήνες των γαμετών. Αν δεν συνέβαινε αυτή η μείωση, τότε στον ζυγώτη (και επομένως σε όλα τα κύτταρα του θυγατρικού οργανισμού) θα υπήρχαν διπλάσια χρωμοσώματα. Ωστόσο, αυτό έρχεται σε αντίθεση με τον κανόνα ενός σταθερού αριθμού χρωμοσωμάτων. Χάρη στη μείωση, τα σεξουαλικά κύτταρα είναι απλοειδή και κατά τη γονιμοποίηση, το διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων αποκαθίσταται στον ζυγώτη (Εικ. 2 και 3).

Ρύζι. 2. Σχήμα γαμετογένεσης: ? - σπερματογένεση; ? - ωογένεση

Ρύζι. 3.Διάγραμμα που απεικονίζει τον μηχανισμό διατήρησης του διπλοειδούς συνόλου των χρωμοσωμάτων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή

Μείωση- Πρόκειται για μια ειδική μέθοδο κυτταρικής διαίρεσης, με αποτέλεσμα ο αριθμός των χρωμοσωμάτων να μειώνεται στο μισό. Περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον W. Flemming το 1882 σε ζώα και από τον E. Sgrasburger το 1888 στα φυτά. Με τη βοήθεια της μείωσης σχηματίζονται σπόρια και γεννητικά κύτταρα - γαμέτες. Ως αποτέλεσμα της μείωσης του συνόλου των χρωμοσωμάτων, κάθε απλοειδής σπόρος και γαμετής λαμβάνει ένα χρωμόσωμα από κάθε ζεύγος χρωμοσωμάτων που υπάρχει σε ένα δεδομένο διπλοειδές κύτταρο. Κατά τη διάρκεια της περαιτέρω διαδικασίας γονιμοποίησης (σύντηξη γαμετών), ο οργανισμός της νέας γενιάς θα λάβει ξανά ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, δηλ. Ο καρυότυπος των οργανισμών ενός δεδομένου είδους παραμένει σταθερός για γενεές. Έτσι, η πιο σημαντική σημασία της μείωσης είναι η διασφάλιση της σταθερότητας του καρυότυπου σε έναν αριθμό γενεών οργανισμών ενός δεδομένου είδους κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή.

Η μείωση περιλαμβάνει δύο τμήματα που διαδέχονται γρήγορα το ένα το άλλο. Πριν από την έναρξη της μείωσης, κάθε χρωμόσωμα αντιγράφεται (διπλασιάζεται στην περίοδο S της μεσοφάσεως). Για κάποιο χρονικό διάστημα, τα δύο αντίγραφά του που προκύπτουν παραμένουν συνδεδεμένα μεταξύ τους μέσω του κεντρομερούς. Επομένως, κάθε πυρήνας στον οποίο ξεκινά η μείωση περιέχει το ισοδύναμο τεσσάρων σετ ομόλογων χρωμοσωμάτων (4c).

Η δεύτερη διαίρεση της μείωσης ακολουθεί σχεδόν αμέσως μετά την πρώτη και η σύνθεση DNA δεν συμβαίνει στο μεσοδιάστημα μεταξύ τους (δηλαδή, στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει ενδιάμεση φάση μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης διαίρεσης).

Η πρώτη μειοτική (αναγωγική) διαίρεση οδηγεί στον σχηματισμό απλοειδών κυττάρων (n) από διπλοειδή κύτταρα (2n). Ξεκινά με προφάσηΕγώ, στην οποία, όπως και στη μίτωση, πραγματοποιείται η συσκευασία κληρονομικού υλικού (σπιραλοποίηση χρωμοσωμάτων). Ταυτόχρονα, τα ομόλογα (ζευγάρικα) χρωμοσώματα ενώνονται με τα πανομοιότυπα τμήματα τους - σύζευξη(συμβάν που δεν παρατηρείται στη μίτωση). Ως αποτέλεσμα της σύζευξης, σχηματίζονται ζεύγη χρωμοσωμάτων - δισθενείς. Κάθε χρωμόσωμα, που εισέρχεται στη μείωση, όπως σημειώθηκε παραπάνω, έχει διπλή περιεκτικότητα σε κληρονομικό υλικό και αποτελείται από δύο χρωματίδες, επομένως το δισθενές αποτελείται από 4 κλώνους. Όταν τα χρωμοσώματα βρίσκονται σε συζευγμένη κατάσταση, η περαιτέρω σπειροειδοποίησή τους συνεχίζεται. Σε αυτή την περίπτωση, μεμονωμένες χρωματίδες ομόλογων χρωμοσωμάτων συμπλέκονται και διασταυρώνονται μεταξύ τους. Στη συνέχεια, τα ομόλογα χρωμοσώματα απωθούνται κάπως το ένα από το άλλο. Ως αποτέλεσμα, σε μέρη όπου οι χρωματίδες είναι αλληλένδετες, μπορεί να συμβούν χρωματιδικές ρήξεις, και ως αποτέλεσμα, κατά τη διαδικασία επανένωσης των χρωματιδικών θραυσμάτων, ομόλογα χρωμοσώματα ανταλλάσσουν αντίστοιχα τμήματα. Ως αποτέλεσμα, το χρωμόσωμα που ήρθε σε έναν δεδομένο οργανισμό από τον πατέρα περιλαμβάνει ένα τμήμα του μητρικού χρωμοσώματος και αντίστροφα. Η διασταύρωση των ομόλογων χρωμοσωμάτων, που συνοδεύεται από την ανταλλαγή αντίστοιχων τμημάτων μεταξύ των χρωματίδων τους, ονομάζεται πέρασμα. Μετά τη διασταύρωση, τα ήδη αλλαγμένα χρωμοσώματα αποκλίνουν στη συνέχεια, δηλαδή με διαφορετικό συνδυασμό γονιδίων. Ως φυσική διαδικασία, η διασταύρωση κάθε φορά οδηγεί στην ανταλλαγή τμημάτων διαφορετικών μεγεθών και έτσι εξασφαλίζει τον αποτελεσματικό ανασυνδυασμό του χρωμοσωμικού υλικού στους γαμέτες.

Βιολογική σημασία της διέλευσηςεξαιρετικά υψηλό, αφού ο γενετικός ανασυνδυασμός επιτρέπει τη δημιουργία νέων, προηγουμένως ανύπαρκτων συνδυασμών γονιδίων και αυξάνει την επιβίωση των οργανισμών στη διαδικασία της εξέλιξης.

ΣΕ μετάφασηΕγώΟ σχηματισμός της ατράκτου σχάσης έχει ολοκληρωθεί. Τα νήματα του συνδέονται με τις κινετοχορίες των χρωμοσωμάτων, ενωμένα σε δισθενή. Ως αποτέλεσμα, τα νήματα που συνδέονται με τις κινετοχώρες των ομόλογων χρωμοσωμάτων δημιουργούν δισθενή στο ισημερινό επίπεδο της ατράκτου.

ΣΕ ανάφαση Ιτα ομόλογα χρωμοσώματα διαχωρίζονται το ένα από το άλλο και μετακινούνται στους πόλους του κυττάρου. Σε αυτή την περίπτωση, ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων πηγαίνει σε κάθε πόλο (κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο χρωματίδες).

ΣΕ τελοφάση ΙΣτους πόλους της ατράκτου, συναρμολογείται ένα απλό, απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, στο οποίο κάθε τύπος χρωμοσώματος δεν αντιπροσωπεύεται πλέον από ένα ζευγάρι, αλλά από ένα χρωμόσωμα, που αποτελείται από δύο χρωματίδες. Στη βραχείας διάρκειας τελόφαση Ι, το πυρηνικό περίβλημα αποκαθίσταται, μετά το οποίο το μητρικό κύτταρο διαιρείται σε δύο θυγατρικά κύτταρα.

Έτσι, ο σχηματισμός δισθενών κατά τη σύζευξη ομόλογων χρωμοσωμάτων στην πρόφαση Ι της μείωσης δημιουργεί συνθήκες για την επακόλουθη μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων. Ο σχηματισμός ενός απλοειδούς συνόλου στους γαμέτες εξασφαλίζεται από την απόκλιση στην ανάφαση Ι όχι των χρωματιδών, όπως στη μίτωση, αλλά των ομόλογων χρωμοσωμάτων, τα οποία προηγουμένως ήταν ενωμένα σε δισθενή.

Μετά Τελόφαση ΙΗ διαίρεση ακολουθείται από μια σύντομη ενδιάμεση φάση, στην οποία το DNA δεν συντίθεται και τα κύτταρα προχωρούν στην επόμενη διαίρεση, η οποία είναι παρόμοια με την κανονική μίτωση. ΠροφάσηIIβραχύβια. Οι πυρήνες και η πυρηνική μεμβράνη καταστρέφονται και τα χρωμοσώματα βραχύνονται και πυκνώνουν. Τα κεντρόλια, εάν υπάρχουν, μετακινούνται σε αντίθετους πόλους του κυττάρου και εμφανίζονται νημάτια ατράκτου. ΣΕ μετάφαση IIτα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στο ισημερινό επίπεδο. ΣΕ ανάφαση IIΩς αποτέλεσμα της κίνησης των νημάτων της ατράκτου, τα χρωμοσώματα χωρίζονται σε χρωματίδες, καθώς οι συνδέσεις τους στην περιοχή του κεντρομερούς καταστρέφονται. Κάθε χρωματίδιο γίνεται ανεξάρτητο χρωμόσωμα. Με τη βοήθεια νημάτων ατράκτου, τα χρωμοσώματα τεντώνονται προς τους πόλους του κυττάρου. Τελόφαση IIπου χαρακτηρίζεται από την εξαφάνιση των νηματίων της ατράκτου, τον διαχωρισμό των πυρήνων και την κυτταροκίνηση, με αποκορύφωμα το σχηματισμό τεσσάρων απλοειδών κυττάρων από δύο απλοειδή κύτταρα. Γενικά, μετά τη μείωση (I και II), ένα διπλοειδές κύτταρο παράγει 4 κύτταρα με ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων.

Η αναγωγική διαίρεση είναι, στην ουσία, ένας μηχανισμός που αποτρέπει τη συνεχή αύξηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων κατά τη σύντηξη των γαμετών· χωρίς αυτήν, κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων θα διπλασιαζόταν σε κάθε νέα γενιά. Με άλλα λόγια, Χάρη στη μείωση, διατηρείται ένας ορισμένος και σταθερός αριθμός χρωμοσωμάτωνσε όλες τις γενιές κάθε είδους φυτών, ζώων και μυκήτων. Μια άλλη σημαντική σημασία της μείωσης είναι η εξασφάλιση εξαιρετικής ποικιλομορφίας στη γενετική σύνθεση των γαμετών, τόσο ως αποτέλεσμα διασταύρωσης όσο και ως αποτέλεσμα διαφορετικών συνδυασμών πατρικών και μητρικών χρωμοσωμάτων κατά την ανεξάρτητη απόκλιση τους στην ανάφαση Ι της μείωσης, η οποία εξασφαλίζει την εμφάνιση διαφορετικών και διαφορετικών ποιοτικών απογόνων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή οργανισμών.

Η μείωση είναι μια ειδική μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση (μείωση) του αριθμού των χρωμοσωμάτων κατά το ήμισυ. .Με τη βοήθεια της μείωσης σχηματίζονται σπόρια και γεννητικά κύτταρα – γαμέτες. Ως αποτέλεσμα της μείωσης του συνόλου των χρωμοσωμάτων, κάθε απλοειδής σπόρος και γαμετής λαμβάνει ένα χρωμόσωμα από κάθε ζεύγος χρωμοσωμάτων που υπάρχει σε ένα δεδομένο διπλοειδές κύτταρο. Κατά τη διάρκεια της περαιτέρω διαδικασίας γονιμοποίησης (σύντηξη γαμετών), ο οργανισμός της νέας γενιάς θα λάβει ξανά ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, δηλ. Ο καρυότυπος των οργανισμών ενός δεδομένου είδους παραμένει σταθερός για γενεές. Έτσι, η πιο σημαντική σημασία της μείωσης είναι η διασφάλιση της σταθερότητας του καρυότυπου σε έναν αριθμό γενεών οργανισμών ενός δεδομένου είδους κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή.

Στην πρόφαση της μείωσης Ι, οι πυρήνες διαλύονται, το πυρηνικό περίβλημα αποσυντίθεται και αρχίζει ο σχηματισμός της ατράκτου. Η χρωματίνη σπειροειδοποιείται για να σχηματίσει διχρωματικά χρωμοσώματα (σε διπλοειδές κύτταρο - σύνολο 2n4c). Τα ομόλογα χρωμοσώματα ενώνονται σε ζεύγη, αυτή η διαδικασία ονομάζεται σύζευξη χρωμοσωμάτων. Κατά τη σύζευξη, οι χρωματίδες των ομόλογων χρωμοσωμάτων τέμνονται σε ορισμένα σημεία. Μεταξύ ορισμένων χρωματιδών ομόλογων χρωμοσωμάτων, μπορεί να συμβεί ανταλλαγή αντίστοιχων τμημάτων - διασταύρωση.

Στη μεταφάση I, ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων βρίσκονται στο ισημερινό επίπεδο του κυττάρου. Αυτή τη στιγμή, η σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων φτάνει στο μέγιστο.

Στην ανάφαση Ι, τα ομόλογα χρωμοσώματα (και όχι οι αδελφές χρωματίδες, όπως στη μίτωση) απομακρύνονται το ένα από το άλλο και τεντώνονται από νημάτια ατράκτου σε αντίθετους πόλους του κυττάρου. Κατά συνέπεια, από κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων, μόνο ένα θα καταλήξει στο θυγατρικό κύτταρο. Έτσι, στο τέλος της αναφάσης I, το σύνολο των χρωμοσωμάτων και των χρωματιδών σε κάθε πόλο του διαιρεμένου κυττάρου είναι \ti2c - έχει ήδη μειωθεί στο μισό, αλλά τα χρωμοσώματα εξακολουθούν να παραμένουν διχρωματικά.

Στην τελόφαση Ι, η άτρακτος καταστρέφεται, σχηματίζονται δύο πυρήνες και το κυτταρόπλασμα διαιρείται. Σχηματίζονται δύο θυγατρικά κύτταρα που περιέχουν ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, με κάθε χρωμόσωμα να αποτελείται από δύο χρωματίδες (\n2c).

Το διάστημα μεταξύ της μείωσης Ι και της μείωσης II είναι πολύ μικρό. Το Interphase II ουσιαστικά απουσιάζει. Αυτή τη στιγμή, η αντιγραφή του DNA δεν συμβαίνει και τα δύο θυγατρικά κύτταρα εισέρχονται γρήγορα στη δεύτερη μειωτική διαίρεση, η οποία εμφανίζεται ως μίτωση.

Στην πρόφαση ΙΙ, συμβαίνουν οι ίδιες διεργασίες όπως και στην πρόφαση της μίτωσης: σχηματίζονται χρωμοσώματα, εντοπίζονται τυχαία στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Η άτρακτος αρχίζει να σχηματίζεται.

Στη μετάφαση II, τα χρωμοσώματα βρίσκονται στο ισημερινό επίπεδο.

Στην ανάφαση II, οι αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος διαχωρίζονται και μετακινούνται σε αντίθετους πόλους του κυττάρου. Στο τέλος της αναφάσης II, το σύνολο των χρωμοσωμάτων και των χρωματιδών σε κάθε πόλο είναι \ti\c.

Στην τελόφαση II, σχηματίζονται τέσσερα απλοειδή κύτταρα, κάθε χρωμόσωμα που αποτελείται από μία χρωματίδα (lnlc).

Έτσι, η μείωση αποτελείται από δύο διαδοχικές διαιρέσεις του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος, πριν από τις οποίες η αντιγραφή συμβαίνει μόνο μία φορά. Η ενέργεια και οι ουσίες που απαιτούνται και για τις δύο διαιρέσεις της μείωσης συσσωρεύονται κατά τη διάρκεια της φάσης I.

Στην πρόφαση της μείωσης Ι, συμβαίνει διασταύρωση, η οποία οδηγεί σε ανασυνδυασμό κληρονομικού υλικού. Στην ανάφαση Ι, ομόλογα χρωμοσώματα διασκορπίζονται τυχαία σε διαφορετικούς πόλους του κυττάρου· στην ανάφαση II, το ίδιο συμβαίνει με τις αδελφές χρωματίδες. Όλες αυτές οι διαδικασίες καθορίζουν τη συνδυαστική μεταβλητότητα των ζωντανών οργανισμών, η οποία θα συζητηθεί αργότερα.

Βιολογική σημασία της μείωσης. Στα ζώα και στον άνθρωπο, η μείωση οδηγεί στο σχηματισμό απλοειδών γεννητικών κυττάρων - γαμετών. Κατά τη διάρκεια της επακόλουθης διαδικασίας γονιμοποίησης (σύντηξη γαμετών), ο οργανισμός της νέας γενιάς λαμβάνει ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, πράγμα που σημαίνει ότι διατηρεί τον καρυότυπο που είναι εγγενής σε αυτόν τον τύπο οργανισμού. Επομένως, η μείωση εμποδίζει την αύξηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή. Χωρίς έναν τέτοιο μηχανισμό διαίρεσης, τα σύνολα χρωμοσωμάτων θα διπλασιάζονταν με κάθε επόμενη γενιά.

Στα φυτά, στους μύκητες και σε ορισμένους πρωτίστες, τα σπόρια σχηματίζονται από τη μείωση. Οι διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της μείωσης χρησιμεύουν ως βάση για τη συνδυαστική μεταβλητότητα των οργανισμών.

Χάρη στη μείωση, ένας ορισμένος και σταθερός αριθμός χρωμοσωμάτων διατηρείται σε όλες τις γενιές οποιουδήποτε είδους φυτών, ζώων και μυκήτων. Μια άλλη σημαντική σημασία της μείωσης είναι η εξασφάλιση εξαιρετικής ποικιλομορφίας στη γενετική σύνθεση των γαμετών, τόσο ως αποτέλεσμα διασταύρωσης όσο και ως αποτέλεσμα διαφορετικών συνδυασμών πατρικών και μητρικών χρωμοσωμάτων κατά την ανεξάρτητη απόκλιση τους στην ανάφαση Ι της μείωσης, η οποία εξασφαλίζει την εμφάνιση διαφορετικών και διαφορετικών ποιοτικών απογόνων κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή οργανισμών.

Η ουσία της μείωσης είναι ότι κάθε σεξουαλικό κύτταρο λαμβάνει ένα απλό απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Ωστόσο, η μείωση είναι ένα στάδιο κατά το οποίο δημιουργούνται νέοι συνδυασμοί γονιδίων με συνδυασμό διαφορετικών μητρικών και πατρικών χρωμοσωμάτων. Ο ανασυνδυασμός των κληρονομικών κλίσεων συμβαίνει επίσης ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής τμημάτων μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων που συμβαίνει στη μείωση. Η μείωση περιλαμβάνει δύο διαδοχικές διαιρέσεις που διαδέχονται η μία την άλλη σχεδόν χωρίς διακοπή. Όπως και με τη μίτωση, κάθε μειοτική διαίρεση έχει τέσσερα στάδια: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Η δεύτερη μειοτική διαίρεση - η ουσία της περιόδου ωρίμανσης είναι ότι στα γεννητικά κύτταρα, μέσω της διπλής μειοτικής διαίρεσης, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό και η ποσότητα του DNA μειώνεται στο τετραπλάσιο. Η βιολογική έννοια της δεύτερης μειοτικής διαίρεσης είναι ότι η ποσότητα του DNA ευθυγραμμίζεται με το σύνολο των χρωμοσωμάτων. Στα αρσενικά, και τα τέσσερα απλοειδή κύτταρα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μείωσης μετατρέπονται στη συνέχεια σε γαμέτες - σπέρμα. Στα θηλυκά, λόγω ανομοιόμορφης μείωσης, μόνο ένα κύτταρο παράγει ένα βιώσιμο ωάριο. Τα άλλα τρία θυγατρικά κύτταρα είναι πολύ μικρότερα· μετατρέπονται σε λεγόμενα καθοδηγητικά ή αναγωγικά σώματα, τα οποία σύντομα πεθαίνουν. Η βιολογική έννοια του σχηματισμού μόνο ενός αυγού και του θανάτου τριών πλήρους (από γενετικής άποψης) σωμάτων οδηγών οφείλεται στην ανάγκη διατήρησης σε ένα κύτταρο όλων των αποθεματικών θρεπτικών συστατικών για την ανάπτυξη του μελλοντικού εμβρύου.

Θεωρία κυττάρων.

Ένα κύτταρο είναι μια στοιχειώδης μονάδα δομής, λειτουργίας και ανάπτυξης ζωντανών οργανισμών. Υπάρχουν μη κυτταρικές μορφές ζωής - ιοί, αλλά εκδηλώνουν τις ιδιότητές τους μόνο στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών. Οι κυτταρικές μορφές χωρίζονται σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά.

Η ανακάλυψη του κυττάρου ανήκει στον Άγγλο επιστήμονα R. Hooke, ο οποίος, κοιτάζοντας ένα λεπτό τμήμα φελλού κάτω από μικροσκόπιο, είδε δομές παρόμοιες με μια κηρήθρα και τις ονόμασε κύτταρα. Αργότερα, οι μονοκύτταροι οργανισμοί μελετήθηκαν από τον Ολλανδό επιστήμονα Antonie van Leeuwenhoek. Η κυτταρική θεωρία διατυπώθηκε από τους Γερμανούς επιστήμονες M. Schleiden και T. Schwann το 1839. Η σύγχρονη κυτταρική θεωρία συμπληρώθηκε σημαντικά από τους R. Birzhev et al.

Βασικές διατάξεις της σύγχρονης κυτταρικής θεωρίας:

Το κύτταρο είναι η βασική μονάδα δομής, λειτουργίας και ανάπτυξης όλων των ζωντανών οργανισμών, η μικρότερη ζωντανή μονάδα ικανή για αυτοαναπαραγωγή, αυτορρύθμιση και αυτοανανέωση.

τα κύτταρα όλων των μονοκύτταρων και πολυκύτταρων οργανισμών είναι παρόμοια (ομόλογα) ως προς τη δομή, τη χημική τους σύνθεση, τις βασικές εκδηλώσεις της δραστηριότητας της ζωής και τον μεταβολισμό τους.

Η κυτταρική αναπαραγωγή πραγματοποιείται μέσω της κυτταρικής διαίρεσης, κάθε νέο κύτταρο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της διαίρεσης του αρχικού (μητρικού) κυττάρου.

Σε πολύπλοκους πολυκύτταρους οργανισμούς, τα κύτταρα είναι εξειδικευμένα στις λειτουργίες που εκτελούν και σχηματίζουν ιστούς. Οι ιστοί αποτελούνται από όργανα που είναι στενά διασυνδεδεμένα και υπόκεινται σε νευρική και χυμική ρύθμιση.

Αυτές οι διατάξεις αποδεικνύουν την ενότητα προέλευσης όλων των ζωντανών οργανισμών, την ενότητα ολόκληρου του οργανικού κόσμου. Χάρη στη θεωρία των κυττάρων, έγινε σαφές ότι το κύτταρο είναι το πιο σημαντικό συστατικό όλων των ζωντανών οργανισμών.

Ένα κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ενός οργανισμού, το όριο της διαιρετότητάς του, προικισμένο με ζωή και όλα τα βασικά χαρακτηριστικά του οργανισμού. Ως στοιχειώδες ζωντανό σύστημα, αποτελεί τη βάση της δομής και της ανάπτυξης όλων των ζωντανών οργανισμών. Σε κυτταρικό επίπεδο, εμφανίζονται ιδιότητες της ζωής όπως η ικανότητα μεταβολισμού ουσιών και ενέργειας, η αυτορρύθμιση, η αναπαραγωγή, η ανάπτυξη και η ανάπτυξη και η ευερεθιστότητα.

50. Κληρονομικά πρότυπα που καθιέρωσε ο G. Mendel .

Οι νόμοι της κληρονομιάς διατυπώθηκαν το 1865 από τον Γκρέγκορι Μέντελ. Στα πειράματά του διασταύρωσε διάφορες ποικιλίες αρακά.

Ο πρώτος και ο δεύτερος νόμος του Mendel βασίζονται σε μονουβριδικούς σταυρούς, και ο τρίτος - σε διασταυρώσεις δι και πολυυβριδικών. Η μονοϋβριδική διασταύρωση περιλαμβάνει ένα ζεύγος εναλλακτικών χαρακτηριστικών, η διυβριδική διασταύρωση περιλαμβάνει δύο ζεύγη και η πολυυβριδική διασταύρωση περιλαμβάνει περισσότερα από δύο. Η επιτυχία του Mendel οφείλεται στις ιδιαιτερότητες της υβριδολογικής μεθόδου που χρησιμοποιείται:

Η ανάλυση ξεκινά με τη διέλευση καθαρών γραμμών: ομόζυγα άτομα.

Αναλύονται ξεχωριστά εναλλακτικά, αμοιβαία αποκλειόμενα χαρακτηριστικά.

Ακριβής ποσοτική λογιστική των απογόνων με διαφορετικούς συνδυασμούς χαρακτηριστικών

Η κληρονομικότητα των αναλυόμενων χαρακτηριστικών μπορεί να ανιχνευθεί σε διάφορες γενιές.

1ος νόμος του Mendel: "Νόμος ομοιομορφίας υβριδίων 1ης γενιάς"

Κατά τη διασταύρωση ομόζυγων ατόμων που αναλύθηκαν για ένα ζεύγος εναλλακτικών χαρακτηριστικών, τα υβρίδια 1ης γενιάς εμφανίζουν μόνο κυρίαρχα χαρακτηριστικά και παρατηρείται ομοιομορφία σε φαινότυπο και γονότυπο.

Στα πειράματά του, ο Mendel διέσχισε καθαρές γραμμές φυτών μπιζελιού με κίτρινους (AA) και πράσινους (aa) σπόρους. Αποδείχθηκε ότι όλοι οι απόγονοι της πρώτης γενιάς είναι πανομοιότυποι ως προς τον γονότυπο (ετερόζυγος) και τον φαινότυπο (κίτρινο).

2ος νόμος του Μέντελ: «Νόμος της διάσπασης»

Κατά τη διασταύρωση ετερόζυγων υβριδίων 1ης γενιάς, που αναλύονται σύμφωνα με ένα ζεύγος εναλλακτικών χαρακτήρων, στα υβρίδια δεύτερης γενιάς παρατηρείται διάσπαση 3:1 στον φαινότυπο και 1:2:1 στον γονότυπο.

Στα πειράματά του, ο Mendel διασταύρωσε τα υβρίδια (Aa) που ελήφθησαν στο πρώτο πείραμα μεταξύ τους. Αποδείχθηκε ότι στη δεύτερη γενιά το κατασταλμένο υπολειπόμενο χαρακτηριστικό επανεμφανίστηκε. Τα δεδομένα από αυτό το πείραμα δείχνουν την εξάλειψη του υπολειπόμενου χαρακτηριστικού: δεν χάνεται, αλλά εμφανίζεται ξανά στην επόμενη γενιά.

3ος νόμος του Μέντελ: «Ο νόμος του ανεξάρτητου συνδυασμού χαρακτηριστικών»

Κατά τη διασταύρωση ομόζυγων οργανισμών που αναλύθηκαν για δύο ή περισσότερα ζεύγη εναλλακτικών χαρακτηριστικών, σε υβρίδια 3ης γενιάς (που λαμβάνονται με διασταύρωση υβριδίων 2ης γενιάς) παρατηρείται ένας ανεξάρτητος συνδυασμός χαρακτηριστικών και των αντίστοιχων γονιδίων διαφορετικών ζευγών αλληλόμορφων.

Για να μελετήσει το πρότυπο κληρονομικότητας των φυτών που διέφεραν σε ένα ζεύγος εναλλακτικών χαρακτήρων, ο Mendel χρησιμοποίησε μονουβριδική διασταύρωση. Στη συνέχεια, προχώρησε σε πειράματα διασταύρωσης φυτών που διέφεραν σε δύο ζεύγη εναλλακτικών χαρακτηριστικών: διυβριδική διασταύρωση, όπου χρησιμοποίησε ομόζυγα φυτά μπιζελιού που διέφεραν ως προς το χρώμα και το σχήμα των σπόρων. Ως αποτέλεσμα της διασταύρωσης λείου (Β) και κίτρινου (Α) με ζαρωμένο (γ) και πράσινο (α), στην πρώτη γενιά όλα τα φυτά είχαν κίτρινους λείους σπόρους. Έτσι, ο νόμος της ομοιομορφίας της πρώτης γενιάς εκδηλώνεται όχι μόνο σε μονο, αλλά και σε πολυυβριδική διασταύρωση, εάν τα γονικά άτομα είναι ομόζυγα.

Κατά τη γονιμοποίηση, σχηματίζεται ένας διπλοειδής ζυγώτης λόγω της σύντηξης διαφορετικών τύπων γαμετών. Για να διευκολυνθεί ο υπολογισμός των παραλλαγών του συνδυασμού τους, ο Άγγλος γενετιστής Bennett πρότεινε μια καταχώρηση πλέγματος - έναν πίνακα με τον αριθμό των σειρών και των στηλών σύμφωνα με τον αριθμό των τύπων γαμετών που σχηματίζονται από τη διασταύρωση ατόμων. Σταυρός ανάλυσης

Δεδομένου ότι τα άτομα με κυρίαρχο χαρακτηριστικό στον φαινότυπο μπορεί να έχουν διαφορετικούς γονότυπους (Aa και AA), ο Mendel πρότεινε τη διασταύρωση αυτού του οργανισμού με έναν υπολειπόμενο ομοζυγώτη.

Ασχολούμαι με το blog εδώ και σχεδόν τρία χρόνια. καθηγητής βιολογίας. Ορισμένα θέματα παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον και τα σχόλια σε άρθρα γίνονται απίστευτα φουσκωμένα. Καταλαβαίνω ότι η ανάγνωση τόσο μακριών «αναδιπλώσεων ποδιών» γίνεται πολύ άβολη με την πάροδο του χρόνου.
Ως εκ τούτου, αποφάσισα να δημοσιεύσω μερικές από τις ερωτήσεις των αναγνωστών και τις απαντήσεις μου σε αυτές, που μπορεί να ενδιαφέρουν πολλούς, σε μια ξεχωριστή ενότητα ιστολογίου, την οποία ονόμασα «Από τους διαλόγους στα σχόλια».

Γιατί είναι ενδιαφέρον το θέμα αυτού του άρθρου; Είναι ξεκάθαρο ότι κύρια βιολογική σημασία της μείωσης : διασφαλίζοντας τη σταθερότητα του αριθμού των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα από γενιά σε γενιά κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή.

Επιπλέον, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι σε ζωικούς οργανισμούς σε εξειδικευμένα όργανα (γονάδες) από διπλοειδή σωματικά κύτταρα (2n) σχηματίζονται από τη μείωσηαπλοειδή γεννητικά κύτταρα γαμέτες (n).

Θυμόμαστε επίσης ότι όλα τα φυτά ζουν με : σπορόφυτο, που παράγει σπόρια και γαμετόφυτο, που παράγει γαμέτες. Μείωση στα φυτάεμφανίζεται στο στάδιο της ωρίμανσης των απλοειδών σπορίων (n). Από τα σπόρια αναπτύσσεται ένα γαμετόφυτο, του οποίου όλα τα κύτταρα είναι απλοειδή (n). Επομένως, στα γαμετόφυτα, τα απλοειδή αρσενικά και θηλυκά γεννητικά κύτταρα γαμετών (n) σχηματίζονται με μίτωση.

Τώρα ας δούμε τα σχόλια στο άρθρο: τι τεστ υπάρχουν για την Ενιαία Κρατική Εξέταση για την ερώτηση σχετικά με τη βιολογική σημασία της μείωσης.

Σβετλάνα(καθηγήτρια βιολογίας). Καλησπέρα Μπόρις Φαγκίμοβιτς!

Ανέλυσα 2 εγχειρίδια Unified State Examination από τον G.S. Kalinov. και αυτό ανακάλυψα.

1 ερώτηση.


2. Σχηματισμός κυττάρων με διπλάσιο αριθμό χρωμοσωμάτων.
3. Σχηματισμός απλοειδών κυττάρων.
4. Ανασυνδυασμός τομών μη ομόλογων χρωμοσωμάτων.
5. Νέοι συνδυασμοί γονιδίων.
6. Η εμφάνιση μεγαλύτερου αριθμού σωματικών κυττάρων.
Η επίσημη απάντηση είναι 3,4,5.

Η ερώτηση 2 είναι παρόμοια, ΑΛΛΑ!
Η βιολογική σημασία της μείωσης είναι:
1. Η εμφάνιση μιας νέας αλληλουχίας νουκλεοτιδίων.
2. Σχηματισμός κυττάρων με διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων.
3. Σχηματισμός κυττάρων με απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων.
4. Σχηματισμός κυκλικού μορίου DNA.
5. Η εμφάνιση νέων συνδυασμών γονιδίων.
6. Αύξηση του αριθμού των βλαστικών στοιβάδων.
Η επίσημη απάντηση είναι 1,3,5.

Τι συμβαίνει : στην ερώτηση 1, η απάντηση 1 απορρίπτεται, αλλά στην ερώτηση 2 είναι σωστή; Αλλά το 1 είναι πιθανότατα η απάντηση στο ερώτημα τι διασφαλίζει τη διαδικασία μετάλλαξης. αν - 4, τότε, καταρχήν, αυτό μπορεί επίσης να είναι σωστό, αφού εκτός από τα ομόλογα χρωμοσώματα, τα μη ομόλογα φαίνεται επίσης να μπορούν να ανασυνδυαστούν; Είμαι περισσότερο διατεθειμένος στις απαντήσεις 1,3,5.

Γεια σου Σβετλάνα!Υπάρχει η επιστήμη της βιολογίας, η οποία παρουσιάζεται σε πανεπιστημιακά εγχειρίδια. Υπάρχει ο κλάδος της βιολογίας, που παρουσιάζεται (όσο το δυνατόν πιο προσιτός) στα σχολικά εγχειρίδια. Η προσβασιμότητα (και, στην πραγματικότητα, η εκλαΐκευση της επιστήμης) οδηγεί συχνά σε κάθε είδους ανακρίβειες με τις οποίες «αμαρταίνουν» τα σχολικά εγχειρίδια (ακόμα και αυτά που αναδημοσιεύονται 12 φορές με τα ίδια λάθη).

Σβετλάνα, τι μπορούμε να πούμε για τις δοκιμαστικές εργασίες, οι οποίες έχουν ήδη «συντεθεί» από δεκάδες χιλιάδες (φυσικά, περιέχουν ξεκάθαρα λάθη και κάθε είδους ανακρίβεια που σχετίζεται με διπλή ερμηνεία ερωτήσεων και απαντήσεων).

Ναι, έχεις δίκιο, φτάνει στο σημείο του προφανούς παραλογισμού όταν η ίδια απάντηση σε διαφορετικές εργασίες, ακόμα και από τον ίδιο συγγραφέα, αξιολογείται από τον ίδιο ως σωστή και λανθασμένη. Και υπάρχει πολλή τέτοια «σύγχυση», για να το θέσω ήπια.

Διδάσκουμε στους μαθητές ότι η σύζευξη ομόλογων χρωμοσωμάτων στην πρόφαση 1 της μείωσης μπορεί να οδηγήσει σε διασταύρωση. Η διασταύρωση παρέχει συνδυαστική μεταβλητότητα - την εμφάνιση ενός νέου συνδυασμού γονιδίων ή, το ίδιο πράγμα, μιας «νέας αλληλουχίας νουκλεοτιδίων». Σε αυτό είναι επίσης μια από τις βιολογικές έννοιες της μείωσης, Επομένως, η απάντηση 1 πρέπει αναμφίβολα να θεωρείται σωστή.

Όμως βλέπω την ορθότητα της απάντησης 4 σχετικά με τον ανασυνδυασμό τμημάτων ΜΗ ΟΜΟΛΟΓΙΚΩΝ χρωμοσωμάτων μια τεράστια «ταραξία» στη σύνταξη ενός τέτοιου τεστ γενικά.Κατά τη διάρκεια της μείωσης, τα ΟΜΟΛΟΓΙΚΑ χρωμοσώματα είναι κανονικά συζευγμένα (αυτή είναι η ουσία της μείωσης, αυτή είναι η βιολογική του σημασία). Υπάρχουν όμως χρωμοσωμικές μεταλλάξεις που προκύπτουν λόγω μειωτικών σφαλμάτων όταν συζευγνύονται μη ομόλογα χρωμοσώματα. Εδώ στην απάντηση στην ερώτηση: "Πώς συμβαίνουν οι χρωμοσωμικές μεταλλάξεις" - αυτή η απάντηση θα ήταν σωστή.

Οι μεταγλωττιστές μερικές φορές προφανώς "δεν βλέπουν" το σωματίδιο "όχι" πριν από τη λέξη "ομόλογο", καθώς συνάντησα και άλλα τεστ όπου, όταν ρωτήθηκε για τη βιολογική σημασία της μείωσης, έπρεπε να επιλέξω αυτήν την απάντηση ως σωστή. Φυσικά, οι υποψήφιοι πρέπει να γνωρίζουν ότι οι σωστές απαντήσεις εδώ είναι 1,3,5.

Όπως μπορείτε να δείτε, αυτά τα δύο τεστ είναι επίσης κακά επειδή γενικά δεν προσφέρεται βασική σωστή απάντησηστην ερώτηση σχετικά με τη βιολογική σημασία της μείωσης, και οι απαντήσεις 1 και 5 είναι στην πραγματικότητα το ίδιο πράγμα.

Ναι, Σβετλάνα, αυτές είναι «γκάφες» για τις οποίες οι απόφοιτοι και οι υποψήφιοι πληρώνουν για εξετάσεις όταν περνούν την Ενιαία Κρατική Εξέταση. Ως εκ τούτου, το κύριο πράγμα εξακολουθεί να είναι, ακόμη και για να περάσετε την Ενιαία Κρατική Εξέταση, διδάξτε τους μαθητές σας κυρίως από σχολικά βιβλία, και όχι σε δοκιμαστικές εργασίες. Τα σχολικά βιβλία παρέχουν ολοκληρωμένη γνώση. Μόνο τέτοιες γνώσεις θα βοηθήσουν τους μαθητές να απαντήσουν σε οποιαδήποτε σωστά συντεθειμένοςδοκιμές.

**************************************************************

Ποιος έχει ερωτήσεις σχετικά με το άρθρο Καθηγητής βιολογίας μέσω Skype, επικοινωνήστε μαζί μας στα σχόλια.

Βιολογική σημασία της μείωσης:

Χαρακτηριστικά των ζωικών γεννητικών κυττάρων

Γαμέτες - πολύ διαφοροποιημένα κύτταρα. Έχουν σχεδιαστεί για να αναπαράγουν ζωντανούς οργανισμούς.

Οι κύριες διαφορές μεταξύ γαμετών και σωματικών κυττάρων:

1. Τα ώριμα γεννητικά κύτταρα έχουν ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Τα σωματικά κύτταρα έχουν διπλοειδές σύνολο. Για παράδειγμα, τα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα περιέχουν 46 χρωμοσώματα. Οι ώριμοι γαμέτες έχουν 23 χρωμοσώματα.

2. Στα γεννητικά κύτταρα αλλάζει η αναλογία πυρηνικού-κυτταροπλασματικού. Στους θηλυκούς γαμέτες, ο όγκος του κυτταροπλάσματος είναι πολλές φορές μεγαλύτερος από τον όγκο του πυρήνα. στα αρσενικά κύτταρα υπάρχει αντίθετο μοτίβο.

3. Οι γαμέτες έχουν ιδιαίτερο μεταβολισμό. στα ώριμα γεννητικά κύτταρα οι διαδικασίες αφομοίωσης και αφομοίωσης επιβραδύνονται.

4. Οι γαμέτες είναι διαφορετικοί μεταξύ τους και αυτές οι διαφορές οφείλονται στους μηχανισμούς της μείωσης.

Γαμετογένεση

Σπερματογένεση- ανάπτυξη ανδρικών αναπαραγωγικών κυττάρων. Διπλοειδή κύτταρα των σπειροειδών σωληναρίων των όρχεων μετατρέπονται σε απλοειδές σπέρμα (Εικ. 1). Η σπερματογένεση περιλαμβάνει 4 περιόδους: αναπαραγωγή, ανάπτυξη, ωρίμανση, σχηματισμός.

1. Αναπαραγωγή . Το αρχικό υλικό για την ανάπτυξη του σπέρματος είναι σπερματογονία. τα κύτταρα έχουν στρογγυλό σχήμα με μεγάλο, καλά χρωματισμένο πυρήνα. περιέχει ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Τα σπερματογονίδια αναπαράγονται γρήγορα με μιτωτική διαίρεση.

2. Ανάπτυξη . Μορφή σπερματογονίας σπερματοκύτταρα πρώτης τάξης.

3. Ωρίμανση. Στη ζώνη ωρίμανσης συμβαίνουν δύο μειοτικές διαιρέσεις. Τα κύτταρα μετά την πρώτη διαίρεση ωρίμανσης ονομάζονται σπερματοκύτταρα δεύτερης τάξης . Μετά έρχεται η δεύτερη διαίρεση της ωρίμανσης. ο διπλοειδής αριθμός των χρωμοσωμάτων ανάγεται στον απλοειδή αριθμό. σχηματίζεται από 2 σπερματοζωάρια . Κατά συνέπεια, από ένα διπλοειδές σπερματοκύτταρο πρώτης τάξης, σχηματίζονται 4 απλοειδή σπερματοζωάρια.

4. Σχηματισμός. Οι σπερματίδες σταδιακά μετατρέπονται σε ώριμο σπέρμα . Στους άνδρες, η απελευθέρωση του σπέρματος στην κοιλότητα των σπερματοζωαρίων ξεκινά μετά την εφηβεία. Συνεχίζεται μέχρι να υποχωρήσει η δραστηριότητα των γονάδων.

Ωογένεση- ανάπτυξη γυναικείων αναπαραγωγικών κυττάρων. κύτταρα ωοθηκών - ωογονία - μετατρέπονται σε ωάρια (Εικ. 2).

Η ωογένεση περιλαμβάνει τρεις περιόδους: αναπαραγωγή, ανάπτυξη και ωρίμανση.

1. ΑναπαραγωγήΗ ωογονία, όπως και η σπερματογονία, εμφανίζεται με μίτωση.

2. Ανάπτυξη . Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, τα ωογονίδια μετατρέπονται σε ωοκύτταρα πρώτης τάξης.

Ρύζι. 2. Σπερματογένεση και ωογένεση (σχήματα).

3. Ωρίμανση. όπως και στη σπερματογένεση, δύο μειοτικές διαιρέσεις διαδέχονται η μία την άλλη. Μετά την πρώτη διαίρεση σχηματίζονται δύο κύτταρα διαφορετικού μεγέθους. Ένα μεγάλο - ωοκύτταρο δεύτερης τάξηςκαι το μικρότερο - πρώτο κατευθυντικό (πολικό) σώμα.Ως αποτέλεσμα της δεύτερης διαίρεσης, δύο κύτταρα άνισου μεγέθους σχηματίζονται επίσης από ένα ωοκύτταρο δεύτερης τάξης. Μεγάλο - ώριμο ωάριοκαι μικρό - δεύτερο κατευθυντικό σώμα.Έτσι, από ένα διπλοειδές ωοκύτταρο πρώτης τάξης, σχηματίζονται τέσσερα απλοειδή κύτταρα. Ένα ώριμο αυγό και τρία πολικά σώματα. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στη σάλπιγγα.

Μείωση

Μείωση - βιολογική διαδικασία κατά την ωρίμανση των γεννητικών κυττάρων. Μείωση περιλαμβάνει πρώταΚαι δεύτερη μειοτική διαίρεση .

Πρώτη μειωτική διαίρεση (μείωση). Της πρώτης διαίρεσης προηγείται η μεσοφάση. Σε αυτό συμβαίνει σύνθεση DNA. Ωστόσο, η πρόφαση Ι της μειοτικής διαίρεσης είναι διαφορετική από την πρόφαση της μίτωσης. Αποτελείται από πέντε στάδια: λεπτοτένιο, ζυγοτένιο, παχυτένιο, διπλοτένιο και διακινησία.

Στο λεπτόνημα, ο πυρήνας διευρύνεται και αποκαλύπτονται νηματοειδείς, ασθενώς σπειροειδή χρωμοσώματα.

Στο ζυγόνημα, πραγματοποιείται κατά ζεύγη ένωση ομόλογων χρωμοσωμάτων, κατά την οποία τα κεντρομερή και οι βραχίονες πλησιάζουν με ακρίβεια το ένα το άλλο (το φαινόμενο της σύζευξης).

Στο παχύνημα συμβαίνει προοδευτική σπειροειδοποίηση των χρωμοσωμάτων και συνδυάζονται σε ζεύγη - δισθενή. Στα χρωμοσώματα, οι χρωματίδες αναγνωρίζονται, με αποτέλεσμα το σχηματισμό τετραδίων. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνει χώρα ανταλλαγή τμημάτων χρωμοσώματος - διέλευση.

Το δίπλωμα είναι η αρχή της απώθησης των ομόλογων χρωμοσωμάτων. Η απόκλιση αρχίζει στην περιοχή του κεντρομερούς, αλλά η σύνδεση παραμένει στις θέσεις διέλευσης.

Στη διακίνηση, εμφανίζεται περαιτέρω απόκλιση των χρωμοσωμάτων, τα οποία, ωστόσο, παραμένουν συνδεδεμένα σε δισθενή από τα τερματικά τους τμήματα. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται χαρακτηριστικά σχήματα δακτυλίου. Η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται.

ΣΕ ανάφαση Ιομόλογα χρωμοσώματα από κάθε ζεύγος, αντί για χρωματίδες, αποκλίνουν προς τους πόλους του κυττάρου. Αυτή είναι μια θεμελιώδης διαφορά από το παρόμοιο στάδιο της μίτωσης.

Τελόφαση Ι.Συμβαίνει ο σχηματισμός δύο κυττάρων με ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων (για παράδειγμα, ένα άτομο έχει 23 χρωμοσώματα). Ωστόσο, η ποσότητα του DNA διατηρείται ίση με το διπλοειδές σύνολο.

Δεύτερη μειοτική διαίρεση (εξίσωση). Πρώτα υπάρχει μια σύντομη ενδιάμεση φάση. δεν υπάρχει σύνθεση DNA σε αυτό. Ακολουθεί η προφάση II και η μετάφαση II. Στην ανάφαση II, δεν διαχωρίζονται ομόλογα χρωμοσώματα, αλλά μόνο οι χρωματίδες τους. Επομένως, τα θυγατρικά κύτταρα παραμένουν απλοειδή. Το DNA στους γαμέτες είναι το μισό από αυτό στα σωματικά κύτταρα.

Βιολογική σημασία της μείωσης: