Порівняльна таблиця мейозу та мітозу біологія. Тема уроку: «Порівняння мітозу та мейозу» (10 клас)

Усі клітинні структури живих організмів у нормі проходять кілька основних етапів розвитку. У ході свого існування кожна клітина в нормі проходить етап розмноження чи поділу. Воно може бути прямим, непрямим або редукційним. Поділ – це нормальний етап життєдіяльності структурних одиниць різних організмів, який забезпечує нормальне існування, зростання та розмноження всіх живих істот на планеті. Саме завдяки клітинному розмноженню в тілі людини можливе оновлення тканин, відновлення цілісності пошкодженого епітелію або дерми, успадкування генетичних даних, зачаття, ембріогенез та багато інших найважливіших процесів.

Існує два основні різновиди розмноження структурних одиниць в організмі багатоклітинних істот: мітоз та мейоз. Кожен із цих способів розмноження має характерні особливості.

Увага!Виділяють також розподіл клітин простим поділом надвоє – амітоз. У людини цей процес зустрічається в аномально змінених структурах, наприклад, пухлинах.

Мітоз – вегетативний розподіл клітин, що найчастіше зустрічається, процес відтворення. Цей спосіб також називають непрямим розмноженням або клонуванням, оскільки сформована в ході пара дочірніх структур виявляється повністю ідентичною материнською. З допомогою клонування розмножуються соматичні структурні одиниці людського організму.

Увага!Вегетативний поділ спрямовано формування абсолютно однакових клітин із покоління до покоління. Подібно розмножуються всі клітини людського організму, крім репродуктивних.

Клонування становить основу онтогенезу, тобто розвитку організму від зачаття досі загибелі. Мітотичний поділ необхідний нормального функціонування різних органів прокуратури та систем і формування та збереження певних характеристик людини від народження на смерть на морфологічному і біохімічному рівні. Тривалість цього способу клітинного розмноження становить середньому близько 1-2 годин.

Перебіг мітозу ділиться на чотири основні фази:

В результаті клонування з материнської клітини формуються дві дочірні, мають абсолютно аналогічний набір хромосом і зберігають всі якісні та кількісні характеристики вихідної клітини. В організмі людини за рахунок мітозу відбувається постійне оновлення тканин.

Увага!Нормально перебіг мітотичних процесів забезпечує нейрогуморальна регуляція, тобто спільна дія нервової та ендокринної систем.

Особливості перебігу редукційного поділу

Мейотичне розподіл - процес, результатом якого стає утворення репродуктивних структурних одиниць - гамет. При цьому способі розмноження утворюється чотири дочірні клітини, причому кожна з них має 23 хромосоми. Так як утворені в результаті цього способу гамети мають неповний хромосомний набор, він називається редукційним. У людини при гаметогенезі можливе утворення двох типів структурних одиниць:

• сперматозоїдів зі сперматогоніїв;
• яйцеклітин у фолікулах.

Характерні риси

Так як кожна отримана гамета має одинарний набір хромосом, то при злитті з іншою репродуктивною клітиною відбувається обмін генетичним матеріалом та формування зародка, який одержує повний хромосомний набір. Саме за рахунок мейозу забезпечується комбінаторна мінливість - це процес, в результаті якого утворюється величезний перелік різних генотипів, а плід успадкує різні риси матері та батька.

У процесі утворення гаплоїдних структур також слід виділяти чотири перераховані вище фази, властиві мітозу. Основна відмінність редукційного поділу полягає в тому, що ці етапи повторюються двічі.

Увага!Перша телофаза закінчується формування двох клітин, які мають повний генетичний набір з 46 хромосом. Потім починається другий поділ, завдяки якому формуються чотири репродуктивні клітини, кожна з яких має 23 хромосоми.

При мейотичному розподілі перший етап займає більше часу. Під час тієї стадії відбувається злиття хромосом та процес обміну генетичними даними. Метафаза протікає так само, як і за мітозу, але при одинарному наборі спадкових даних. При анафазі немає ділення центромір, а до полюсів розходяться гаплоїдні хромосоми.

Період між двома поділами, тобто інтерфаза, дуже короткий, дезоксирибонуклеїнова кислота у цей час не продукується. Тому клітини, що вийшли після другої телофази, містять гаплоїдний, тобто одинарний, комплект хромосом. Диплоїдний набір відновлюється при злитті двох репродуктивних клітин під час сингамії. Це процес поєднання чоловічої та жіночої гамети, утворених в результаті мейозу. За підсумками редукційного поділу утворюється зигота, що має 46 хромосом і повний набір спадкової інформації, отриманої від обох батьків.

У результаті злиття гамет можливе формування різних варіантів будь-яких ознак. Саме за рахунок мейозу діти успадкують, наприклад, колір очей одного з батьків. За рахунок рецесивного носія будь-яких генів можлива передача ознак через одне або кілька поколінь.

Увага!Домінантні ознаки – переважаючі, які зазвичай у першого покоління нащадків. Рецесивні - приховані або поступово зникають у особин наступних поколінь.

Роль мітотичного поділу:

1. Підтримка сталості кількості хромосом. Якби отримані клітини мали повний набір хромосом, то у плода після зачаття їхня кількість збільшувалася б удвічі.
2. Завдяки мейотичному поділу формуються репродуктивні клітини з різними наборами спадкової інформації.
3. Рекомбінація спадкової інформації.
4. Забезпечення мінливості організмів.

Порівняльна характеристика

Спосіб розмноження	Клонування	Гаметогенез
Види клітин	Соматичні	Репродуктивні
Кількість поділів	Одне	Два
Скільки дочірніх структурних одиниць формується в результаті	2	4
Зміст спадкової інформації у дочірніх клітинах	Не змінюється	змінюється
Кон'югація	Не властиво
	Не властиво	Відзначається під час першого поділу

Відмінності клонування та редукційного поділу

Клонування і редукційне розмноження клітин досить подібні процеси. Мейотическое поділ включає самі етапи, як і мітотичний, проте їх тривалість і які у різних його етапах процеси мають значні відмінності.

Відео - Мітоз і мейоз

Відмінності протягом статевого та безстатевого поділу

Клітини, що виходять в результаті мітотичного поділу та гаметогенезу, несуть різне функціональне навантаження. Саме тому під час мейозу відзначаються деякі особливості перебігу:

1. На першому етапі редукційного поділу відзначається кон'югація та кросинговер. Ці процеси необхідні взаємного обміну генетичної інформацією.
2. Під час анафази відзначається сегрегація подібних до хромосом.
3. У період між двома циклами поділами не відбувається редуплікації молекул дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Увага!Кон'югація – стан поступового сходження друг з одним гомологічних, тобто подібних, хромосом і наступне формування пар. Кросинговер – перехід певних ділянок від однієї хромосоми до іншої.

Другий етап гаметогенезу протікає так само, як і мітоз.

Характерні відмінності за результатами процесу розподілу:

1. Результатом клонування стає утворення двох структурних одиниць, а результатом редукційного поділу – чотири.
2. За допомогою клонування діляться соматичні структурні одиниці, що входять до складу різних тканин організму. В результаті мейозу утворюються лише репродуктивні клітини: яйцеклітини та сперматозоїди.
3. Клонування призводить до утворення абсолютно однакових структурних одиниць, а за мейотичного поділу відбувається перерозподіл генетичних даних.
4. У результаті редукційного поділу кількість спадкової інформації у репродуктивних клітинах скорочується на 50%. Це забезпечує можливість подальшого злиття генетичних даних клітин матері та батька при заплідненні.

Клонування та редукційний поділ – найважливіші процеси, що забезпечують нормальне функціонування організму. Дочірні клітини, що сформувалися в результаті клонування, виявляються у всьому, в тому числі на рівні дезоксирибонуклеїнової кислоти, ідентичні вихідній. Це дозволяє передавати хромосомний набір у незмінному вигляді з одного покоління клітин до іншого. Мітоз є основою нормального зростання тканин. Біологічне значення редукційного поділу полягає у збереженні певної кількості хромосом у організмів, розмноження яких відбувається статевим шляхом. При цьому мейотичне поділ дозволяє виявлятися найважливішій якості різних багатоклітинних організмів – комбінативної мінливості. Завдяки їй можлива передача потомству різних ознак як батька, і матері.

Так прискіпливо розписані у будь-якому підручнику. Невже тут треба додавати ще щось?

Але не поспішайте з висновками, а покладіться, будь ласка, на мій досвід репетитора з біології. Те, про що ми сьогодні поговоримо, може виявитися багатьом корисним. А говоритимемо ми про ті непорозуміння, які виникають на іспитах при відповіді на ці запитання.

І взагалі про можливі помилки молодості, коли найголовнішу життєву інформацію часом пропускаємо «мимо вух»…

Знову, можливо, почну з часткою критики на адресу підручників. Тема поділу настільки важлива, що їй приділяється дійсно багато місця. Здавалося б, що ще може бути краще : для пояснення процесів наводиться купа кольорових ілюстрацій та різноманітних схем.

Мітоз - чотири етапи поділу. Мейоз — аж вісім етапів поділу із зазначенням не лише самих назв процесів, а й із докладним описом того, що з якою клітинною «бякою» на кожному етапі відбувається.

Згоден, що для складання іспиту всі ці «допитливості» доводиться вивчити, а вірніше визубрити. Тобто це все запам'ятовується на коротку пам'ять. Але через купи приватних дрібниць вислизає найголовніше, потім не пам'ятається сама суть і значення явищ.

А що має справді залишитися в голові надовго, щоб у результаті не робити найпростіших помилок ні на іспитах, ні, що важливіше, у своєму житті.

1. Хоча б не плутати самі назви процесів один з одним

А то виходить як із поняттями — самі назви процесів пам'ятаються, але у 50% випадків із точністю до навпаки.

Після «розтягування» до полюсів материнської клітини в анафазі мітозу однехроматидних хромосом, у новостворених двох дочірніх клітинах вміст ДНК стає ідентичним вихідній материнській клітині. 2n2с.

Оскільки в результаті мітозу з однієї вихідної клітини (кажуть «материнської клітини») утворюються дві повноцінні клітини, з абсолютно ідентичною вихідною клітиною генетичною інформацією, то мітоз можна назвати терміном «розмноження» - це безстатеве розмноження.

А яка суть мейозу?

Саме слово "мейоз" можна вимовити м'яко, нараспев (м-е-е-й-й) - це тип редукційного поділу клітини, що призводить до утворення з однієї клітини чотирьох, але з половинним, гаплоїдним набором хромосом ( 1n1с).

І ось зараз, запам'ятайте мою крамольну думку. Мейоз, на відміну від мітозу, — це не розмноження. Це спосіб утворення гаплоїдних клітин (спор – у рослин та статевих клітин гамет – у тварин). Гамети лише після процесу запліднення, який у цьому випадку є статевим розмноженням, послужать утворенню нового організму.

Ще раз звертаю вашу увагу, що у тварин організмів мейозом діляться клітини спеціалізованих тканин гонад, з яких утворюються гамети чи статеві клітини. А у рослин мейозом утворюються суперечки, вже потім шляхом мітозів утворюються гамети.

Мейозу, як і мітозу, передує подвоєння генетичного матеріалу клітини, але мейоз протікає у два етапи мейоз I та мейоз II .

Сама редукція числа хромосом, тобто зменшення їх кількості вдвічі відбувається вже після першого етапу мейозу, оскільки профазу мейозу I відбувалася кон'югація гомологічних хромосом, але хромосоми в двох гаплоїдних клітинах, що утворилися, залишаються ще двороматидними ( 1n2c).

Між мейозом I та мейозом II проходить дуже мало часу, додаткового подвоєння ДНК не відбуваєтьсяі знову кожна клітина утворює дві гаплоїдні клітини ( 1n), але вони вже «нормальні» - однохроматидні ( 1с).

2. Що ще дуже важливо пам'ятати будь-кому, особливо молодим людям – потенційним батькам

Саме при мейозі при дозріванні статевих клітин можуть відбуватися внаслідок кон'югації гомологічних хромосом усілякі «перетасовування» генетичного матеріалу між гомологічними хромосомами в профазу І мейозу — кросинговер.

І в цей момент утворення і яйцеклітин, і сперматозоїдів особливо важливо, щоб не було впливу на організм людини ніяких несприятливих факторів (нервових потрясінь, великих доз лікарських препаратів, алкоголю, нікотину та інших наркотичних засобів), здатних призвести до помилок кросинговеру при мейозі ( отже, і до появи генетично неповноцінногопотомства).

3. На що ще слід звернути увагу

Навіть якщо добре пам'ятається, що мітозом розмножуються всі соматичні клітини організму, а мейоз - спосіб утворення статевих клітин, припускається така помилка.

Так, мейоз - спосіб утворення статевих клітин, але ... Але тільки уорганізмів !!! Знову хочу наголосити, що у всіх вищих (мохів, папоротей, голонасінних та покритонасінних рослин) мейотичному поділу піддаються суперечки!Надалі з гаплоїдних суперечок шляхом мітозіврослин – гамети.

Авторам шкільних підручників слід було б саме на це звернути увагу, оскільки укладачі тестових завдань люблять (і вони мають рацію) включати питання щодо основних процесів функціонування живих систем. А способи розмноження клітин живих організмів та способи статевого розмноження організмів різних таксонів якраз і належать до таких процесів.

_______________________________________________________________________________

Зараз пишу і думаю, як таки шкода, що цей блог в інтернеті поки невидимка (сподіваюся, що «поки що»). Адже інформація цієї посади корисна всім, особливо молодому поколінню, щоб через незнання потім все життя не розплачуватись здоров'ям своїх дітей.

Тип уроку: урок-узагальнення.

Форма уроку: практичне заняття.

• продовжити формування світогляду учнів про безперервність життя;
• познайомити з хіміко-біологічною різницею процесів, що відбуваються в клітині під час мітозу та мейозу;
• формувати вміння послідовно вибудовувати процеси мітозу та мейозу;
• формувати навички порівняльного аналізу процесів поділу клітини;

1. освітні:

а) актуалізувати знання учнів про різні види поділу клітини (мітоз, амітоз, мейоз);

б) сформувати уявлення про основні риси подібності та відмінності між процесами мітозу та мейозу, їх біологічної сутності;

2. виховна: розвивати пізнавальний інтерес до інформації з різних галузей науки;

3. розвиваючі:

а) розвивати навички роботи з різними видами інформації та способами її пред'явлення;

б) продовжити роботу над розвитком навичок аналізувати та порівнювати процеси поділу клітини;

Навчальне обладнання: комп'ютер з мультимедійним проектором, модель-аплікація “Поділ клітини. Мітоз та мейоз” (демонстраційний та роздавальний комплекти); таблиця “Мітоз. Мейоз”.

Структура уроку (заняття розраховане на одну академічну годину, проводиться в кабінеті біології з мультимедійним проектором, розраховане на 10 клас хіміко-біологічного профілю). Короткий план заняття:

1. організаційний момент (2 хв);

2. актуалізація знань, основних термінів та понять, пов'язаних з процесами розподілу клітини (8 хв);

3. узагальнення знань про процеси мітозу та мейозу (13 хв);

4. практична робота “Риси подібності та відмінності між мітозом і мейозом (15 хв);

Закріплення знань з вивченої теми (5 хв);

Домашнє завдання (2 хв).

Детальний конспект заняття:

1. організаційний момент. Пояснення мети уроку, його місце у темі, що вивчається, особливості проведення.

2. актуалізація знань, основних термінів та понять, пов'язаних з процесами розподілу клітини: - розподіл клітин;

3. узагальнення знань про процеси розподілу клітини:

3.1. Мітоз:

Демонстрація інтерактивної моделі “Мітоз”;

Практична робота з моделлю-аплікацією "Мітоз" (роздавальний матеріал на кожного учня, відпрацювання навички учнів показувати послідовність процесів мітозу);

Робота з моделлю-аплікацією "Мітоз" (демонстраційний комплект, перевірка результатів практичної роботи)

Розмова про фази мітозу:

Фаза мітозу,набір хромосом(n-хромосоми, з - ДНК)	Малюнок	Характеристика фази, розташування хромосом
Профаза		Демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, “зникнення” ядерців, конденсація двороматидних хромосом.
Метафаза		Вибудовування максимально конденсованих двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим – до центромірів хромосом.
Анафаза		Розподіл двороматидних хромосом на хроматиди та розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами).
Телофаза		Деконденсація хромосом, утворення навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія). Цитотомія у тварин клітинах відбувається рахунок борозни розподілу, в рослинних клітинах – рахунок клітинної пластинки.

3.2. Мейоз.

Демонстрація інтерактивної моделі “Мейоз”

Практична робота з моделлю-аплікацією “Мейоз” (роздавальний матеріал кожного учня, відпрацювання навички учнів показувати послідовність процесів мейозу);

Робота з моделлю-аплікацією "Мейоз" (демонстраційний комплект, перевірка результатів практичної роботи)

Розмова про фази мейозу:

Фаза мейозу,набір хромосом(n - хромосоми, с - ДНК)	Малюнок	Характеристика фази, розташування хромосом
Профаза 1 2n4c		Демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, “зникнення” ядерців, конденсація двороматидних хромосом, кон'югація гомологічних хромосом та кросинговер.
Метафаза 1 2n4c		Вибудовування бівалентів в екваторіальній площині клітини, прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим – до центромірів хромосом.
Анафаза 1 2n4c		Випадкова незалежна розбіжність двороматидних хромосом до протилежних полюсів клітини (з кожної пари гомологічних хромосом одна хромосома відходить до одного полюса, інша – до іншого), перекомбінація хромосом.
Телофаза 1 в обох клітинах по 1n2c		Утворення ядерних мембран навколо груп двороматидних хромосом, поділ цитоплазми.
Профаза 2 1n2c		Демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу.
Метафаза 2 1n2c		Вибудовування двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим – до центромірів хромосом.
Анафаза 2 2n2c		Розподіл двороматидних хромосом на хроматиди та розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами), перекомбінація хромосом.
Телофаза 2 в обох клітинах по 1n1c Усього 4 по 1n1c		Деконденсація хромосом, освіту навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія) з утворенням двох, а результаті обох мейотичних поділів – чотирьох гаплоїдних клітин.

Розмова про зміну формули ядра клітини

Розмова про результати мейозу:

з однієї гаплоїдної материнської клітини утворюється чотири гаплоїдні дочірні клітини

Розмова про значення мейозу: а)підтримує постійне число хромосом виду з покоління до покоління (диплоїдний набір хромосом щоразу відновлюється в ході запліднення внаслідок злиття двох гаплоїдних гамет;

б) мейоз - один із механізмів виникнення спадкової мінливості (комбінативної мінливості);

4. Практична робота “Порівняння мітозу та мейозу” з використанням презентації “Мітоз та мейоз. Порівняльний аналіз” (див. Додаток 1)

У учнів домашні заготовки таблиці:

Відпрацювання характеристик подібності між мітозом і мейозом:

Відпрацювання загальних відмінностей між мітозом та мейозом (з невеликими уточненнями по фазах розподілу):

Порівняння	Мітоз	Мейоз
Подібності	1.Мають однакові фази поділу.
	2. Перед мітозом і мейозом відбувається самоподвоєння молекул ДНК у хромосомах (редуплікація) та спіралізація хромосом.
Відмінності	1. Один поділ.	1. Два послідовні поділки.
	2. У метафазі всі подвоєні хромосоми вишиковуються по екватору окремо.
	3. Немає кон'югації	3. Є кон'югація
	4. Подвоєння молекул ДНК відбувається в інтерфазі, що поділяє два поділки.	4. Між першим та другим розподілом немає інтерфази і не відбувається подвоєння молекул ДНК.
	5. Утворюються дві диплоїдні клітини (соматичні клітини).	5. Утворюються чотири гаплоїдні клітини (статеві клітини).
	6. Відбувається у соматичних клітинах	6. відбувається в дозріваючих статевих клітинах
	7.Лежить в основі безстатевого розмноження	7.Лежить в основі статевого розмноження

5. Закріплення матеріалу.

Виконання завдання частини У контрольно-вимірювальних матеріалів ЄДІ.

Співвіднесіть відмітні ознаки та типи поділу клітини:

Відмінні ознаки Типи поділу клітин

1. Відбувається один поділ	А) мітоз
2. Гомологічні подвоєні хромосоми вишиковуються за екватором парами (бівалентами).
3. Немає кон'югації	в) мейоз
4. Підтримує постійне число хромосом виду з покоління до покоління
5. Два послідовні поділки.
6. Подвоєння молекул ДНК відбувається в інтерфазі, що поділяє два поділки.
7. Утворюються чотири гаплоїдні клітини (статеві клітини).
8. Між першим та другим розподілом немає інтерфази і не відбувається подвоєння молекул ДНК.
9. Є кон'югація
10. Утворюються дві диплоїдні клітини (соматичні клітини)
11. У метафазі по екватору вишиковуються всі подвоєні хромосоми окремо 12. Забезпечує безстатеве розмноження, регенерацію втрачених частин, заміщення клітин у багатоклітинних організмів.
13. Забезпечує стабільність каріотипу соматичних клітин протягом усього життя
14. Є одним із механізмів виникнення спадкової мінливості (комбінативної мінливості;

6. Домашнє завдання:

Таблицю "Порівняння мітозу і мейозу" оформити в зошит

Повторити матеріал про мітоз і мейоз (докладно про стадії)

29,30 (В.В.Пасічник); 19,22 с.130-134 (Г.М.Димшиц)

Підготувати таблицю “Порівняльна характеристика ходу мітозу та мейозу”

Порівняльна характеристика мітозу та мейозу

Фази клітинного циклу, її результат	Мітоз	Мейоз
		I поділ	II поділ
Інтерфаза: синтез ДНК, РНК, АТФ, білків, збільшення кількості органел, добудовування другої хроматиди кожної хромосоми
Профаза: а) спіралізація хромосом б) руйнування ядерної оболонки; в) руйнування ядерців; г) формування мітотичного апарату: розбіжність центріолей до полюсів клітини, утворення веретена поділу
Метафаза: а) формування екваторіальної пластинки-хромосоми вишиковуються строго по екватору клітини; б) прикріплення ниток веретена поділу до центромірів; в) до кінця метафази – початок роз'єднання сестринських хроматидів
Анафаза: а) завершення поділу сестринських хроматид; б) розбіжність хромосом до полюсів клітини
Телофаза- Формування дочірніх клітин: а) руйнування мітотичного апарату; б) поділ цитоплазми; в) деспіралізація хромосом;

Список літератури:

1. І.Н.Піменова, А.В.Піменов - Лекції із загальної біології - Саратов, ВАТ “Видавництво “Ліцей”, 2003 р.

2. Загальна біологія: підручник для 10-11 класів з поглибленим вивченням біології у школі/Под ред. В.К.Шумного, Г.М.Димшиця, А.О.Рувінського. - М., "Освіта", 2004р.

3. Н. Грін, У.Стаут, Д. Тейлор - Біологія: у 3-х томах. Т.3.: пров. з англ. / За ред. Р.Сопера. - М., "Світ", 1993 р.

4. Т.Л.Богданова, Е.А.Солодова - Біологія: довідник для старшокласників і вступників до вузів - М., "АСТ-ПРЕС ШКОЛА", 2004 р.

5. Д.І.Мамонтов - Відкрита біологія: повний інтерактивний курс біології (на CD) - "Фізікон", 2005 р.

Мейоз– це спосіб поділу клітин еукаріотів, при якому утворюються гаплоїдні клітини. Цим мейоз відрізняється від мітозу, при якому утворюються диплоїдні клітини.

Крім того, мейоз протікає в два наступні один за одним поділи, які називають відповідно першим (мейоз I) та другим (мейоз II). Вже після першого поділу клітини містять одинарний, тобто гаплоїдний набір хромосом. Тому перший поділ часто називають редукційним. Хоча іноді термін «редукційний поділ» застосовують по відношенню до всього мейозу.

Другий поділ називається екваційнимі за механізмом протікання подібно до мітозу. У мейозі II до полюсів клітини розходяться сестринський хроматиди.

Мейозу, як і мітозу, в інтерфазі передує синтез ДНК – реплікація, після якої кожна хромосома складається з двох хроматид, які називають сестринськими. Між першим та другим поділами синтезу ДНК не відбувається.

Якщо в результаті мітозу утворюються дві клітини, то в результаті мейозу - 4. Однак якщо організм виробляє яйцеклітини, то залишається тільки одна клітина, яка сконцентрувала поживні речовини.

Кількість ДНК перед першим розподілом прийнято позначати як 2n 4c. Тут n означає хромосоми, c – хроматиди. Це означає, кожна хромосома має гомологічну собі пару (2n), до того ж час кожна хромосома і двох хроматид. З урахуванням наявності гомологічної хромосоми виходить чотири хроматиди (4c).

Після першого та перед другим розподілом кількість ДНК у кожній з двох дочірніх клітин скорочується до 1n 2c. Тобто гомологічні хромосоми розходяться у різні клітини, але продовжують складатися із двох хроматид.

Після другого поділу утворюються чотири клітини з набором 1n 1c, тобто в кожній є тільки одна хромосома з пари гомологічних і складається вона тільки з однієї хроматиди.

Нижче наводиться докладний опис першого та другого мейотичного поділу. Позначення фаз таке саме як за мітозу: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Однак процеси, що протікають в ці фази, особливо в профазі I, дещо відрізняються.

Мейоз I

Профаза I

Зазвичай це найдовша і найскладніша фаза мейозу. Протікає набагато довше, ніж за мітозу. Пов'язано це з тим, що в цей час гомологічні хромосоми зближуються та обмінюються ділянками ДНК (відбуваються кон'югація та кросинговер).

Кон'югація- процес зчеплення гомологічних хромосом. Кросинговер- обмін ідентичними ділянками між гомологічними хромосомами. Несестринські гомологічні хроматиди хромосом можуть обмінятися рівнозначними ділянками. У місцях, де відбувається такий обмін, формується так звана хіазму.

Спарені гомологічні хромосоми називаються бівалентами, або зошитами. Зв'язок зберігається до анафази I та забезпечується центромірами між сестринськими хроматидами та хіазмами між несестринськими.

У профазі відбувається спіралізація хромосом, так що до кінця фази хромосоми набувають характерної для них форми та розмірів.

На пізніших етапах профази I ядерна оболонка розпадається на везикули, ядерці зникають. Починає формуватися мейотичне веретено поділу. Утворюються три види мікротрубочок веретена. Одні прикріплюються до кінетохорів, інші – до трубочок, що наростають із протилежного полюса (конструкція виконує функцію розпірок). Треті формують зірчасту структуру та прикріплюються до мембранного скелета, виконуючи функцію опори.

Центросоми з центріолями розходяться до полюсів. Мікротрубочки впроваджуються в область колишнього ядра, прикріплюються до кінетохорів, що знаходяться в області центроміру хромосом. При цьому кінетохори сестринських хроматид зливаються і діють єдиним цілим, що дозволяє хроматидам однієї хромосоми не роз'єднуватись і надалі разом відійти до одного з полюсів клітини.

Метафаза I

Остаточно формується веретено поділу. Пари гомологічних хромосом розташовуються у площині екватора. Вони шикуються один проти одного по екватору клітини так, що екваторіальна площина виявляється між парами гомологічних хромосом.

Анафаза I

Гомологічні хромосоми роз'єднуються і розходяться до різних полюсів клітини. Через кросинговер, що відбувся в профазу, їх хроматиди вже не ідентичні один одному.

Телофаза I

Відновлюються ядра. Хромосоми деспіралізуються у тонкий хроматин. Клітина ділиться надвоє. У тварин вп'ячуванням мембрани. У рослин утворюється клітинна стінка.

Мейоз II

Інтерфаза між двома мейотичними поділами називається інтеркінезомвін дуже короткий. На відміну від інтерфази, подвоєння ДНК не відбувається. По суті вона і так подвоєна, просто в кожній із двох клітин міститься по одній із гомологічних хромосом. Мейоз II протікає одночасно у двох клітинах, що утворилися після мейозу I. На схемі нижче зображено поділ лише однієї клітини з двох.

Профаза II

Короткий. Знову зникають ядра та ядерця, а хроматиди спіралізуються. Починає формуватися веретено поділу.

Метафаза II

До кожної хромосоми, що складається з двох хроматид, прикріплюється дві нитки веретена поділу. Одна нитка з одного полюса, інша з іншого. Центроміри складаються з двох окремих кінетохор. Метафазна пластинка утворюється в площині перпендикулярній екватору метафази I. Тобто якщо батьківська клітина в мейозі I ділилася вздовж, то тепер дві клітини будуть ділитися впоперек.

Анафаза II

Білок, який зв'язує сестринські хроматиди, поділяється, і вони розходяться до різних полюсів. Нині сестринські хроматиди називаються сестринськими хромосомами.

Телофаза II

Подібна до телофази I. Відбувається деспіралізація хромосом, зникнення веретена поділу, утворення ядер і ядерців, цитокінез.

Значення мейозу

У багатоклітинному організмі мейоз діляться тільки статеві клітини. Тому головне значення мейозу – це забезпеченнямеханізмастатевого розмноження,при якому зберігається сталість числа хромосом у виду.

Інше значення мейозу - це перекомбінація генетичної інформації, що протікає в профазі I, тобто комбінативна мінливість. Нові комбінації алелів утворюються у двох випадках. 1. Коли відбувається кросинговер, тобто несестринські хроматиди гомологічних хромосом обмінюються ділянками. 2. За незалежного розходження хромосом до полюсів в обох мейотичних поділах. Іншими словами, кожна хромосома може опинитися в одній клітині в будь-якій комбінації з іншими хромосомами.

Вже після мейозу I клітини містять різну генетичну інформацію. Після другого поділу всі чотири клітини відрізняються між собою. Це важлива відмінність мейозу від мітозу, у якому утворюються генетично ідентичні клітини.

Кросинговер і випадкова розбіжність хромосом і хроматид в анафазах І і ІІ створюють нові комбінації генів і є однієюз причин спадкової мінливості організмівзавдяки якій можлива еволюція живих організмів.

1. Чим мітоз відрізняється від мейозу?

Відповідь. Мітоз - універсальний поділ соматичних клітин, в результаті якого з вихідної (материнської) клітини утворюються 2 дочірні клітини, генетично тотожні материнській.

Мейоз - особливий спосіб поділу, в результаті якого утворюється 4 клітини з набором хромосом зменшеним удвічі порівняно з материнською (зазвичай утворюються клітини з гаплоїдним набором хромосом), причому всі клітини, що утворилися, генетично відрізняються один від одного.

У мейозі відбувається не один поділ (як у мітозі), а два послідовних поділу - редукційне та екваційне.

У мейозі (у профазі першого поділу) відбувається кон'югація гомологічних хромосом і кросинговер, а в мітозі - не відбувається.

В анафазі першого поділу мейозу до полюсів розходяться не хроматиди, а цілі хромосоми

2. Які фази мітозу ви знаєте?

Відповідь. Розрізняють такі чотири фази мітозу: профаза, метафаза, анафаза та телофаза. У профазі добре видно центріолі - утворення, що знаходяться в клітинному центрі та відіграють роль у розподілі дочірніх хромосом тварин. Центріолі діляться і розходяться до різних полюсів клітини. Від центріолей простягаються мікротрубочки, що утворюють нитки веретена поділу, яке регулює розбіжність хромосом до полюсів клітини, що ділиться.

В кінці профази ядерна оболонка розпадається, ядерце поступово зникає, хромосоми спіралізуються і в результаті цього коротшають і товщають, і їх вже можна спостерігати у світловий мікроскоп. Ще краще вони видно на наступній стадії мітозу – метафазі.

У метафазі хромосоми розташовуються в екваторіальній площині клітини. При цьому добре видно, що кожна хромосома, що складається з двох хроматид, має перетяжку центроміру. Хромосоми своїми центромірами прикріплюються біля нитки веретена поділу. Після поділу центроміри кожна хроматида стає самостійною дочірньою хромосомою.

Потім настає наступна стадія мітозу - анафаза, під час якої дочірні хромосоми (хроматиди однієї хромосоми) розходяться до різних полюсів клітини.

Наступна стадія поділу клітини – телофаза. Вона починається після того, як дочірні хромосоми, що складаються з однієї хроматиди, досягли полюсів клітини. На цій стадії хромосоми знову деспіралізуються і набувають такого ж вигляду, який вони мали до початку поділу клітини в інтерфазі (довгі тонкі нитки). Навколо них виникає ядерна оболонка, а ядрі формується ядерце, у якому синтезуються рибосоми. У процесі поділу цитоплазми всі органоїди (мітохондрії, комплекс Гольджі, рибосоми та ін) розподіляються між дочірніми клітинами більш менш рівномірно.

Питання після §28

1. Що таке апоптоз?

Відповідь. У найпростіших і бактерій поділ клітини – основний спосіб розмноження. Амеба, наприклад, не зазнає природної смерті, і замість загибелі вона просто ділиться на дві нові клітини. Зрозуміло, що клітини багатоклітинного організму що неспроможні ділитися нескінченно, інакше все істоти, й у тому числі, стали б безсмертними. Цього немає тому, що ДНК клітини містить особливі «гени смерті», які рано чи пізно активуються. Це призводить до синтезу особливих білків, які вбивають цю клітину: вона стискається, її органоїди та мембрани руйнуються, але таким чином, щоб їх частини можна було використати вдруге. Така «запрограмована» клітинна смерть називається апоптозом. Але від свого народження до апоптозу клітина проходить безліч нормальних клітинних циклів. У різних видів організмів клітинний цикл займає різний час: у бактерій - близько 20 хв, у інфузорії-туфельки - від 10 до 20 год. Наприклад, відразу після народження нейрони тварин діляться часто: 80% мозку формується саме тоді. Однак більшість із цих клітин швидко втрачає здатність до поділу, і частина з них доживає не поділяючись до природної смерті тварини від старості.

2. Який цикл називають мітотичним?

Відповідь. Обов'язковим компонентом кожного клітинного циклу є мітотичний цикл, який включає в себе підготовку клітини до процесу поділу та сам поділ. Крім того, до життєвого циклу входять довгі або короткі періоди спокою, коли клітина виконує свої функції в організмі. Після кожного з таких періодів клітина має перейти або до мітотичного циклу, або до апоптозу.

3. Які процеси відбуваються у клітині в інтерфазу?

Відповідь. Підготовка клітини до поділу дістала назву інтерфази. Вона складається із трьох періодів.

Пресинтетичний період (G1) – найтриваліша частина інтерфази. Він може тривати у різних видів клітин від 2-3 годин до кількох діб. Цей період слідує відразу ж за попереднім розподілом, під час нього клітина зростає, накопичуючи енергію та речовини для подальшого подвоєння ДНК.

Синтетичний період (S), який зазвичай триває 6-10 год, включає подвоєння ДНК, синтез білків, необхідних для формування хромосом, а також збільшення кількості РНК. До кінця цього періоду кожна хромосома вже складається з двох ідентичних хроматид, з'єднаних один з одним в області центроміру. У цей період подвоюються центриоли.

Постсинтетичний період (G2) настає після подвоєння хромосом. Він триває 2-5 год; за цей час накопичується енергія для майбутнього мітозу і синтезуються білки мікротрубочок, які згодом утворюють веретено поділу. Тепер клітина може братися до мітозу.

Перш ніж перейти до опису способів розподілу клітини, розглянемо процес подвоєння ДНК, у результаті якого у синтетичному періоді утворюються сестринські хроматиди.

4. У який період інтерфази відбувається реплікація ДНК?

Відповідь. Подвоєння молекули ДНК називають також реплікацією чи редуплікацією. Під час реплікації частина молекули «материнської» ДНК розплітається на дві нитки за допомогою спеціального ферменту, причому це досягається розривом водневих зв'язків між комплементарними азотистими основами: аденіном – тиміном та гуаніном – цитозином. Далі до кожного нуклеотиду ниток ДНК, що розійшлися, фермент ДНК-полімераза підлаштовує комплементарний йому нуклеотид. Таким чином, утворюються дві дволанцюгові молекули ДНК, до складу кожної з яких входять один ланцюжок «материнської» молекули і один новосинтезований («дочірній») ланцюжок. Ці дві молекули ДНК є абсолютно ідентичними.