Meiosi(Meiosi greca - diminuzione, diminuzione) o divisione di riduzione. Come risultato della meiosi, il numero di cromosomi diminuisce, ad es. da un insieme diploide di cromosomi (2n) si forma un insieme aploide (n).
Meiosiè composto da 2 divisioni consecutive:
La prima divisione si chiama riduzione o diminutivo.
La divisione II è chiamata equazionale o equalizzante, cioè procede secondo il tipo di mitosi (il che significa che il numero di cromosomi nelle cellule madre e figlia rimane lo stesso).
Il significato biologico della meiosi è che da una cellula madre con un corredo diploide di cromosomi si formano quattro cellule aploidi, quindi il numero di cromosomi viene ridotto della metà e la quantità di DNA viene ridotta di quattro volte. Come risultato di questa divisione, negli animali si formano le cellule sessuali (gameti) e nelle piante le spore.
Le fasi sono chiamate come nella mitosi e, prima dell'inizio della meiosi, anche la cellula attraversa l'interfase.
La profase I è la fase più lunga ed è convenzionalmente divisa in 5 fasi:
1) Leptonema (leptotene)– o lo stadio dei fili sottili. I cromosomi si sviluppano a spirale, un cromosoma è costituito da 2 cromatidi e sui filamenti ancora sottili dei cromatidi sono visibili ispessimenti o grumi di cromatina, che sono chiamati cromomeri.
2) Zygonema (zigotene, greco unione dei thread) - fase dei thread accoppiati. In questa fase, i cromosomi omologhi (identici per forma e dimensione) si uniscono a coppie, si attraggono e aderiscono tra loro per tutta la lunghezza, cioè. coniugato nella regione del cromomero. È simile a una serratura con cerniera. Una coppia di cromosomi omologhi è detta bivalente. Il numero di bivalenti è uguale all'insieme aploide dei cromosomi.
3) Pachinema (pachitene, greco spessi) – stadio di filamenti spessi. Si verifica un'ulteriore spiralizzazione dei cromosomi. Successivamente ogni cromosoma omologo viene diviso nella direzione longitudinale e diventa chiaramente visibile che ogni cromosoma è costituito da due cromatidi; tali strutture sono chiamate tetradi, cioè 4 cromatidi. In questo momento si verifica il crossover, ad es. scambio di regioni omologhe dei cromatidi.
4) Diplonema (diplotene)– fase di doppi fili. I cromosomi omologhi iniziano a respingersi a vicenda, ad allontanarsi l'uno dall'altro, ma mantengono la loro relazione con l'aiuto di ponti: chiasmi, questi sono i luoghi in cui avverrà l'incrocio. Ad ogni giunzione cromatidica (cioè chiasma), vengono scambiate sezioni di cromatidi. I cromosomi si spiralizzano e si accorciano.
5) Diacinesi– stadio di doppi fili isolati. In questa fase, i cromosomi sono completamente condensati e intensamente colorati. La membrana nucleare e i nucleoli vengono distrutti. I centrioli si spostano verso i poli cellulari e formano i filamenti del fuso. Il set cromosomico della profase I è 2n4c.
Pertanto, nella profase I:
1. coniugazione di cromosomi omologhi;
2. formazione di bivalenti o tetradi;
3. attraversamento.
A seconda della coniugazione dei cromatidi si possono avere diversi tipi di crossover: 1 – corretto o errato; 2 – uguali o disuguali; 3 – citologico o efficace; 4 – singolo o multiplo.
Metafase I: la spiralizzazione dei cromosomi raggiunge il suo massimo. I bivalenti si allineano lungo l'equatore della cellula, formando una placca metafasica. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi omologhi. I bivalenti si trovano collegati a diversi poli della cellula.
Il set cromosomico della metafase I è - 2n4c.
Anafase I: i centromeri dei cromosomi non si dividono; la fase inizia con la divisione dei chiasmi. Interi cromosomi, non cromatidi, si disperdono ai poli della cellula. Solo uno di una coppia di cromosomi omologhi entra nelle cellule figlie, cioè sono ridistribuiti in modo casuale. Si scopre che su ciascun polo c'è un set di cromosomi - 1n2c, e in generale il set cromosomico dell'anafase I è - 2n4c.
Telofase I – ai poli della cellula ci sono cromosomi interi, costituiti da 2 cromatidi, ma il loro numero è diventato 2 volte inferiore. Negli animali e in alcune piante, i cromatidi despirano. Attorno a ciascun polo si forma una membrana nucleare.
Poi arriva la citocinesi
. L'insieme cromosomico di cellule formato dopo la prima divisione è - n2c.
Non esiste un periodo S tra le divisioni I e II e la replicazione del DNA non avviene, perché i cromosomi sono già duplicati e sono costituiti da cromatidi fratelli, quindi l'interfase II è chiamata intercinesi - cioè c'è un movimento tra due divisioni.
La profase II è molto breve e procede senza particolari cambiamenti; se nella telofase I non si forma l'involucro nucleare, si formano immediatamente i filamenti del fuso.
Metafase II: i cromosomi si allineano lungo l'equatore. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi.
Il set cromosomico della metafase II è - n2c.
Anafase II: i centromeri si dividono e i filamenti del fuso spostano i cromatidi verso poli diversi. I cromatidi fratelli sono chiamati cromosomi figli (o i cromatidi madri saranno cromosomi figli).
Il set cromosomico dell'anafase II è - 2n2c.
Telofase II: i cromosomi despirano, si allungano e sono quindi scarsamente distinguibili. Si formano le membrane nucleari e i nucleoli. La telofase II termina con la citocinesi.
Il cromosoma impostato dopo la telofase II è – nc.
Schema di divisione meiotica
La meiosi è il processo di divisione dei nuclei delle cellule germinali durante la loro trasformazione in gameti. La meiosi coinvolge due divisioni cellulari chiamate rispettivamente meiosi I e meiosi II. Ciascuna di queste divisioni consiste formalmente nelle stesse fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase.
La prima divisione meiotica è la riduzione. Da una cellula con un set diploide di cromosomi, si formano due con un set aploide.
· Leptotene. Stadio di fili sottili. Ingrandimento del nucleo (insieme diploide dei cromosomi), inizia la spiralizzazione dei cromosomi.
· Zigotene. Coniugazione dei cromosomi omologhi.
· Pachitena. Stadio di filamenti spessi. Il bivalente (cromosomi coniugati) è costituito da 4 cromatidi. Il numero di bivalenti è uguale all'insieme aploide. Si verifica un'ulteriore spiralizzazione. Attraversando.
· Diplotena. Sorgono forze repulsive. Divergenza cromosomica (inizia dal centromero). In ciascun chiasma (il luogo in cui avviene il crossover), vengono scambiate sezioni di cromatidi. I cromosomi si spiralizzano e si accorciano.
· Diacinesi. Massima spiralizzazione, accorciamento e ispessimento dei cromosomi. Il nucleolo e l'involucro nucleare si dissolvono. I centrioli divergono verso i poli.
Metafase 1. I bivalenti cromosomici si trovano lungo l'equatore del fuso di divisione cellulare, formando una piastra metafase. I filamenti del fuso sono attaccati ai cromosomi.
Anafase 1. I cromosomi si muovono verso i poli del fuso. Le cellule figlie ricevono solo una coppia di cromosomi omologhi.
Telofase 1. Il numero di cromosomi in ciascuna cellula diventa aploide. Per un breve periodo si forma un involucro nucleare, i cromosomi despirano e il nucleo diventa interfase. Quindi nella cellula animale avviene la divisione del citoplasma, nella cellula vegetale avviene la formazione di una parete cellulare.
Interfase 2. (solo nelle cellule animali). Durante il periodo sintetico non avviene alcuna replicazione del DNA.
La seconda divisione meiotica è equazionale. Sembra mitosi. Dai cromosomi che hanno due cromatidi si formano cromosomi costituiti da un cromatide.
Profase 2. I cromosomi si ispessiscono e si accorciano. Il nucleolo e l'involucro nucleare si dissolvono. Si forma un fuso di fissione.
Metafase 2. I cromosomi si allineano lungo l'equatore. I filamenti del fuso dell'acromatina si estendono verso i poli. Si forma una piastra metafasica.
Anafase 2. I centromeri si dividono e trascinano con sé i cromosomi (verso i poli opposti).
Telofase 2. I cromosomi despirano e diventano invisibili. I fili del fuso scompaiono. Attorno ai nuclei si forma un involucro nucleare. I nuclei contengono un insieme aploide. Si verifica la divisione citoplasmatica/formazione della parete cellulare. Da una cellula originale - 4 aploidi.
Significato della meiosi:
1. Mantenere un numero costante di cromosomi.
2. Durante la meiosi si forma un gran numero di nuove combinazioni di cromosomi non omologhi.
3. Durante il processo di crossover avviene la ricombinazione del materiale genetico.
Differenze tra mitosi e meiosi.
Nella mitosi: 1) durante il processo di mitosi avviene una sola divisione cellulare;
2) Il DNA viene sintetizzato prima della divisione cellulare, in interfase (nel periodo S dell'interfase);
3) la profase richiede un breve periodo di tempo;
4) in profase non si verificano coniugazione e crossover;
5) in metafase, lungo l'equatore si trovano cromosomi separati costituiti da due cromatidi;
6) innanzitutto si separano i bracci cromatidici;
7) in anafase, i centromeri si dividono e i cromatidi si spostano verso i poli;
8) come risultato della mitosi, il numero di cromosomi nella cellula rimane invariato;
9) la mitosi avviene nelle cellule aploidi, diploidi e poliploidi;
10) avviene durante la formazione delle cellule somatiche, nonché durante la formazione dei gameti nelle piante (in cui avviene l'alternanza delle generazioni).
Nella meiosi: 1) durante il processo di meiosi si verificano due divisioni (la prima e la seconda divisione della meiosi);
2) Il DNA viene sintetizzato solo prima della prima divisione meiotica. Non avviene alcuna replicazione del DNA tra la prima e la seconda divisione meiotica;
3) la profase-I richiede un periodo di tempo molto lungo ed è divisa in 5 fasi;
4) durante la profase i cromosomi omologhi si coniugano e possono scambiarsi sezioni (si verifica il crossover);
5) nella metafase I, lungo l'equatore della cellula, non si trovano singoli cromosomi, ma coppie di cromosomi coniugati - bivalenti. Nella metafase II i cromosomi si trovano lungo l'equatore della cellula;
6) la forza repulsiva si manifesta nella regione del centromero;
7) i centromeri si dividono solo nella seconda divisione della meiosi; i cromatidi si separano solo nella seconda divisione della meiosi;
8) il numero di cromosomi in una cellula dopo la meiosi si dimezza;
9) si verifica solo nelle cellule diploidi e poliploidi;
10) si verifica durante la gameto e la sporogenesi.
12. Progenesi. Spermatogenesi. Caratteristiche citologiche e citogenetiche del processo. La struttura del testicolo di un mammifero. Sperma. Rapporto tra struttura e funzione.
Progenesi- il processo di maturazione delle cellule germinali fino a quando il corpo raggiunge lo stato adulto.
Spermatogenesi– formazione di cellule germinali nelle gonadi negli uomini.
Durante la pubertà, alcune cellule si differenziano in spermatociti del primo ordine. Meiosi 1° ordine. Al termine, lo spermatocita del 1° ordine formava due spermatociti del secondo ordine, ciascuno dei quali ha un doppio set di cromosomi aploidi. Nella meiosi 2, ogni spermatocita del secondo ordine si divide per formare due spermatidi. Lo spermatide si differenzia in spermatozoi. La spermatogenesi nei maschi è un processo continuo.
Testicoli– gonadi maschili accoppiate, che producono prodotti riproduttivi e ormoni sessuali. Nei mammiferi placentari, vengono portati fuori dalla cavità corporea e si trovano in un organo speciale: lo scroto a causa dell'elevata temperatura corporea. Nei mammiferi la superficie del testicolo è ricoperta da membrane. La parte interna è divisa in segmenti dal tessuto connettivo. Ogni lobulo contiene un tubulo seminifero contorto. Un tubulo contorto è un tubo cilindrico che termina ciecamente da un lato ed è collegato a tubuli diritti dall'altro. La parete del tubulo è formata da cellule del Sertoli (cellule di origine epiteliale). Le cellule del Sertoli sono grandi, il loro nucleo è spostato verso l'esterno e il citoplasma è rivolto verso il lume del tubulo. Rappresenta la base sinciziale per lo sviluppo delle cellule germinali.
Lo sviluppo degli spermatozoi avviene nei tubuli seminiferi contorti. Questo sviluppo avviene in onde, sia lungo la sua lunghezza che attraverso la sua sezione trasversale, vale a dire, all'estremità smussata ci sono le cellule nelle prime fasi di sviluppo, e più vicino al lume ci sono gli spermatozoi maturi. In una sezione trasversale si possono rilevare generazioni successive di cellule germinali, che vanno dagli spermatogoni nelle cellule del Sertoli allo sperma pronto al centro del tubulo.
Sperma- cellula riproduttiva maschile, gamete maschile, che serve a fecondare il gamete femminile, uovo.
· La testa dello sperma umano ha la forma di un ellissoide, compressa ai lati; su un lato c'è una piccola cavità, motivo per cui a volte si parla della forma "a cucchiaio" della testa dello sperma nell'uomo . Nella testa dello spermatozoo si trovano le seguenti strutture cellulari:
1. Un nucleo che trasporta un singolo set di cromosomi. Un tale nucleo è chiamato aploide. Dopo la fusione dello sperma e dell'ovulo (il cui nucleo è anche aploide), si forma lo zigote, un nuovo organismo diploide che trasporta i cromosomi materni e paterni. Durante la spermatogenesi (sviluppo degli spermatozoi) si formano due tipi di spermatozoi: quelli portatori del cromosoma X e quelli portatori del cromosoma Y. Quando un ovulo viene fecondato da uno spermatozoo portatore del cromosoma X, si forma un embrione femminile. Quando un ovulo viene fecondato da uno spermatozoo portatore di Y, si forma un embrione maschile. Il nucleo degli spermatozoi è molto più piccolo dei nuclei di altre cellule; ciò è in gran parte dovuto all'organizzazione unica della struttura della cromatina degli spermatozoi (vedi protamine). A causa della forte condensazione, la cromatina è inattiva: l'RNA non viene sintetizzato nel nucleo dello sperma.
2. Acrosoma - un lisosoma modificato - una vescicola di membrana che trasporta enzimi litici - sostanze che dissolvono la membrana dell'uovo. L'acrosoma occupa circa la metà del volume della testa e ha dimensioni approssimativamente uguali al nucleo. Si trova davanti al nucleo e copre metà del nucleo (pertanto l'acrosoma viene spesso paragonato a un cappuccio). A contatto con l'uovo, l'acrosoma rilascia i suoi enzimi verso l'esterno e dissolve una piccola sezione della membrana dell'uovo, creando così un piccolo “passaggio” per la penetrazione degli spermatozoi. L'acrosoma contiene circa 15 enzimi litici, il principale dei quali è l'acrosina.
3. Il centrosoma è il centro dell'organizzazione dei microtubuli, assicura il movimento della coda dello sperma ed è presumibilmente coinvolto anche nell'unione dei nuclei dello zigote e nella prima divisione cellulare dello zigote.
· Dietro la testa si trova la cosiddetta “parte centrale” dello sperma. La parte centrale è separata dalla testa da un piccolo restringimento: il "collo". La coda si trova dietro la parte centrale. Il citoscheletro del flagello, costituito da microtubuli, attraversa l'intera parte centrale dello sperma. Nella parte centrale attorno al citoscheletro del flagello c'è un mitocondrio, il mitocondrio gigante dello sperma. I mitocondri hanno una forma a spirale e sembrano avvolgersi attorno al citoscheletro del flagello. Il mitocondrio svolge la funzione di sintesi dell'ATP e quindi garantisce il movimento del flagello.
· La coda, o flagello, si trova dietro la parte centrale. È più sottile della parte centrale e molto più lunga di essa. La coda è l'organo del movimento degli spermatozoi. La sua struttura è tipica dei flagelli cellulari eucariotici.
La meiosi è la divisione che produce le cellule sessuali (nelle piante, le spore). Significato biologico della meiosi:
- ri combinazione(mescolanza di informazioni ereditarie)
- riduzione(riduzione del numero di cromosomi di 2 volte).
Differenze tra meiosi e mitosi in base ai risultati
Test e compiti
Tutti i termini seguenti sono usati per descrivere la meiosi. Individua due termini che “cadono” dall'elenco generale e trascrivili nei numeri sotto i quali sono indicati.
1) bivalenti
2) divisione di riduzione
3) clonazione
4) fecondazione
5) incrocio
Risposta
1. Stabilire una corrispondenza tra i metodi di divisione cellulare e le loro caratteristiche: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) divisione di riduzione
B) garantisce la crescita, la rigenerazione
B) le cellule figlie sono identiche al genitore
D) si formano quattro cellule aploidi
D) aumenta la diversità genetica
E) divisione indiretta
Risposta
2. Stabilire una corrispondenza tra i processi che si verificano durante la divisione cellulare e i metodi di divisione: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) assicura la crescita e lo sviluppo del corpo
B) come risultato della divisione si formano le cellule somatiche
C) mantiene la costanza del numero di cromosomi nelle cellule di individui della stessa specie durante la riproduzione sessuale
D) è alla base della variabilità combinatoria
D) è la base della riproduzione vegetativa
E) i bivalenti si formano durante la fissione
Risposta
3. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche dei processi e il metodo di divisione cellulare: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) formazione di cellule germinali nei mammiferi
B) crescita corporea
B) divisione dello zigote
D) coniugazione e incrocio
D) dimezzando il numero dei cromosomi
Risposta
4. Stabilire una corrispondenza tra i processi e il metodo di divisione cellulare: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) avviene la divisione delle cellule somatiche
B) il corredo cromosomico è dimezzato
C) si forma una nuova combinazione di geni
D) si verificano la coniugazione e il crossover
D) i bivalenti si trovano lungo l'equatore della cellula
Risposta
5. Stabilire una corrispondenza tra i processi e i metodi di divisione: 1) meiosi, 2) mitosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) si formano i bivalenti
B) avviene la formazione di cellule diploidi
B) cambia il numero dei cromosomi
D) avviene il crossover
D) il contenuto del materiale genetico non cambia
E) c'è una divergenza dei cromosomi bicromatidi rispetto ai poli della cellula
Risposta
6. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche della divisione cellulare e il suo tipo: 1) Mitosi, 2) Meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) avviene in due fasi
B) dopo la divisione si formano le cellule diploidi
C) le cellule risultanti hanno un set di cromosomi e DNA 2n2c
D) accompagnato dalla coniugazione cromosomica
D) le cellule risultanti hanno un insieme di cromosomi e DNA nс
E) avviene il crossover
Risposta
7. Stabilire una corrispondenza tra il tipo di divisione cellulare e il significato biologico: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) stabilità genetica
B) variabilità combinatoria
B) rigenerazione
D) crescita corporea
D) riproduzione asessuata
E) riproduzione sessuale
Risposta
8. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche del processo e le modalità di divisione cellulare: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
1) si formano coppie di cromosomi omologhi
2) i cromosomi omologhi divergono ai poli
3) si verificano la coniugazione e il crossover
4) c'è una riduzione del numero di cromosomi
5) alla fine del processo si formano due cellule figlie
6) viene mantenuta l'identità dell'informazione ereditaria delle nuove cellule alla cellula madre
Risposta
9. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche del processo e le modalità di divisione cellulare: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) si formano cellule con il corredo cromosomico nc
B) i cromosomi bicromatidi divergono ai poli
B) si verificano la coniugazione e il crossover
D) il numero dei cromosomi rimane invariato
D) alla fine del processo si formano quattro cellule figlie
E) riduzione del numero di cromosomi
Risposta
10. Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche e i metodi di divisione cellulare: 1) mitosi, 2) meiosi. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) riduzione del numero di cromosomi in una cellula
B) la formazione di cellule identiche alla madre
B) formazione di cellule somatiche
D) formazione di gameti negli animali
D) garantire la crescita degli organismi
E) formazione di spore nelle piante
Risposta
RACCOLTA 11:
A) conserva il cariotipo della cellula originale
Scegline uno, l'opzione più corretta. Durante la meiosi, i cromosomi bicromatidi si spostano verso i poli della cellula
1) divisione anafase I
2) divisione anafase II
3) profase della divisione I
4) profase della divisione II
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. La prima divisione meiotica è diversa dalla seconda divisione meiotica
1) divergenza dei cromatidi figli nelle cellule risultanti
2) divergenza dei cromosomi omologhi e formazione di due cellule aploidi
3) divisione in due parti della costrizione primaria dei cromosomi
4) la formazione di due cellule diploidi
Risposta
Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per caratterizzare i processi e il significato biologico della meiosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) formazione di cellule con il doppio del numero di cromosomi
2) formazione di cellule aploidi
3) formazione di bivalenti
4) l'emergere di nuove combinazioni genetiche
5) la comparsa di più cellule somatiche
Risposta
Osserva l'immagine della divisione cellulare e determina (A) il suo tipo, (B) il numero di cromosomi nella cellula mostrata a sinistra e (C) quali cellule specifiche si formano negli animali come risultato di tale divisione. Per ogni lettera selezionare il termine corrispondente dall'elenco fornito.
1) mitosi
2) trascrizione
3) diploide
4) meiosi
5) diretto
6) aploide
7) gamete
8) somatico
Risposta
Scegli tre opzioni. Quali segni caratterizzano la meiosi?
1) la presenza di due divisioni successive una dopo l'altra
2) la formazione di due cellule con le stesse informazioni ereditarie
3) divergenza dei cromosomi omologhi in cellule diverse
4) formazione di cellule figlie diploidi
5) assenza di interfase prima della prima divisione
6) coniugazione e crossover dei cromosomi
Risposta
1. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante la meiosi
1) disposizione di coppie di cromosomi omologhi nel piano equatoriale
2) coniugazione, incrocio di cromosomi omologhi
3) posizione nel piano equatoriale e divergenza dei cromosomi fratelli
4) formazione di quattro nuclei aploidi
5) divergenza dei cromosomi omologhi
Risposta
2. Stabilire la sequenza dei processi della prima divisione meiotica. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) coniugazione cromosomica
2) attraversamento
3) disposizione di coppie (bivalenti) di cromosomi omologhi all'equatore della cellula
4) divergenza dei cromosomi omologhi, costituiti da due cromatidi, ai poli opposti della cellula
5) spiralizzazione dei cromosomi con formazione di bivalenti
6) formazione di nuclei, divisione del citoplasma - formazione di due cellule figlie
Risposta
3. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano nella meiosi.
1) divergenza dei cromosomi omologhi ai poli della cellula
2) divergenza dei cromosomi fratelli (cromatidi) rispetto ai poli cellulari
3) scambio genico tra cromosomi omologhi
4) la formazione di quattro cellule con un corredo cromosomico aploide
5) coniugazione di cromosomi omologhi
Risposta
4. Stabilire la sequenza dei processi meiotici. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) disposizione di coppie di cromosomi lungo l'equatore della cellula
2) divergenza dei cromatidi fratelli ai poli opposti della cellula
3) coniugazione e incrocio
4) formazione di nuclei con un insieme di cromosomi e DNA nc
5) divergenza dei cromosomi bicromatidi ai poli opposti della cellula
Risposta
5. Stabilire la sequenza dei processi che si verificano durante la divisione meiotica di una cellula animale. Scrivi la sequenza di numeri corrispondente.
1) la formazione di due cellule con un corredo cromosomico aploide
2) divergenza dei cromosomi omologhi
3) coniugazione con possibile crossover di cromosomi omologhi
4) posizione nel piano equatoriale e divergenza dei cromosomi fratelli
5) disposizione di coppie di cromosomi omologhi nel piano equatoriale della cellula
6) formazione di quattro nuclei aploidi
Risposta
Guarda l'immagine raffigurante la divisione cellulare e determina A) il tipo di divisione, B) l'insieme di cromosomi nella cellula originale, C) quali cellule specifiche si formano. Annota tre numeri (numeri di termini dall'elenco proposto) nell'ordine corretto.
1) mitosi
2) trascrizione
3) diploide
4) meiosi
5) diretto
6) aploide
7) gamete
8) somatico
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Le spore nelle piante da fiore, a differenza delle spore batteriche, si formano durante il processo
1) adattamento alla vita in condizioni sfavorevoli
2) mitosi delle cellule aploidi
3) meiosi delle cellule diploidi
4) riproduzione sessuale
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. La duplicazione del DNA e la formazione di due cromatidi durante la meiosi avvengono in
1) profase della prima divisione meiotica
2) profase della seconda divisione della meiosi
3) interfase prima della prima divisione
4) interfase prima della seconda divisione
Risposta
Osserva l'immagine della divisione cellulare e determina (A) le sue fasi, (B) l'insieme di cromosomi nelle cellule figlie e (C) quali cellule specifiche si formano come risultato di tale divisione nelle piante.
2) somatico
3) diploide
4) profase 2, metafase 2, anafase 2, telofase 2
5) profase 1, metafase 1, anafase 1, telofase 1
6) aploide
7) controversia
8) prima divisione meiotica
Risposta
Guarda l'immagine raffigurante la divisione cellulare e determina: A) quali fasi della divisione sono raffigurate, B) l'insieme di cromosomi delle cellule in ciascuna fase, C) quali cellule specifiche si formano nelle piante come risultato di tale divisione. Annota tre numeri (numeri di termini dall'elenco proposto) nell'ordine corretto.
1) profase, metafase, telofase
2) interfase
3) diploide
4) profase 2, metafase 2, anafase 2
5) profase 1, metafase 1, anafase 1
6) aploide
7) controversia
8) somatico
Risposta
Tutte le caratteristiche elencate di seguito, tranne due, vengono utilizzate per descrivere la cella mostrata in figura. Individua due caratteristiche che “cadono” dall'elenco generale e annota i numeri con cui sono indicate.
1) sono presenti cromosomi omologhi
2) ogni cromosoma contiene una molecola di DNA
3) la cellula è priva di un centro cellulare
4) avviene la formazione di un fuso mitotico
5) si è formata una piastra metafasica
Risposta
Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi della prima divisione meiotica. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) formazione di due nuclei aploidi
2) divergenza dei cromosomi monocromatici ai poli opposti della cellula
3) formazione di quattro celle con un insieme di nc
4) scambio di sezioni di cromosomi omologhi
5) spiralizzazione dei cromosomi
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Nella prima divisione della meiosi,
1) cellule poliploidi
2) cellule diploidi
3) gameti
4) cellule aploidi
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Durante la riproduzione sessuale è assicurato il mantenimento della costanza del corredo cromosomico in una serie di generazioni della specie
1) ricombinazione dei geni nei cromosomi
2) la formazione di cellule figlie identiche
3) divergenza dei cromosomi fratelli
4) una diminuzione del numero di cromosomi nei gameti
Risposta
In che modo la profase della prima divisione della meiosi differisce dalla profase della mitosi? In risposta, scrivi i numeri di due opzioni corrette tra le cinque proposte.
1) la membrana nucleare scompare
2) si verifica la spiralizzazione dei cromosomi
3) avviene la coniugazione dei cromosomi
4) i cromosomi sono disposti in modo casuale
5) avviene il crossover
Risposta
Tutte le caratteristiche elencate di seguito tranne due vengono utilizzate per descrivere la fase della meiosi mostrata nella figura. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) i cromosomi bivalenti si trovano all'equatore della cellula
2) i cromosomi omologhi, costituiti da due cromatidi, divergono ai poli opposti
3) i cromatidi figli divergono ai poli opposti della cellula
4) c'è una riduzione del numero di cromosomi
5) cromosoma fissato nella cellula n2c in corrispondenza di ciascun polo cellulare
Risposta
Guarda l'immagine e determina (A) il tipo di divisione, (B) la fase di divisione, (C) la quantità di materiale genetico nella cellula. Per ciascuna cella con lettere, seleziona il termine appropriato dall'elenco fornito. Annotare i numeri selezionati nell'ordine corrispondente alle lettere.
1) anafase II
2) n2c (a ciascun polo della cella)
3) metafase
4) meiosi
5)2n2c
6) mitosi
7) anafase I
Risposta
Quanti spermatozoi si formano a seguito della spermatogenesi da una cellula germinale primaria diploide? Scrivi solo il numero corrispondente nella tua risposta.
Risposta
Tutte le seguenti caratteristiche tranne due possono essere utilizzate per descrivere la meiosi. Individua due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e annota i numeri sotto i quali sono indicate.
1) si formano due cellule diploidi
2) si formano quattro cellule aploidi
3) avviene una divisione, composta da quattro fasi
4) si verificano due divisioni, ciascuna delle quali consiste di quattro fasi
5) i cromosomi omologhi contenenti due cromatidi divergono ai poli della cellula
Risposta
Tutte le seguenti caratteristiche, tranne due, possono essere utilizzate per descrivere i processi che si verificano nella profase della prima divisione meiotica. Identifica due caratteristiche che “escono” dall'elenco generale e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tua risposta.
1) formazione di due nuclei
2) divergenza dei cromosomi omologhi
3) riunire cromosomi omologhi
4) scambio di sezioni di cromosomi omologhi
5) spiralizzazione dei cromosomi
Risposta
Seleziona tre caratteristiche della divisione cellulare mitotica.
1) i cromosomi bicromatidi divergono ai poli
2) i cromatidi fratelli si muovono verso i poli
3) compaiono doppi cromosomi nelle cellule figlie
4) di conseguenza si formano due cellule diploidi
5) il processo si svolge in una divisione
6) di conseguenza si formano cellule aploidi
Risposta
Seleziona tre differenze tra la prima divisione meiotica e la seconda
1) coppie di cromosomi omologhi si trovano all'equatore della cellula
2) non c'è telofase
3) avviene la coniugazione e l'incrocio dei cromosomi
4) non c'è coniugazione e incrocio di cromosomi
5) i cromatidi fratelli divergono verso i poli cellulari
6) i cromosomi omologhi divergono ai poli cellulari
Risposta
Quali processi avvengono durante la meiosi?
1) trascrizione
2) riduzione
3) denaturazione
4) attraversamento
5) coniugazione
6) trasmesso
Risposta
L'essenza biologica della meiosi è:
1) l'emergere di una nuova sequenza nucleotidica;
2) la formazione di cellule con il doppio del numero di cromosomi;
3) formazione di cellule aploidi;
4) ricombinazione di sezioni di cromosomi non omologhi;
5) nuove combinazioni di geni;
6) la comparsa di un numero maggiore di cellule somatiche.
Risposta
Scegli tre risposte corrette su sei e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Durante il processo di meiosi si verifica
1) formazione di cellule germinali
2) formazione di cellule procariotiche
3) ridurre della metà il numero dei cromosomi
4) conservazione dell'insieme diploide dei cromosomi
5) formazione di due cellule figlie
6) sviluppo di quattro cellule aploidi
Risposta
Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche e le fasi della divisione cellulare: 1) metafase della mitosi, 2) anafase della mitosi, 3) profase I della meiosi. Scrivi i numeri 1-3 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) scambio di sezioni cromosomiche
B) allineamento dei cromosomi lungo l'equatore della cellula
B) formazione del fuso
D) insieme di cromosomi e numero di molecole di DNA in una cellula – 4n4c
D) divisione dei centromeri dei cromosomi
Risposta
Stabilire una corrispondenza tra la caratteristica del processo e la fase della meiosi per la quale è caratteristico: 1) anafase I, 2) anafase II, 3) telofase II. Scrivi i numeri 1-3 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) divergenza dei cromosomi fratelli ai diversi poli della cellula
B) formazione di quattro nuclei aploidi
B) divergenza dei cromosomi bicromatidi ai poli opposti
D) raddoppiare il numero di cromosomi in una cellula quando i cromatidi fratelli divergono
D) divergenza indipendente dei cromosomi da ciascuna coppia omologa
Risposta
Stabilire una corrispondenza tra le caratteristiche e le fasi della meiosi: 1) profase della prima divisione, 2) anafase della seconda divisione. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) coniugazione di cromosomi omologhi
B) formazione di bivalenti
B) separazione dei cromatidi
D) riduzione dei microtubuli del fuso
D) dissoluzione del cariolemma
Risposta
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosi
6) meiosi I
7) meiosi II
Risposta
Determinare la fase e il tipo di divisione mostrati in figura. Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosi
6) meiosi I
7) meiosi II
Risposta
Determinare la fase e il tipo di divisione mostrati in figura. Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosi
6) meiosi I
7) meiosi II
Risposta
Determinare la fase e il tipo di divisione mostrati in figura. Scrivi due numeri nell'ordine specificato nell'attività, senza separatori (spazi, virgole, ecc.).
1) anafase
2) metafase
3) profase
4) telofase
5) mitosi
6) meiosi I
7) meiosi II
Risposta
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019
Significato biologico della meiosi: Grazie alla meiosi il numero dei cromosomi si riduce. Da una cellula diploide si formano 4 cellule aploidi.
Grazie alla meiosi si formano cellule geneticamente diverse (compresi i gameti), perché durante il processo di meiosi, la ricombinazione del materiale genetico avviene tre volte:
1) per attraversamento;
2) a causa della divergenza casuale e indipendente dei cromosomi omologhi;
3) a causa della divergenza casuale e indipendente dei cromatidi crossover.
La prima e la seconda divisione della meiosi consistono nelle stesse fasi della mitosi, ma l'essenza dei cambiamenti nell'apparato ereditario è diversa.
Profase 1. (2n4c) La fase più lunga e complessa della meiosi. È costituito da una serie di fasi successive. I cromosomi omologhi iniziano ad essere attratti l'uno dall'altro da aree simili e si coniugano.
La coniugazione è il processo di ravvicinamento dei cromosomi omologhi. Una coppia di cromosomi coniugati è chiamata bivalente. I bivalenti continuano ad accorciarsi e ad addensarsi. Ogni bivalente è formato da quattro cromatidi. Ecco perché si chiama tetrade.
L'evento più importante è il crossover: lo scambio di sezioni cromosomiche. Il crossover determina la prima ricombinazione dei geni durante la meiosi.
Alla fine della profase 1 si forma il fuso e l’involucro nucleare scompare. I bivalenti si spostano sul piano equatoriale.
Metafase 1. (2n; 4c) La formazione del fuso di fissione termina. La spiralizzazione dei cromosomi è massima. I bivalenti si trovano nel piano equatoriale. Inoltre, i centromeri dei cromosomi omologhi sono rivolti verso poli diversi della cellula. La localizzazione dei bivalenti sul piano equatoriale è altrettanto probabile e casuale, cioè ciascuno dei cromosomi paterni e materni può essere rivolto verso l'uno o l'altro polo. Ciò crea i presupposti per la ricombinazione del secondo gene durante la meiosi.
Anafase 1. (2n; 4c) Interi cromosomi si spostano verso i poli, non i cromatidi, come nella mitosi. Ogni polo ha metà del corredo cromosomico. Inoltre, le coppie di cromosomi divergono poiché durante la metafase si trovavano sul piano equatoriale. Di conseguenza, si verifica un'ampia varietà di combinazioni di cromosomi paterni e materni e si verifica una seconda ricombinazione del materiale genetico.
Telofase 1. (1n; 2c) Negli animali e in alcune piante, i cromatidi despirano e attorno a loro si forma un involucro nucleare. Quindi il citoplasma si divide (negli animali) o si forma una parete cellulare divisoria (nelle piante). In molte piante la cellula passa immediatamente dall'anafase 1 alla profase 2.
Seconda divisione meiotica
Interfase 2. (1n; 2s) Caratteristico solo delle cellule animali. La replicazione del DNA non avviene. La seconda fase della meiosi comprende anche profase, metafase, anafase e telofase.
Profase 2. (1n; 2c) I cromosomi si muovono a spirale, la membrana nucleare e i nucleoli vengono distrutti, i centrioli, se presenti, si spostano verso i poli della cellula e si forma un fuso.
Metafase 2. (1n; 2c) Si formano la piastra metafase e il fuso e i filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri.
Anafase 2. (2n; 2c) I centromeri dei cromosomi si dividono, i cromatidi diventano cromosomi indipendenti e i filamenti del fuso li allungano fino ai poli della cellula. Il numero di cromosomi nella cellula diventa diploide, ma su ciascun polo si forma un insieme aploide. Poiché nella metafase 2 i cromatidi dei cromosomi si trovano casualmente sul piano equatoriale, la terza ricombinazione del materiale genetico della cellula avviene in anafase.
Telofase 2. (1n; 1s) I fili del fuso scompaiono, i cromosomi despirano, la membrana nucleare che li circonda viene ripristinata e il citoplasma si divide.
Pertanto, come risultato di due successive divisioni meiotiche, una cellula diploide dà origine a quattro cellule figlie, geneticamente diverse con un corredo cromosomico aploide.
Compito 1.
L'insieme cromosomico delle cellule somatiche di una pianta da fiore N è 28. Determinare l'insieme cromosomico e il numero di molecole di DNA nelle cellule dell'ovulo prima dell'inizio della meiosi, nella metafase della meiosi I e nella metafase della meiosi II. Spiega quali processi si verificano durante questi periodi e come influenzano i cambiamenti nel numero di DNA e cromosomi.
Soluzione: le cellule somatiche hanno 28 cromosomi, che corrispondono a 28 DNA.
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Fasi della meiosi |
Numero di cromosomi |
Quantità di DNA |
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Interfase 1 (2p4s) |
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Profase 1 (2n4c) |
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Metafase 1 (2n4c) |
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Anafase 1 (2n4c) |
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Telofase 1 (1n2s) |
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Interfase 2 (1n2s) |
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Profase 2 (1n2c) |
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Metafase 2 (1n2c) |
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Anafase 2 (2n2c) |
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Telofase 2 (1n1c) |
- Prima dell'inizio della meiosi, la quantità di DNA è 56, poiché è raddoppiata, ma il numero di cromosomi non è cambiato: ce ne sono 28.
- Nella metafase della meiosi I, la quantità di DNA è 56, il numero di cromosomi è 28, i cromosomi omologhi si trovano a coppie sopra e sotto il piano equatoriale, si forma il fuso.
- Nella metafase della meiosi II, il numero di DNA è 28, i cromosomi sono 14, poiché dopo la riduzione della divisione della meiosi I il numero di cromosomi e DNA è diminuito di 2 volte, i cromosomi si trovano sul piano equatoriale, si forma il fuso di divisione .
Compito 2.
L'insieme cromosomico delle cellule somatiche del grano è 28. Determinare l'insieme cromosomico e il numero di molecole di DNA nelle cellule dell'ovulo prima dell'inizio della meiosi, in anafase della meiosi I e anafase della meiosi II. Spiega quali processi si verificano durante questi periodi e come influenzano i cambiamenti nel numero di DNA e cromosomi.
Compito 3.
Una cellula somatica di un animale è caratterizzata da un insieme diploide di cromosomi. Determinare il set cromosomico (n) e il numero di molecole di DNA (c) nella cellula durante la profase della meiosi I e la metafase della meiosi II. Spiegare i risultati in ciascun caso.
Compito 4.
Il set cromosomico delle cellule somatiche del grano è 28. Determinare il set cromosomico e il numero di molecole di DNA nella cellula ovulo alla fine della meiosi I e della meiosi II. Spiegare i risultati in ciascun caso.
Compito 5.
L'insieme cromosomico delle cellule somatiche di uva spina è 16. Determinare l'insieme cromosomico e il numero di molecole di DNA nella telofase della meiosi I e nell'anafase della meiosi II. Spiegare i risultati in ciascun caso.
Compito 6.
Le cellule somatiche della Drosophila contengono 8 cromosomi. Determinare il numero di cromosomi e molecole di DNA contenuti nei nuclei durante la gametogenesi prima della divisione nell'interfase e alla fine della telofase della meiosi I.
Compito 7.
L'insieme cromosomico delle cellule di grano somatiche è 28. Determinare l'insieme cromosomico e il numero di molecole di DNA nel nucleo (cellula) dell'ovulo prima dell'inizio della meiosi I e della meiosi II. Spiegare i risultati in ciascun caso.
Compito 8.
L'insieme cromosomico delle cellule somatiche del grano è 28. Determinare l'insieme cromosomico e il numero di molecole di DNA nel nucleo (cellula) dell'ovulo prima dell'inizio della meiosi I e nella metafase della meiosi I. Spiegare i risultati in ciascun caso.
Compito 9.
Le cellule somatiche della Drosophila contengono 8 cromosomi. Determinare il numero di cromosomi e molecole di DNA contenute nei nuclei durante la gametogenesi prima della divisione nell'interfase e alla fine della telofase della meiosi I. Spiegare come si forma un tale numero di cromosomi e molecole di DNA.
1. Prima che inizi la divisione, il numero di cromosomi = 8, il numero di molecole di DNA = 16 (2n4c); alla fine della meiosi telofase I, il numero di cromosomi = 4, il numero di molecole di DNA = 8.
2. Prima che inizi la divisione, le molecole di DNA raddoppiano, ma il numero di cromosomi non cambia, perché ciascun cromosoma diventa bicromatoide (costituito da due cromatidi fratelli).
3. La meiosi è una divisione di riduzione, quindi il numero di cromosomi e molecole di DNA viene dimezzato.
Problema 10.
I bovini hanno 60 cromosomi nelle loro cellule somatiche. Quale sarà il numero di cromosomi e molecole di DNA nelle cellule testicolari in interfase prima dell'inizio della divisione e dopo la divisione della meiosi I?
1. In interfase prima dell’inizio della divisione: cromosomi – 60, molecole di DNA – 120; dopo la meiosi I: cromosomi – 30, DNA – 60.
2. Prima che inizi la divisione, le molecole di DNA raddoppiano, il loro numero aumenta, ma il numero di cromosomi non cambia: 60, ogni cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli.
3) La meiosi I è una divisione di riduzione, quindi il numero di cromosomi e molecole di DNA diminuisce di 2 volte.
Problema 11.
Quale set cromosomico è caratteristico del granello di polline di pino e degli spermatozoi? Spiega da quali cellule iniziali e come risultato di quale divisione si formano queste cellule.
1. Le cellule del granello di polline di pino e dello sperma hanno un insieme aploide di cromosomi – n.
2. Le cellule dei granuli di polline di pino si sviluppano dalle spore aploidi mediante MITOSI.
3. Gli spermatozoi di pino si sviluppano dai granuli di polline (cellule generatrici) mediante MITOSI.
Degli organismi viventi si sa che respirano, si nutrono, si riproducono e muoiono; questa è la loro funzione biologica. Ma perché accade tutto questo? A causa dei mattoni: cellule che respirano, si nutrono, muoiono e si riproducono. Ma come avviene questo?
Sulla struttura delle cellule
La casa è fatta di mattoni, blocchi o tronchi. Allo stesso modo, un organismo può essere diviso in unità elementari: le cellule. Tutta la diversità degli esseri viventi è costituita da loro; la differenza sta solo nella loro quantità e nella loro tipologia. Sono costituiti da muscoli, tessuto osseo, pelle, tutti gli organi interni: differiscono così tanto nel loro scopo. Ma indipendentemente dalle funzioni svolte da una particolare cellula, sono tutte strutturate più o meno allo stesso modo. Prima di tutto, ogni "mattone" ha un guscio e un citoplasma con organelli situati al suo interno. Alcune cellule non hanno un nucleo, sono chiamate procariotiche, ma tutti gli organismi più o meno sviluppati sono costituiti da eucarioti, che hanno un nucleo in cui sono immagazzinate le informazioni genetiche.
Gli organelli situati nel citoplasma sono diversi e interessanti, svolgono funzioni importanti. Le cellule di origine animale comprendono il reticolo endoplasmatico, i ribosomi, i mitocondri, il complesso del Golgi, i centrioli, i lisosomi e gli elementi motori. Con il loro aiuto avvengono tutti i processi che garantiscono il funzionamento del corpo.
Attività cellulare
Come già accennato, tutti gli esseri viventi mangiano, respirano, si riproducono e muoiono. Questa affermazione vale sia per gli organismi interi, cioè persone, animali, piante, ecc., sia per le cellule. È sorprendente, ma ogni "mattone" ha la sua vita. Grazie ai suoi organelli, riceve ed elabora nutrienti, ossigeno e rimuove tutto ciò che non è necessario all'esterno. Il citoplasma stesso e il reticolo endoplasmatico svolgono una funzione di trasporto, i mitocondri sono anche responsabili della respirazione, oltre a fornire energia. Il complesso del Golgi è responsabile dell'accumulo e della rimozione dei prodotti di scarto cellulare. Anche altri organelli partecipano a processi complessi. E ad un certo punto inizia a dividersi, cioè avviene il processo di riproduzione. Vale la pena considerarlo più in dettaglio.
Processo di divisione cellulare
La riproduzione è una delle fasi di sviluppo di un organismo vivente. Lo stesso vale per le cellule. Ad un certo punto del loro ciclo vitale, entrano in uno stato in cui sono pronti a riprodursi. semplicemente si dividono in due, allungandosi, e poi formando una partizione. Questo processo è semplice e quasi completamente studiato usando l'esempio dei batteri a forma di bastoncino.
Le cose sono un po’ più complicate. Si riproducono in tre modi diversi, chiamati amitosi, mitosi e meiosi. Ciascuno di questi percorsi ha le sue caratteristiche, è inerente a un certo tipo di cellula. Amitosi
considerata la più semplice, è detta anche fissione binaria diretta. Quando ciò accade, la molecola del DNA raddoppia. Tuttavia, non viene formato un fuso di fissione, quindi questo metodo è il più efficiente dal punto di vista energetico. L'amitosi si verifica negli organismi unicellulari, mentre i tessuti degli organismi multicellulari si riproducono utilizzando altri meccanismi. Tuttavia, a volte si osserva dove l'attività mitotica è ridotta, ad esempio nei tessuti maturi.
La fissione diretta viene talvolta classificata come un tipo di mitosi, ma alcuni scienziati la considerano un meccanismo separato. Questo processo avviene abbastanza raramente anche nelle cellule vecchie. Successivamente verranno presi in considerazione la meiosi e le sue fasi, il processo di mitosi, nonché le somiglianze e le differenze di questi metodi. Rispetto alla divisione semplice, sono più complesse e perfette. Ciò è particolarmente vero per la divisione di riduzione, quindi le caratteristiche delle fasi della meiosi saranno le più dettagliate.
Un ruolo importante nella divisione cellulare è svolto dai centrioli, organelli speciali, solitamente situati vicino al complesso del Golgi. Ciascuna di queste strutture è composta da 27 microtubuli, raggruppati in gruppi di tre. L'intera struttura è di forma cilindrica. I centrioli sono direttamente coinvolti nella formazione del fuso di divisione cellulare durante il processo di divisione indiretta, di cui parleremo più avanti.
Mitosi
La durata della vita delle cellule varia. Alcuni vivono un paio di giorni, altri possono essere classificati come fegati lunghi, poiché il loro cambiamento completo avviene molto raramente. E quasi tutte queste cellule si riproducono attraverso la mitosi. Per la maggior parte di essi, tra i periodi di divisione passano in media 10-24 ore. La mitosi stessa richiede un breve periodo di tempo: negli animali circa 0,5-1
ora e per le piante circa 2-3. Questo meccanismo garantisce la crescita della popolazione cellulare e la riproduzione di unità identiche nel loro contenuto genetico. È così che viene mantenuta la continuità delle generazioni a livello elementare. In questo caso, il numero di cromosomi rimane invariato. Questo meccanismo è il tipo più comune di riproduzione delle cellule eucariotiche.
L'importanza di questo tipo di divisione è grande: questo processo aiuta i tessuti a crescere e rigenerarsi, grazie ai quali avviene lo sviluppo dell'intero organismo. Inoltre, è la mitosi alla base della riproduzione asessuata. E un'altra funzione è lo spostamento delle cellule e la sostituzione di quelle già obsolete. Pertanto, non è corretto presumere che, poiché le fasi della meiosi sono più complesse, il suo ruolo sia molto più elevato. Entrambi questi processi svolgono funzioni diverse e sono importanti e insostituibili a modo loro.
La mitosi è composta da diverse fasi che differiscono nelle loro caratteristiche morfologiche. Lo stato in cui la cellula è pronta per la divisione indiretta è chiamato interfase e il processo stesso è suddiviso in altre 5 fasi, che devono essere considerate più in dettaglio.
Fasi della mitosi
Durante l'interfase la cellula si prepara a dividersi: vengono sintetizzati DNA e proteine. Questa fase è divisa in molte altre, durante le quali avviene la crescita dell'intera struttura e il raddoppio dei cromosomi. La cellula rimane in questo stato fino al 90% del suo intero ciclo di vita.
Il restante 10% è occupato dalla divisione stessa, suddivisa in 5 fasi. Durante la mitosi delle cellule vegetali viene rilasciata anche la preprofase, che è assente in tutti gli altri casi. Si formano nuove strutture, il nucleo si sposta al centro. Si forma un nastro preprofase, che segna il sito previsto della futura divisione.
In tutte le altre cellule, il processo di mitosi procede come segue:
Tabella 1
| Nome d'arte | Caratteristica |
| Profase | Il nucleo aumenta di dimensioni, i cromosomi al suo interno si muovono a spirale, diventando visibili al microscopio. Nel citoplasma si forma un fuso di fissione. Il nucleolo spesso si disintegra, ma ciò non accade sempre. Il contenuto di materiale genetico nella cellula rimane invariato. |
| Prometafase | La membrana nucleare si disintegra. I cromosomi iniziano a muoversi in modo attivo, ma casuale. Alla fine, arrivano tutti al piano della piastra metafase. Questa fase dura fino a 20 minuti. |
| Metafase | I cromosomi sono allineati lungo il piano equatoriale del fuso a distanze approssimativamente uguali da entrambi i poli. Il numero di microtubuli che mantengono l'intera struttura in uno stato stabile raggiunge il suo massimo. I cromatidi fratelli si respingono a vicenda, mantenendo la connessione solo a livello del centromero. |
| Anafase | La tappa più breve. I cromatidi si separano e si respingono verso i poli più vicini. Questo processo viene talvolta isolato separatamente e chiamato anafase A. Successivamente, i poli di divisione stessi divergono. Nelle cellule di alcuni protozoi il fuso aumenta di lunghezza fino a 15 volte. E questa sottofase è chiamata anafase B. La durata e la sequenza dei processi in questa fase sono variabili. |
| Telofase | Dopo la fine della divergenza verso i poli opposti, i cromatidi si fermano. I cromosomi si decondensano, cioè aumentano di dimensioni. Inizia la ricostruzione delle membrane nucleari delle future cellule figlie. I microtubuli del fuso scompaiono. Si formano i nuclei e riprende la sintesi dell’RNA. |
Una volta completata la divisione delle informazioni genetiche, avviene la citocinesi o citotomia. Questo termine si riferisce alla formazione dei corpi delle cellule figlie dal corpo della madre. In questo caso, gli organelli, di regola, sono divisi a metà, anche se sono possibili eccezioni, si forma un setto. La citocinesi non è separata in una fase separata; di norma è considerata nell'ambito della telofase.
Quindi, i processi più interessanti coinvolgono i cromosomi, che trasportano informazioni genetiche. Cosa sono e perché sono così importanti?
A proposito di cromosomi
Anche senza la minima idea della genetica, le persone sapevano che molte qualità della prole dipendono dai genitori. Con lo sviluppo della biologia, è diventato ovvio che le informazioni su un particolare organismo sono immagazzinate in ogni cellula e parte di esse viene trasmessa alle generazioni future.
Alla fine del 19 ° secolo furono scoperti i cromosomi: strutture costituite da un lungo
Molecole di DNA. Ciò è diventato possibile con il miglioramento dei microscopi, che ancora oggi possono essere visti solo durante il periodo della divisione. Molto spesso, la scoperta è attribuita allo scienziato tedesco W. Fleming, che non solo ha semplificato tutto ciò che era stato studiato prima di lui, ma ha anche dato il proprio contributo: è stato uno dei primi a studiare la struttura cellulare, la meiosi e le sue fasi, e ha anche introdotto il termine “mitosi”. Il concetto stesso di "cromosoma" fu proposto poco dopo da un altro scienziato, l'istologo tedesco G. Waldeyer.
La struttura dei cromosomi quando sono chiaramente visibili è abbastanza semplice: sono due cromatidi collegati al centro da un centromero. È una sequenza nucleotidica specifica e svolge un ruolo importante nel processo di riproduzione cellulare. In definitiva, il cromosoma in apparenza in profase e metafase, quando può essere visto meglio, assomiglia alla lettera X.
Nel 1900 furono scoperti i principi che descrivono la trasmissione dei caratteri ereditari. Poi è diventato finalmente chiaro che i cromosomi sono esattamente ciò attraverso cui vengono trasmesse le informazioni genetiche. Successivamente, gli scienziati hanno condotto una serie di esperimenti per dimostrarlo. E poi l'oggetto dello studio è stata l'influenza che ha su di loro la divisione cellulare.
Meiosi
A differenza della mitosi, questo meccanismo porta alla fine alla formazione di due cellule con un corredo di cromosomi 2 volte inferiore a quello originale. Pertanto, il processo di meiosi funge da transizione dalla fase diploide alla fase aploide e principalmente
Stiamo parlando della divisione del nucleo e, in secondo luogo, della divisione dell'intera cellula. Il ripristino dell'intero set di cromosomi avviene a seguito dell'ulteriore fusione dei gameti. A causa della riduzione del numero di cromosomi, questo metodo viene definito anche divisione cellulare ridotta.
La meiosi e le sue fasi furono studiate da scienziati famosi come V. Fleming, E. Strasburger, V. I. Belyaev e altri. Lo studio di questo processo nelle cellule sia vegetali che animali è ancora in corso: è così complesso. Inizialmente, questo processo era considerato una variante della mitosi, ma quasi subito dopo la sua scoperta fu identificato come un meccanismo separato. Le caratteristiche della meiosi e il suo significato teorico furono descritti per la prima volta in modo esaustivo da August Weissmann nel 1887. Da allora, lo studio del processo di riduzione della divisione ha fatto grandi progressi, ma le conclusioni tratte non sono state ancora confutate.
La meiosi non deve essere confusa con la gametogenesi, sebbene entrambi i processi siano strettamente correlati. Entrambi i meccanismi sono coinvolti nella formazione delle cellule germinali, ma tra loro esistono numerose differenze importanti. La meiosi avviene in due fasi di divisione, ciascuna delle quali consiste di 4 fasi principali, con una breve pausa tra di loro. La durata dell'intero processo dipende dalla quantità di DNA nel nucleo e dalla struttura dell'organizzazione cromosomica. In generale, è molto più lungo rispetto alla mitosi.
A proposito, uno dei motivi principali della significativa diversità delle specie è la meiosi. Come risultato della divisione di riduzione, l'insieme dei cromosomi viene diviso in due, in modo che appaiano nuove combinazioni di geni, che aumentano potenzialmente l'adattabilità e l'adattabilità degli organismi, che alla fine ricevono determinati insiemi di caratteristiche e qualità.
Fasi della meiosi
Come già accennato, la divisione cellulare di riduzione è convenzionalmente divisa in due fasi. Ciascuna di queste fasi è divisa in altre 4. E la prima fase della meiosi - profase I, a sua volta, è divisa in altre 5 fasi separate. Man mano che lo studio di questo processo continua, altri potrebbero essere identificati in futuro. Ora si distinguono le seguenti fasi della meiosi:
Tavolo 2
| Nome d'arte | Caratteristica |
| Prima divisione (riduzione) | |
Profase I | |
| leptotene | Questa fase è altrimenti chiamata la fase dei fili sottili. Al microscopio i cromosomi sembrano una palla aggrovigliata. A volte si distingue il proleptotene, quando i singoli fili sono ancora difficili da distinguere. |
| zigotene | Fase di unione dei thread. Omologhe, cioè simili tra loro nella morfologia e nella genetica, le coppie di cromosomi si fondono. Durante il processo di fusione, cioè di coniugazione, si formano bivalenti o tetradi. Questo è il nome dato a complessi abbastanza stabili di coppie di cromosomi. |
| pachitene | Stadio di filamenti spessi. In questa fase, la spirale dei cromosomi e la replicazione del DNA è completata, si formano i chiasmi - punti di contatto delle singole parti dei cromosomi - cromatidi. Si verifica il processo di attraversamento. I cromosomi si incrociano e si scambiano alcune informazioni genetiche. |
| diplotene | Chiamato anche stadio a doppio filamento. I cromosomi omologhi nei bivalenti si respingono e rimangono collegati solo nei chiasmi. |
| diacinesia | In questa fase i bivalenti si disperdono alla periferia del nucleo. |
| Metafase I | Il guscio nucleare viene distrutto e si forma un fuso di fissione. I bivalenti si spostano al centro della cellula e si allineano lungo il piano equatoriale. |
| Anafase I | I bivalenti si disgregano, dopodiché ciascun cromosoma della coppia si sposta verso il polo più vicino della cellula. Non c'è separazione in cromatidi. |
| Telofase I | Il processo di segregazione cromosomica è completato. Si formano nuclei separati di cellule figlie, ciascuno con un set aploide. I cromosomi despirano e si forma l'involucro nucleare. A volte si osserva la citocinesi, cioè la divisione del corpo cellulare stesso. |
| Seconda divisione (equazionale) | |
| Profase II | I cromosomi si condensano e il centro della cellula si divide. La membrana nucleare viene distrutta. Si forma un fuso di fissione, perpendicolare al primo. |
| Metafase II | In ciascuna delle cellule figlie, i cromosomi si allineano lungo l'equatore. Ciascuno di essi è costituito da due cromatidi. |
| Anafase II | Ogni cromosoma è diviso in cromatidi. Queste parti divergono ai poli opposti. |
| Telofase II | I cromosomi monocromatici risultanti vengono despiralizzati. Si forma l'involucro nucleare. |
Quindi è ovvio che le fasi di divisione della meiosi sono molto più complesse del processo di mitosi. Ma, come già accennato, ciò non toglie nulla al ruolo biologico della divisione indiretta, poiché svolgono funzioni diverse.
A proposito, la meiosi e le sue fasi si osservano anche in alcuni protozoi. Tuttavia, di norma, include solo una divisione. Si presume che questa forma a uno stadio si sia successivamente sviluppata nella moderna forma a due stadi.
Differenze e somiglianze tra mitosi e meiosi
A prima vista, sembra che le differenze tra questi due processi siano evidenti, perché si tratta di meccanismi completamente diversi. Tuttavia, dopo un'analisi più approfondita, si scopre che le differenze tra mitosi e meiosi non sono così globali; alla fine portano alla formazione di nuove cellule.
Innanzitutto vale la pena parlare di cosa hanno in comune questi meccanismi. In effetti, ci sono solo due coincidenze: nella stessa sequenza di fasi, e anche nel fatto che
La replicazione del DNA avviene prima di entrambi i tipi di divisione. Sebbene, come per la meiosi, questo processo non si completa completamente prima dell'inizio della profase I, terminando in una delle prime sottofasi. E sebbene la sequenza delle fasi sia simile, in sostanza, gli eventi che si verificano in esse non coincidono completamente. Quindi le somiglianze tra mitosi e meiosi non sono molte.
Ci sono molte più differenze. Innanzitutto, la mitosi avviene mentre la meiosi è strettamente correlata alla formazione delle cellule germinali e alla sporogenesi. Nelle fasi stesse, i processi non coincidono completamente. Ad esempio, il crossover nella mitosi avviene durante l'interfase e non sempre. Nel secondo caso, questo processo comporta l'anafase della meiosi. La ricombinazione dei geni nella divisione indiretta di solito non avviene, il che significa che non gioca alcun ruolo nello sviluppo evolutivo dell'organismo e nel mantenimento della diversità intraspecifica. Il numero di cellule risultanti dalla mitosi è due, sono geneticamente identiche alla madre e hanno un corredo diploide di cromosomi. Durante la divisione di riduzione tutto è diverso. Il risultato della meiosi è 4 diverso da quello materno. Inoltre, entrambi i meccanismi differiscono significativamente nella durata, e ciò è dovuto non solo alla differenza nel numero di fasi di divisione, ma anche alla durata di ciascuna fase. Ad esempio, la prima profase della meiosi dura molto più a lungo, perché in questo momento avvengono la coniugazione dei cromosomi e il crossover. Ecco perché è ulteriormente suddiviso in più fasi.
In generale, le somiglianze tra mitosi e meiosi sono piuttosto minori rispetto alle differenze reciproche. È quasi impossibile confondere questi processi. Pertanto, ora è piuttosto sorprendente che la divisione per riduzione fosse precedentemente considerata un tipo di mitosi.
Conseguenze della meiosi
Come già accennato, dopo la fine del processo di divisione di riduzione, invece della cellula madre con un corredo diploide di cromosomi, si formano quattro aploidi. E se parliamo delle differenze tra mitosi e meiosi, questa è la più significativa. Il ripristino della quantità necessaria, quando si tratta di cellule germinali, avviene dopo la fecondazione. Pertanto, con ogni nuova generazione il numero di cromosomi non raddoppia.
Inoltre, durante la meiosi si verifica durante il processo di riproduzione, ciò porta al mantenimento della diversità intraspecifica. Quindi il fatto che anche i fratelli siano talvolta molto diversi tra loro è proprio il risultato della meiosi.
A proposito, anche la sterilità di alcuni ibridi nel mondo animale è un problema di divisione riduttiva. Il fatto è che i cromosomi di genitori appartenenti a specie diverse non possono entrare in coniugazione, il che significa che il processo di formazione di cellule germinali vitali a tutti gli effetti è impossibile. Pertanto, è la meiosi che è alla base dello sviluppo evolutivo di animali, piante e altri organismi.
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