Profase del set cromosomico della meiosi 2. Meiosi

La divisione cellulare attraverso la meiosi avviene in due fasi principali: meiosi I e meiosi II. Alla fine del processo meiotico se ne formano quattro. Prima che una cellula in divisione entri nella meiosi, attraversa un periodo chiamato interfase.

Interfase

• Fase G1: stadio dello sviluppo cellulare prima della sintesi del DNA. In questa fase, la cellula, preparandosi alla divisione, aumenta di massa.
• Fase S: il periodo durante il quale viene sintetizzato il DNA. Per la maggior parte delle cellule, questa fase richiede un breve periodo di tempo.
• Fase G2: il periodo successivo alla sintesi del DNA, ma prima dell'inizio della profase. La cellula continua a sintetizzare ulteriori proteine ​​e ad aumentare di dimensioni.

Nell'ultima fase dell'interfase, la cellula ha ancora nucleoli. circondato da una membrana nucleare, e i cromosomi cellulari sono duplicati, ma sono in forma. Le due coppie formate dalla replicazione di una coppia si trovano all'esterno del nucleo. Al termine dell’interfase la cellula entra nel primo stadio della meiosi.

Meiosi I:

Profase I

Nella profase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si condensano e si attaccano all'involucro nucleare.
• Si verifica la sinapsi (convergenza a coppie di cromosomi omologhi) e si forma una tetrade. Ogni tetrade è composta da quattro cromatidi.
• Può verificarsi una ricombinazione genetica.
• I cromosomi si condensano e si staccano dall'involucro nucleare.
• Allo stesso modo, i centrioli migrano gli uni dagli altri e l’involucro nucleare e i nucleoli vengono distrutti.
• I cromosomi iniziano a migrare verso la piastra metafase (equatoriale).

Al termine della profase I la cellula entra nella metafase I.

Metafase I

Nella metafase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Le tetradi sono allineate sulla piastra metafase.
• i cromosomi omologhi sono orientati ai poli opposti della cellula.

Al termine della metafase I la cellula entra nell’anafase I.

Anafase I

Nell'anafase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si spostano alle estremità opposte della cellula. Similmente alla mitosi, i cinetocori interagiscono con i microtubuli per spostare i cromosomi verso i poli della cellula.
• A differenza della mitosi, rimangono insieme dopo essersi spostati ai poli opposti.

Al termine dell’anafase I la cellula entra nella telofase I.

Telofase I

Nella telofase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Le fibre del fuso continuano a spostare i cromosomi omologhi verso i poli.
• Una volta completato il movimento, ciascun polo della cellula ha un numero aploide di cromosomi.
• Nella maggior parte dei casi, la citocinesi (divisione) avviene contemporaneamente alla telofase I.
• Alla fine della telofase I e della citocinesi si formano due cellule figlie, ciascuna con la metà del numero di cromosomi della cellula madre originale.
• A seconda del tipo di cellula, possono verificarsi vari processi in preparazione alla meiosi II. Tuttavia, il materiale genetico non si replica più.

Al termine della telofase I la cellula entra nella profase II.

Meiosi II:

Profase II

Nella profase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Il nucleo e i nuclei vengono distrutti finché non appare il fuso di fissione.
• I cromosomi non si replicano più in questa fase.
• I cromosomi iniziano a migrare verso la piastra metafase II (sull'equatore cellulare).

Al termine della profase II, le cellule entrano nella metafase II.

Metafase II

Nella metafase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si allineano sulla piastra metafase II al centro delle cellule.
• I filamenti del cinetocore dei cromatidi fratelli divergono ai poli opposti.

Al termine della metafase II, le cellule entrano nell’anafase II.

Anafase II

Nell'anafase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromatidi fratelli si separano e iniziano a spostarsi verso le estremità opposte (poli) della cellula. Le fibre del fuso che non sono associate ai cromatidi vengono allungate e allungano le cellule.
• Una volta che i cromatidi fratelli accoppiati vengono separati l'uno dall'altro, ciascuno di essi è considerato un cromosoma completo, chiamato.
• In preparazione alla fase successiva della meiosi, anche i due poli delle cellule si allontanano l'uno dall'altro durante l'anafase II. Alla fine dell'anafase II, ciascun polo contiene una raccolta completa di cromosomi.

Dopo l'anafase II, le cellule entrano nella telofase II.

Telofase II

Nella telofase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Ai poli opposti si formano nuclei separati.
• Avviene la citocinesi (divisione del citoplasma e formazione di nuove cellule).
• Alla fine della meiosi II vengono prodotte quattro cellule figlie. Ogni cellula ha la metà del numero di cromosomi della cellula madre originale.

risultato della meiosi

Il risultato finale della meiosi è la produzione di quattro cellule figlie. Queste cellule hanno due cromosomi in meno rispetto al genitore. Durante la meiosi vengono prodotte solo le cellule sessuali. Altri si dividono per mitosi. Quando i genitali si uniscono durante la fecondazione, diventano. Le cellule diploidi hanno un set completo di cromosomi omologhi.

Profase 2 (1n2c). In breve, profase 1, la cromatina è condensata, non c'è coniugazione e crossover, si verificano i processi usuali per la profase - disintegrazione delle membrane nucleari in frammenti, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso di fissione.

Metafase 2 (1n2c). I cromosomi bicromatidi si allineano sul piano equatoriale della cellula, formando una placca metafasica.
Si stanno creando i prerequisiti per la terza ricombinazione del materiale genetico: molti cromatidi sono a mosaico e dipende dalla loro posizione sull'equatore su quale polo si sposteranno in futuro. Le fibre del fuso sono attaccate ai centromeri dei cromatidi.

Anafase 2 (2n2c). C'è una divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e una divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti), avviene la terza ricombinazione del materiale genetico.

Telofase 2 (1n1c in ogni cella). I cromosomi si decondensano, si formano gli involucri nucleari, le fibre del fuso vengono distrutte, compaiono i nucleoli, avviene la divisione del citoplasma (citotomia) risultando in quattro cellule aploidi.

5. La differenza tra meiosi I e meiosi II

1. La prima divisione è preceduta da un'interfase con duplicazione del cromoma, nella seconda divisione non c'è replicazione del materiale genetico, cioè non esiste uno stadio sintetico.

2. La profase della prima divisione è lunga.

3. Nella prima divisione, i cromosomi sono coniugati e
attraversando.

4. Nella prima divisione, i cromosomi omologhi (bivalenti costituiti da una coppia di cromatidi) divergono ai poli e nella seconda i cromatidi.

Meiosi: 1 - leptotene; 2 - zigotene; 3 - pachitene; 4 - diplotene; 5 - diacinesi; 6 - metafase 1; 7 - anafase 1; 8 - telofase 1; 9 - profase 2; 10 - metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

6. Differenze tra meiosi e mitosi

1. C'è una divisione nella mitosi e due nella meiosi (a causa di ciò si ottengono 4 cellule).

2. Nella profase della prima divisione della meiosi, si verificano la coniugazione (avvicinamento ravvicinato dei cromosomi omologhi) e l'incrocio (scambio di sezioni di cromosomi omologhi), questo porta alla ricombinazione (ricombinazione) delle informazioni ereditarie.

3. Nell'anafase della prima divisione della meiosi, si verifica una divergenza indipendente dei cromosomi omologhi (i cromosomi a due cromatidi divergono ai poli della cellula). Ciò porta alla ricombinazione e alla riduzione.

4. Nell'interfase tra due divisioni della meiosi, non si verifica il raddoppio dei cromosomi, poiché sono già doppi.

5. Dopo la mitosi si ottengono due cellule e dopo la meiosi quattro.

6. Dopo la mitosi si ottengono cellule somatiche (cellule del corpo) e, dopo la meiosi, cellule sessuali (gameti - spermatozoi e uova; nelle piante, dopo la meiosi si ottengono spore).

7. Dopo la mitosi si ottengono cellule identiche (copie) e dopo la meiosi - cellule diverse (le informazioni ereditarie vengono ricombinate).

8. Dopo la mitosi, il numero di cromosomi nelle cellule figlie rimane lo stesso che nella cellula madre, e dopo la meiosi diminuisce di 2 volte (c'è una riduzione del numero di cromosomi; se non fosse lì, allora dopo ogni fecondazione il numero di cromosomi aumenterebbe due volte; l'alternanza di riduzione e fecondazione garantisce la costanza del numero di cromosomi).

7. Il significato biologico della meiosi

La meiosi è l'evento centrale della gametogenesi negli animali e della sporogenesi nelle piante. Con il suo aiuto, viene mantenuta la costanza del set cromosomico: dopo la fusione dei gameti, il suo raddoppio non avviene. Grazie alla meiosi si formano cellule geneticamente diverse, perché nel processo di meiosi, la ricombinazione del materiale genetico avviene tre volte: a causa dell'incrocio (profase 1), a causa della divergenza casuale e indipendente dei cromosomi omologhi (anafase 1) e a causa della divergenza casuale dei cromatidi (anafase 2).

8. Metodi di riproduzione degli organismi

9. La differenza tra riproduzione sessuata e asessuata

10. Le principali forme di riproduzione asessuata: divisione in due (mitosi), divisione multipla (schizogonia), gemmazione, frammentazione, sporulazione, riproduzione vegetativa, poliembrionia).

La riproduzione asessuata è il processo di comparsa di individui figlie da uno o un gruppo di cellule somatiche del corpo della madre. Questo metodo di riproduzione è più antico. Si basa sulla divisione cellulare mitotica. L'importanza della riproduzione asessuata risiede nel rapido aumento del numero di individui, che quasi non differiscono l'uno dall'altro. Esistono le seguenti forme di riproduzione asessuata:

1. Dividere in due- porta all'emergere di due organismi figli da un organismo genitore. È la forma di divisione predominante nei procarioti e nei protozoi. Diversi animali unicellulari si dividono in modo diverso. Quindi, i flagellati sono divisi longitudinalmente e i ciliati - trasversalmente. Tale divisione si trova anche negli animali multicellulari: celenterati (divisione longitudinale nelle meduse) e vermi (divisione trasversale negli anellidi).

3. Germogliamento- Sul corpo dell'organismo materno appare un accumulo di cellule, che cresce e acquisisce gradualmente una somiglianza con l'individuo della madre. Quindi l'individuo figlia si separa e inizia a condurre un'esistenza indipendente. Tale riproduzione è comune tra gli organismi multicellulari inferiori (spugne, celenterati, briozoi, alcuni vermi e tunicati). A volte gli individui figli non si separano completamente dal genitore, il che porta alla formazione di colonie.

4. Frammentazione- c'è una disintegrazione del corpo di un organismo multicellulare in parti, che successivamente si trasformano in individui indipendenti (vermi piatti, echinodermi).

5.Spore- l'organismo figlia si sviluppa da una cellula sporale specializzata.

Esistono due forme principali di riproduzione asessuata nelle piante: riproduzione vegetativa e sporulazione. La riproduzione vegetativa delle piante unicellulari viene effettuata mediante la semplice divisione di una cellula in due. Nei funghi, le sue forme sono più diverse: sporulazione (muffe, cappelli) e germogliamento (lievito). Nelle angiosperme, la riproduzione vegetativa avviene a causa di organi vegetativi (non sessuali): radice, stelo, foglia.

Alcune specie animali ce l'hanno poliembrionia- riproduzione asessuata dell'embrione formato mediante riproduzione sessuata. Ad esempio, negli armadilli allo stadio di blastula, il materiale cellulare inizialmente di un embrione è diviso in 4-8 embrioni, dai quali successivamente si sviluppano individui a tutti gli effetti. Come risultato della poliembrionia, negli esseri umani nascono gemelli identici.

11. Le principali forme di riproduzione sessuale negli organismi unicellulari (coniugazione, copulazione) e negli organismi pluricellulari (senza fecondazione (partenogenesi) e con fecondazione).

La riproduzione sessuale è osservata nei cicli vitali di tutti i principali gruppi di organismi. La prevalenza della riproduzione sessuale è spiegata dal fatto che essa prevede una significativa diversità genetica e, di conseguenza, la variabilità fenotipica della prole.

La base della riproduzione sessuale è il processo sessuale, la cui essenza è combinare nel materiale ereditario per lo sviluppo di un discendente informazioni genetiche provenienti da due diverse fonti: i genitori.

Una delle forme del processo sessuale è coniugazione. In questo caso, avviene una connessione temporanea di due individui allo scopo di scambiare (ricombinazione) di materiale ereditario, ad esempio nei ciliati. Di conseguenza, compaiono individui geneticamente diversi dagli organismi parentali, che successivamente effettuano la riproduzione asessuata. Il numero di ciliati dopo la coniugazione non cambia, quindi in questo caso è impossibile parlare nel senso letterale della riproduzione.

Nei protozoi il processo sessuale può svolgersi anche sotto forma copulazione - la fusione di due individui in uno, l'unione e la ricombinazione del materiale ereditario. Inoltre, un tale individuo si riproduce per divisione.

Per partecipare alla riproduzione sessuale negli organismi parentali, vengono prodotti i gameti, cellule specializzate per garantire la funzione generativa. La fusione dei gameti materni e paterni porta alla comparsa di uno zigote, una cellula che è un individuo figlia al primo, primissimo stadio dello sviluppo individuale.

In alcuni organismi, uno zigote si forma come risultato dell'unione di gameti che non differiscono nella struttura: il fenomeno isogamia. Nella maggior parte delle specie, le cellule sessuali sono divise in materne (uova) e paterne (spermatozoi) in base alle caratteristiche strutturali e funzionali.

A volte lo sviluppo di un organismo figlia proviene da un uovo non fecondato. Questo fenomeno è chiamato sviluppo vergine o partenogenesi. In questo caso, il DNA dell'ovulo è solitamente la fonte del materiale ereditario per lo sviluppo della prole: il fenomeno ginogenesi. Meno comune androgenesi- sviluppo di un discendente da una cellula con citoplasma dell'ovocita e nucleo dello spermatozoo. Nel caso dell'androgenesi, il nucleo del gamete femminile muore.

12. Il significato biologico della riproduzione sessuale

Ad un certo stadio dell'evoluzione negli organismi multicellulari, il processo sessuale come modo di scambiare informazioni genetiche tra individui all'interno di una specie si è rivelato associato alla riproduzione. Durante la riproduzione sessuale, i nuovi individui risultanti solitamente differiscono dai genitori e tra loro per una combinazione di alleli genetici. Nuove combinazioni di cromosomi e geni si manifestano nei discendenti mediante una nuova combinazione di tratti. Di conseguenza, esiste una grande varietà di individui all’interno della stessa specie. Pertanto, il significato biologico della riproduzione sessuale non risiede solo nell'autoriproduzione, ma anche nel garantire lo sviluppo storico della specie, cioè la vita in quanto tale. Ciò ci permette di considerare la riproduzione sessuale biologicamente più progressiva della riproduzione asessuata.

13. spermatogenesi

Il processo di formazione delle cellule germinali maschili è la spermatogenesi. Di conseguenza, si formano gli spermatozoi.

Ci sono 4 periodi nella spermatogenesi: riproduzione, crescita, maturazione (meiosi) e formazione (Fig. 3).

Durante la stagione riproduttiva cellule germinali originarie indifferenziate spermatogoni , o gonia si dividono per mitosi normale. Dopo aver effettuato diverse divisioni di questo tipo, entrano durante il periodo di crescita. In questa fase vengono chiamati spermatociti del 1° ordine (o citi del 1°). Assimilano intensamente i nutrienti, diventano più grandi, subiscono una profonda ristrutturazione fisica e chimica, a seguito della quale si preparano per il terzo periodo - maturazione o meiosi .

Nella meiosi, gli spermatociti subiscono due processi di divisione cellulare. Nella prima divisione (riduzione) si verifica una diminuzione del numero di cromosomi (riduzione). Di conseguenza, da un cito I sorgono due celle di uguali dimensioni: spermatociti del secondo ordine, o citi II. Poi arriva la seconda divisione della maturazione. Procede come al solito la mitosi somatica, ma con un numero aploide di cromosomi. Tale divisione è chiamata equazionale ("equazione" - uguaglianza), poiché se ne formano due identiche, ad es. celle completamente equivalenti, che vengono chiamate spermatidi.

Nel quarto periodo - la formazione - uno spermatide arrotondato assume la forma di una cellula riproduttiva maschile matura: in essa cresce un flagello, il nucleo si ispessisce e si forma un guscio. Come risultato dell'intero processo di spermatogenesi, da ogni spermatogoni indifferenziati iniziali si ottengono 4 cellule germinali mature, contenenti ciascun insieme aploide di cromosomi.

Nella fig. 4 è un diagramma dei processi di spermatogenesi e spermiogenesi nell'uomo. La spermatogenesi avviene nei tubuli seminiferi contorti dei testicoli.Lo sviluppo degli spermatozoi inizia durante lo sviluppo prenatale durante la deposizione dei tessuti generativi, poi riprende durante la pubertà e continua fino alla vecchiaia.

Le cellule germinali maschili non si sviluppano singolarmente, crescono in cloni e sono interconnesse da ponti citoplasmatici. Esistono ponti citoplasmatici tra spermatogoni, spermatociti e spermatidi. Al termine della fase di formazione, gli spermatozoi vengono liberati dai ponti citoplasmatici. Negli esseri umani, la produttività massima giornaliera degli spermatozoi è 108, la durata dell'esistenza di uno spermatozoo nella vagina è fino a 2,5 ore e nella cervice fino a 48 ore.

14. Ovogenesi. Il concetto di ciclo mestruale

Il processo di sviluppo delle cellule germinali femminili è chiamato oogenesi (oogenesi).

Ci sono 3 periodi nell'ovogenesi: riproduzione, crescita e maturazione.

cellule germinali femminili indifferenziate oogonia - si riproducono allo stesso modo degli spermatogoni, mediante mitosi normale.

Dopo la divisione, diventano ovociti del primo ordine e andare in crescita. La crescita degli ovociti richiede molto tempo: settimane, mesi e persino anni.

Quindi l'ovocita del primo ordine entra nel periodo di maturazione, o meiosi. Anche qui hanno luogo riduzioni e divisioni equazionali. I processi di divisione nel nucleo procedono allo stesso modo della meiosi degli spermatociti, ma il destino del citoplasma è completamente diverso. Durante la divisione di riduzione, un nucleo porta con sé la maggior parte del citoplasma, e solo una parte insignificante di essa rimane a disposizione dell'altro. Pertanto, si forma solo una cellula a tutti gli effetti: un ovocita del II ordine, e il secondo minuscolo è un corpo direzionale, o di riduzione, che può essere diviso in due corpi di riduzione.

Durante la seconda divisione equazionale, si ripete la distribuzione asimmetrica del citoplasma e si forma nuovamente una grande cellula: l'ovotida e il terzo corpo polare. L'ovotida, in termini di composizione del nucleo e funzionalmente, è una cellula germinale completamente matura.

Il periodo di formazione, a differenza della spermatogenesi, è assente nell'ovogenesi.

Pertanto, nell'oogenesi, da un ovogono nasce solo una cellula uovo matura. I corpi polari rimangono sottosviluppati e presto muoiono e vengono fagocitati da altre cellule. I gameti femminili maturi sono chiamati uova o uova, e quelli depositati nell'acqua sono chiamati caviale.

Lo sviluppo delle cellule germinali femminili avviene nelle ovaie. La stagione riproduttiva inizia nell'oogonia mentre è ancora nell'embrione e termina quando nasce la femmina.

Il periodo di crescita durante l'oogenesi è più lungo, perché. oltre alla preparazione alla meiosi, viene effettuato l'accumulo di un apporto di nutrienti, che sarà necessario in futuro per le prime divisioni dello zigote. Nella fase di piccola crescita si formano un gran numero di diversi tipi di RNA.

Durante un periodo di grande crescita, le cellule follicolari dell'ovaio formano diversi strati attorno all'ovocita di primo ordine, che facilita il trasferimento dei nutrienti sintetizzati altrove nel citoplasma dell'ovocita.

Negli esseri umani, il periodo di crescita degli ovociti può essere di 12-50 anni. Dopo il completamento del periodo di crescita, l'ovocita del primo ordine entra nel periodo di maturazione.

Di conseguenza, durante l'oogenesi si ottengono 4 cellule, di cui solo una diventerà successivamente un uovo, e le restanti 3 (corpi polari) verranno ridotte. Il significato biologico di questa fase dell'oogenesi è quello di preservare tutte le sostanze accumulate nel citoplasma attorno a un nucleo aploide per garantire la normale nutrizione e lo sviluppo dell'uovo fecondato.

Durante l'oogenesi nelle donne nella fase della seconda metafase si forma un blocco, che viene rimosso durante la fecondazione, e la fase di maturazione termina solo dopo la penetrazione dello sperma nell'uovo.

Il processo di oogenesi nelle donne è un processo ciclico che si ripete circa ogni 28 giorni. (a partire dal periodo di crescita e terminando il periodo solo dopo la fecondazione). Questo ciclo è chiamato ciclo mestruale.

Le caratteristiche distintive della spermatogenesi e dell'ovogenesi nell'uomo sono presentate nella Tabella 3.

Meiosi - questo è un modo speciale di dividere le cellule eucariotiche, in cui il numero iniziale di cromosomi è dimezzato (dal greco antico "meyon" - meno - e da "meiosi" - riduzione).

La caratteristica principale della meiosi è la coniugazione (accoppiamento) di cromosomi omologhi con la loro successiva divergenza in cellule diverse. Pertanto, nella prima divisione della meiosi, a causa della formazione di bivalenti, i cromosomi non monocromatici, ma bicromatici divergono ai poli della cellula. Di conseguenza, il numero di cromosomi viene dimezzato e le cellule aploidi si formano da una cellula diploide.

Il numero iniziale di cromosomi in una cellula che entra nella meiosi è chiamato diploide (2n). Il numero di cromosomi nelle cellule formate durante la meiosi è chiamato aploide (n).

La meiosi consiste in due divisioni cellulari consecutive, chiamate rispettivamente meiosi I e meiosi II. Nella prima divisione il numero dei cromosomi viene dimezzato, quindi si parla di riduzione. Nella seconda divisione il numero dei cromosomi non cambia; quindi è chiamato equazionale (equalizzante).

L'interfase premeiotica differisce dall'interfase abituale in quanto il processo di replicazione del DNA non raggiunge la fine: circa lo 0,2 ... 0,4% del DNA rimane non raddoppiato. Tuttavia, in generale, si può considerare che in una cellula diploide (2n) il contenuto di DNA è 4c. In presenza di centrioli avviene il loro raddoppio. Pertanto, la cellula ha due diplosomi, ciascuno dei quali contiene una coppia di centrioli.

La prima divisione della meiosi (riduzione o meiosi I)

L'essenza della divisione di riduzione è ridurre della metà il numero di cromosomi: dalla cellula diploide originale si formano due cellule aploidi con due cromosomi cromatidici (ogni cromosoma comprende 2 cromatidi).

Profase I (profase della prima divisione) comprende una serie di fasi.

Leptothena (stadio dei fili sottili). I cromosomi sono visibili al microscopio ottico come una palla di filamenti sottili.

Zygoten (fase di fusione dei fili). Esiste una coniugazione di cromosomi omologhi (dal lat. conjugatio - connessione, accoppiamento, fusione temporanea). I cromosomi omologhi (o omologhi) sono cromosomi accoppiati che sono morfologicamente e geneticamente simili tra loro. Come risultato della coniugazione, si formano i bivalenti. Un bivalente è un complesso relativamente stabile di due cromosomi omologhi. Gli omologhi sono tenuti insieme da complessi proteici sinaptonemali. Il numero di bivalenti è uguale al numero aploide dei cromosomi. Altrimenti i bivalenti sono detti tetradi, poiché ogni bivalente comprende 4 cromatidi.

Pachitene (fase di filamento spesso). I cromosomi si spiralizzano, la loro eterogeneità longitudinale è chiaramente visibile. La replicazione del DNA è completata. L'incrocio è completato: l'incrocio dei cromosomi, a seguito del quale si scambiano sezioni di cromatidi.

Diploten (stadio a doppio filamento). I cromosomi omologhi nei bivalenti si respingono a vicenda. Sono collegati in punti separati, chiamati chiasmi (dalle antiche lettere greche χ - "chi").

Diacinesi (stadio di divergenza dei bivalenti). I chiasmi si spostano nelle regioni telomeriche dei cromosomi. I bivalenti si trovano alla periferia del nucleo. Al termine della profase I l’involucro nucleare si rompe e i bivalenti vengono rilasciati nel citoplasma.

Metafase I (metafase della prima divisione). Si forma il fuso. I bivalenti si spostano sul piano equatoriale della cellula. Una piastra metafase è formata da bivalenti.

Anafase I (anafase della prima divisione). I cromosomi omologhi che compongono ciascun bivalente si separano e ciascun cromosoma si sposta verso il polo più vicino della cellula. La separazione dei cromosomi in cromatidi non avviene.

Telofase I (telofase della prima divisione). I cromosomi omologhi bicromatici divergono completamente ai poli della cellula. Normalmente, ciascuna cellula figlia riceve un cromosoma omologo da ciascuna coppia di omologhi. Si formano due nuclei aploidi, che contengono la metà dei cromosomi del nucleo della cellula diploide originale. Ogni nucleo aploide contiene un solo corredo cromosomico, cioè ogni cromosoma è rappresentato da un solo omologo. Il contenuto di DNA nelle cellule figlie è 2s.

Nella maggior parte dei casi (ma non sempre) la telofase I è accompagnata dalla citocinesi.

Dopo la prima divisione della meiosi, avviene l'intercinesi, un breve intervallo tra due divisioni meiotiche. L'intercinesi differisce dall'interfase in quanto non si verificano la replicazione del DNA, la duplicazione dei cromosomi e la duplicazione dei centrioli: questi processi si sono verificati nell'interfase premeiotica e, parzialmente, nella profase I.

La seconda divisione della meiosi (equazionale o meiosi II)

Durante la seconda divisione della meiosi non vi è alcuna diminuzione del numero dei cromosomi. L'essenza della divisione equazionale è la formazione di quattro cellule aploidi con cromosomi a singolo cromatide (ogni cromosoma include un cromatide).

Profase II (profase della seconda divisione). Non differisce significativamente dalla profase della mitosi. I cromosomi sono visibili al microscopio ottico come filamenti sottili. In ciascuna delle cellule figlie si forma un fuso di divisione.

Metafase II (metafase della seconda divisione). I cromosomi si trovano nei piani equatoriali delle cellule aploidi indipendentemente l'uno dall'altro. Questi piani equatoriali possono essere paralleli tra loro o reciprocamente perpendicolari.

Anafase II (anafase della seconda divisione). I cromosomi si separano in cromatidi (come nella mitosi). I cromosomi monocromatici risultanti come parte dei gruppi anafase si spostano verso i poli delle cellule.

Telofase II (telofase della seconda divisione). I cromosomi a singolo cromatide si sono completamente spostati verso i poli della cellula, si formano i nuclei. Il contenuto di DNA in ciascuna cellula diventa minimo e ammonta a 1 s.

Pertanto, come risultato dello schema di meiosi descritto, da una cellula diploide si formano quattro cellule aploidi. L'ulteriore destino di queste cellule dipende dall'appartenenza tassonomica degli organismi, dal sesso dell'individuo e da una serie di altri fattori.

tipi di meiosi. Nella meiosi zigotica e delle spore, le cellule aploidi risultanti danno origine a spore (zoospore). Questi tipi di meiosi sono caratteristici degli eucarioti inferiori, dei funghi e delle piante. La meiosi zigote e sporale è strettamente correlata alla sporogenesi. Durante la meiosi dei gameti, le cellule aploidi risultanti formano gameti. Questo tipo di meiosi è caratteristico degli animali. La meiosi gametica è strettamente correlata alla gametogenesi e alla fecondazione. Pertanto, la meiosi è la base citologica della riproduzione sessuale e asessuata (spore).

Il significato biologico della meiosi. Il biologo tedesco August Weissmann (1887) sostenne teoricamente la necessità della meiosi come meccanismo per mantenere un numero costante di cromosomi. Poiché i nuclei delle cellule germinali si fondono durante la fecondazione (e quindi i cromosomi di questi nuclei si uniscono in un nucleo), e poiché il numero di cromosomi nelle cellule somatiche rimane costante, il costante raddoppio del numero di cromosomi durante le fecondazioni successive devono essere contrastati da un processo che porta a una riduzione del loro numero nei gameti esattamente del doppio. Pertanto, il significato biologico della meiosi è mantenere la costanza del numero di cromosomi in presenza del processo sessuale. La meiosi fornisce anche variabilità combinatoria: l'emergere di nuove combinazioni di inclinazioni ereditarie durante l'ulteriore fecondazione.

Meiosi- questo è un modo speciale di dividere le cellule eucariotiche, a seguito del quale si verifica la transizione delle cellule dallo stato diploide a quello aploide. La meiosi consiste in due divisioni consecutive precedute da una singola replicazione del DNA.

Prima divisione meiotica (meiosi 1) chiamato riduzione, poiché è durante questa divisione che il numero dei cromosomi diminuisce della metà: da una cellula diploide (2 N 4C) formano due aploidi (1 N 2C).

Interfase 1 (all'inizio - 2 N 2C, alla fine - 2 N 4C) - sintesi e accumulo di sostanze ed energia necessarie per l'attuazione di entrambe le divisioni, aumento delle dimensioni delle cellule e del numero di organelli, raddoppio dei centrioli, replicazione del DNA, che termina con la profase 1.

Profase 1 (2N 4C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di fili del fuso di fissione, "scomparsa" dei nucleoli, condensazione di cromosomi bicromatici, coniugazione di cromosomi omologhi e crossover. Coniugazione- il processo di convergenza e interlacciamento dei cromosomi omologhi. Viene chiamata una coppia di cromosomi omologhi coniugati bivalente. Attraversando- il processo di scambio di regioni omologhe tra cromosomi omologhi.

La profase 1 è divisa in fasi:

• leptotene(completamento della replicazione del DNA),
• zigotene(coniugazione di cromosomi omologhi, formazione di bivalenti),
• pachitene(crossing over, ricombinazione di geni),
• diplotene(rilevamento di chiasmi, 1 blocco di ovogenesi umana),
• diacinesia(terminalizzazione del chiasma).

1 - leptotene; 2 - zigotene; 3 - pachitene; 4 - diplotene; 5 - diacinesi; 6 - metafase 1; 7 - anafase 1; 8 - telofase 1; 9 - profase 2; 10 - metafase 2; 11 - anafase 2; 12 - telofase 2.

Metafase 1 (2N 4C) - allineamento dei bivalenti nel piano equatoriale della cellula, attacco dei fili del fuso di fissione ad un'estremità ai centrioli, l'altra - ai centromeri dei cromosomi.

Anafase 1 (2N 4C) - divergenza casuale indipendente dei cromosomi bicromatidi ai poli opposti della cellula (da ciascuna coppia di cromosomi omologhi, un cromosoma si sposta su un polo, l'altro sull'altro), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 1 (1N 2C in ogni cellula) - la formazione di membrane nucleari attorno a gruppi di cromosomi a due cromatidi, la divisione del citoplasma. In molte piante, una cellula dall'anafase 1 passa immediatamente alla profase 2.

Seconda divisione meiotica (meiosi 2) chiamato equazionale.

Interfase 2 , O intercinesi (1n 2c), è una breve pausa tra la prima e la seconda divisione meiotica durante la quale non avviene la replicazione del DNA. caratteristico delle cellule animali.

Profase 2 (1N 2C) - smantellamento delle membrane nucleari, divergenza dei centrioli verso diversi poli della cellula, formazione di filamenti del fuso di fissione.

Metafase 2 (1N 2C) - allineamento dei cromosomi bicromatici nel piano equatoriale della cellula (piastra metafase), attacco delle fibre del fuso con un'estremità ai centrioli, l'altra - ai centromeri dei cromosomi; 2 blocco dell'ovogenesi nell'uomo.

Anafase 2 (2N 2Con) - la divisione dei cromosomi bicromatici in cromatidi e la divergenza di questi cromatidi fratelli verso i poli opposti della cellula (in questo caso i cromatidi diventano cromosomi monocromatici indipendenti), ricombinazione dei cromosomi.

Telofase 2 (1N 1C in ogni cellula) - decondensazione dei cromosomi, formazione di membrane nucleari attorno a ciascun gruppo di cromosomi, disintegrazione dei fili del fuso di fissione, comparsa del nucleolo, divisione del citoplasma (citotomia) con formazione di quattro cellule aploidi come un risultato.

Il significato biologico della meiosi . La meiosi è l'evento centrale della gametogenesi negli animali e della sporogenesi nelle piante. Essendo la base della variabilità combinatoria, la meiosi garantisce la diversità genetica dei gameti.

La seconda divisione della meiosi secondo il meccanismo è una tipica mitosi. Succede rapidamente:

Profase II in tutti gli organismi è breve.

Se hanno avuto luogo la telofase I e l'interfase II, i nucleoli e le membrane nucleari vengono distrutti e i cromatidi si accorciano e si ispessiscono. I centrioli, se presenti, si spostano ai poli opposti della cellula. In tutti i casi, nuove fibre del fuso compaiono entro la fine della profase II. Si trovano ad angolo retto rispetto al fuso meiotico I.

Metafase II. Come nella mitosi, i cromosomi si allineano individualmente all'equatore del fuso.

Anafase II. Simile alla mitotica: i centromeri si dividono (distruzione delle coesine) e le fibre del fuso separano i cromatidi verso i poli opposti.

Telofase II. Avviene allo stesso modo della telofase della mitosi, con l'unica differenza che si formano quattro cellule figlie aploidi. I cromosomi si rilassano, si allungano e diventano difficilmente distinguibili. I fili del fuso scompaiono. Attorno a ciascun nucleo si forma nuovamente una membrana nucleare, ma il nucleo ora contiene la metà del numero di cromosomi della cellula madre originale. La successiva citocinesi produce quattro cellule figlie da una singola cellula madre.

Risultati preliminari:

Durante la meiosi, come risultato di due successive divisioni cellulari successive ad un ciclo di replicazione del DNA, da una cellula diploide si formano quattro cellule aploidi.

La meiosi è dominata dalla profase I, che può occupare il 90% del tempo. Durante questo periodo, ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli ravvicinati.

L'incrocio (crossover) tra cromosomi avviene nello stadio di pachitene nella profase I, con una stretta coniugazione di ciascuna coppia di cromosomi omologhi, che porta alla formazione di chiasmi che preservano l'unità dei bivalenti fino all'anafase I.

Come risultato della prima divisione della meiosi, ciascuna cellula figlia riceve un cromosoma da ciascuna coppia di omologhi, che in quel momento sono costituiti da cromatidi fratelli collegati.

Quindi, senza replicazione del DNA, procede rapidamente una seconda divisione, in cui ciascun cromatide fratello entra in una cellula aploide separata.

Confronto tra mitosi e meiosi I(la meiosi II è quasi identica alla mitosi)

Palcoscenico	Mitosi	Meiosi I
Profase	I cromosomi omologhi vengono isolati. I chiasmi non si formano. Il crossover non si verifica	I cromosomi omologhi sono coniugati. Si formano i chiasmi. Avviene il crossover
metafase	I cromosomi, formati da due cromatidi ciascuno, si trovano all'equatore del fuso	I bivalenti formati da coppie di cromosomi omologhi si trovano sull'equatore del fuso
Anafase	I centromeri sono divisi. I cromatidi si separano. I cromatidi divergenti sono identici	I centromeri non si dividono. Interi cromosomi segregano (due cromatidi ciascuno) I cromosomi segregati e i loro cromatidi potrebbero non essere identici a causa dell'incrocio
Telofase	La ploidia delle cellule figlie è uguale alla ploidia delle cellule madri. Nei diploidi, le cellule figlie contengono entrambi i cromosomi omologhi.	La ploidia delle cellule figlie è la metà di quella delle cellule madri. Le cellule figlie contengono solo uno per ciascuna coppia di cromosomi omologhi
Dove e quando succede	Nelle cellule aploidi, diploidi e poliploidi Con la formazione di cellule somatiche Con la formazione di spore in alcuni funghi e piante inferiori. Durante la formazione dei gameti nelle piante superiori	Solo nelle cellule diploidi e poliploidi In qualche fase del ciclo vitale degli organismi con riproduzione sessuale, ad esempio durante la gametogenesi nella maggior parte degli animali e durante la sporogenesi nelle piante superiori.

Meiosi Significato:

1. Riproduzione sessuale. La meiosi si verifica in tutti gli organismi che si riproducono sessualmente. Durante la fecondazione i nuclei dei due gameti si fondono. Ogni gamete contiene un insieme aploide (n) di cromosomi. Come risultato della fusione dei gameti, si forma uno zigote contenente un set di cromosomi diploidi (2n). In assenza di meiosi, la fusione dei gameti raddoppierebbe il numero di cromosomi in ogni generazione successiva risultante dalla riproduzione sessuale. In tutti gli organismi con riproduzione sessuata, ciò non avviene a causa dell'esistenza di una speciale divisione cellulare, in cui il numero di cromosomi diploide (2n) è ridotto ad aploide (n).

2. Variabilità genetica. La meiosi crea anche l'opportunità per l'emergere di nuove combinazioni di geni nei gameti, che portano a cambiamenti genetici nella prole risultanti dalla fusione dei gameti. Nel processo di meiosi, ciò si ottiene in due modi: la distribuzione indipendente dei cromosomi durante la prima divisione meiotica e l'incrocio.

A) Distribuzione indipendente dei cromosomi.

Distribuzione indipendente significa che nell'anafase I i cromosomi che compongono un dato bivalente sono distribuiti indipendentemente dai cromosomi di altri bivalenti. Questo processo è meglio spiegato nel diagramma a destra (le strisce bianche e nere corrispondono ai cromosomi materni e paterni).

Nella metafase I i bivalenti si trovano casualmente sull’equatore del fuso. Il diagramma mostra una situazione semplice in cui sono coinvolti solo due bivalenti, e quindi la disposizione è possibile solo in due modi (in uno i cromosomi bianchi sono orientati in una direzione, nell'altro in direzioni diverse). Maggiore è il numero di bivalenti, maggiore è il numero di combinazioni possibili e, di conseguenza, maggiore è la variabilità. Il numero di varianti delle cellule aploidi risultanti è 2 x . La distribuzione indipendente è alla base di una delle leggi della genetica classica: la seconda legge di Mendel.

B) Incrocio.

Come risultato della formazione di chiasmi tra cromatidi di cromosomi omologhi nella profase I, si verifica l'incrocio che porta alla formazione di nuove combinazioni di geni nei cromosomi dei gameti.

Questo è mostrato nel diagramma crossover.

Quindi, brevemente sulla cosa principale:

Mitosi- questa è una tale divisione del nucleo cellulare, in cui si formano due nuclei figli, contenenti serie di cromosomi identici a quelli della cellula madre. Di solito, subito dopo la divisione del nucleo, l'intera cellula si divide con la formazione di due cellule figlie. La mitosi seguita dalla divisione cellulare porta ad un aumento del numero di cellule, garantendo i processi di crescita, rigenerazione e sostituzione cellulare negli eucarioti. Negli eucarioti unicellulari, la mitosi funge da meccanismo per la riproduzione asessuata, portando ad un aumento delle dimensioni della popolazione.

Meiosiè il processo di divisione del nucleo cellulare con la formazione di nuclei figli, ciascuno dei quali contiene la metà dei cromosomi del nucleo originale. La meiosi è anche chiamata divisione di riduzione, poiché il numero di cromosomi nella cellula diminuisce da diploide (2n) ad aploide (n). L'importanza della meiosi sta nel fatto che nelle specie con riproduzione sessuale garantisce la conservazione di un numero costante di cromosomi in un numero di generazioni. La meiosi avviene durante la formazione dei gameti negli animali e delle spore nelle piante. Come risultato della fusione dei gameti aploidi durante la fecondazione, il numero diploide dei cromosomi viene ripristinato.

Altre varianti delle divisioni cellulari.

divisione delle cellule procariotiche.

Considerando i meccanismi della mitosi e della meiosi come i principali meccanismi delle divisioni cellulari, non dovremmo dimenticare che sono possibili solo nei rappresentanti dell'Impero eucariotico, altrimenti il ​​vasto impero procariotico rimarrà fuori dalla nostra attenzione.

L'assenza di un nucleo ben formato e di organelli tubolari (e quindi del fuso di fissione) rende ovvio che i meccanismi di divisione procariotica devono essere fondamentalmente diversi da quelli eucariotici.

Nelle cellule procariotiche, una molecola circolare di DNA è attaccata al plasmalemma nella regione di uno dei mesosomi (le pieghe della membrana plasmatica). È collegato al sito in cui inizia la replica bidirezionale (chiamato origine della replicazione del DNA). Immediatamente dopo l'inizio della replicazione, inizia la crescita attiva del plasmalemma e l'incorporazione di un nuovo materiale di membrana avviene in uno spazio limitato della membrana plasmatica, tra i punti di attacco di due molecole di DNA parzialmente replicate.

Man mano che la membrana cresce, le molecole di DNA replicate si allontanano gradualmente l'una dall'altra, il mesosoma si approfondisce e, di fronte ad esso, viene deposto un altro mesosoma. Quando le molecole di DNA replicate finalmente si allontanano l'una dall'altra, i mesosomi si uniscono e la cellula madre si divide in due cellule figlie.

Non esiste riproduzione sessuale nei procarioti, quindi non esistono varianti di divisione con riduzione della ploidia, e tutta la varietà dei metodi di divisione è ridotta alle caratteristiche della citocinesi:

Con uguale divisione, la citocinesi è uniforme e le cellule figlie risultanti hanno dimensioni simili; questa è la modalità di citocinesi più comune nei procarioti;

Quando gemma, una delle cellule eredita b O la maggior parte del citoplasma della cellula madre, e la seconda sembra un piccolo rene sulla superficie di uno grande (fino a quando non si separa). Tale citocinesi ha dato il nome all'intera famiglia dei procarioti - batteri in erba, sebbene non solo siano in grado di germogliare.

Varianti speciali della divisione cellulare eucariotica.