Митоз мейоз гаметогенз

Три типа клеточного деления

Существует три типа клеточного деления: деление прокариотических клеток, деление ядра эукариотических клеток через митоз и мейоз, а также амитоз.

Деление прокариотических клеток

Прокариотические клетки делятся надвое. Сначала клетка удлиняется, после чего образуется поперечная перегородка, и дочерние клетки расходятся.

Амитоз

Амитоз, или прямое деление, это деление интерфазного ядра без образования веретена деления. Этот способ деления встречается у одноклеточных организмов, таких как бактерии. В результате процесса образуется две идентичные молекулы ДНК, каждая из которых прикреплена к клеточной мембране. Это самый экономичный способ деления для клеток.

Подготовка к делению

Эукариотические клетки начинают подготовку к делению в интерфазе, когда происходит синтез белка и удваиваются все важные структуры клетки. В процессе синтеза ДНК образуется удвоенная хромосома состоящая из двух половинок. После подготовки начинается процесс деления через митоз или мейоз.

Митоз и мейоз

Митоз – деление ядра эукариотической клетки, происходит без изменения числа хромосом, в то время как мейоз приводит к уменьшению числа хромосом вдвое в дочерних клетках. Мейоз используется для образования гамет.

Деление тела клетки

В процессе цитокинеза происходит разделение цитоплазмы и органелл между новыми и старыми клетками.

Связь между хроматином, хромосомами и ДНК

ДНК в комплексе с белками образует хроматин, который присутствует в клетке в интерфазу – в моменты активного роста и синтеза веществ. Для того чтобы точнее и легче разделить наследственный материал во время деления, генетический материал (ДНК в комплексе с белками) принимает наиболее компактную форму – хромосома.

Что расположено на концах плеч хромосом и какова их функция?
Теломеры – незначащие части хромосом, они укорачиваются при каждом делении и защищают генетический материал от повреждений.

Цикл клеточного деления

1. G1 – Пресинтетический
2. S- фаза – Постсинтетический
3. G2 – Активный рост клетки
4. Для деления:
   • Удвоение центриолей
   • Удвоение ДНК
   • 2n2c
   • Хромосомы становятся двухроматидными
   • Активный синтез РНК и структурных белков
   • Синтетический период
   • Накопление энергии и ферментов

Митоз

1. Профаза
2. Метафаза
3. Анафаза
4. Телофаза
   • Делофаза:
     • Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом
     • Ядрышки и ядро разрушаются
     • Восстановление ядрышек и ядра
     • Центриоли расходятся к полюсам
     • Хроматиды расходятся к полюсам клетки
     • Делают фото хромосом
     • Образуется веретено деления
     • 4n4с
     • 2n2c
     • Хромосомы расположены беспорядочно
     • Разрушение веретена деления
     • Нити сокращаются
     • Хромосомы расположены по экватору клетки
     • Клетка становится диполярной
     • Центромеры хромосом разъединяются
     • Цитокинез
     • Деспирализация хромосом

Мейоз

1. Первое деление
2. Второе деление
   • Первое деление:
     • По экватору выстраиваются биваленты
     • В анафазу расходятся хроматиды
     • Клетки в профазу гаплоидные
     • Эквационное деление
   • Второе деление:
     • Клетки в профазу диплоидные
     • Редукционное деление
     • По экватору выстраиваются хромосомы
     • Кроссинговер
     • В анафазу расходятся гомологичные хромосомы
     • Конъюгация
     • Образование четырёх гаплоидных ядер
     • Присоединение к хромосоме нитей от обоих полюсов клетки

Кроссинговер и его значение

Кроссинговер – перекрест гомологичных хромосом в мейозе, который приводит к нарушению сцепленного наследования, повышению разнообразия гамет и, как следствие, генетическому разнообразию потомства. Это обеспечивает эффективность действия естественного отбора и возникновение большего разнообразия приспособлений к условиям окружающей среды.

Хромосомы при митозе

Установите последовательность процессов, происходящих с хромосомами при митотическом делении ядра клетки, начиная с интерфазы:

Узнавание хромосом в анафазу митоза

Сколько овоцитов и полярных телец образуется в результате овогенеза из одной диплоидной первичной половой клетки?

Предотвращение мутаций

Рассчитайте механизмы предотвращения мутаций.

Исследование хромосом: важность и цели

Кариотип представляет собой совокупность всех хромосом в клетке конкретного биологического вида. При изучении кариотипа оценивают основные признаки хромосом – их количество, размер, форму и строение.

Структура кариотипа человека

В норме кариотип человека состоит из 46 хромосом, то есть 23 пар, одна из которых половая и 22 пары аутосом. У мужчин присутствует X и Y половые хромосомы, у женщин две X хромосомы.

Роль кариотипа в генетике и медицине

Исследование кариотипа проводят при подозрении на генетические патологии, связанные с изменением количества и качества хромосом. Это может быть важно при синдроме Дауна, а также у детей с отклонениями в физическом и умственном развитии.

Причины для проведения исследования хромосом:

• Подозрение на генетические заболевания
• Уточнение диагноза при сомнительных показателях
• Предпосылки для проведения генетического консультирования
• Изучение наследственной предрасположенности к заболеваниям

Заключение

Исследование кариотипа является важным методом диагностики и оценки генетического материала. Проведение таких исследований позволяет выявить наличие или отсутствие изменений в хромосомах, что может быть ключевым для определения стратегии лечения и профилактики генетических заболеваний.

Каждый житель может обратиться в медицинские лаборатории, которые предоставляют услуги по кариотипированию клеток. Обычно такие лаборатории находятся в государственных или частных клиниках, центрах генетики и репродукции. Необходимо предварительно записаться на процедуру и уточнить все детали у администратора.

Также существуют специализированные генетические центры, где проводится более глубокое изучение генома и предплодное диагностирование. Врачи-генетики помогут проконсультировать вас и дать рекомендации по дальнейшим действиям в зависимости от результатов исследования.

Не забывайте, что кариотипирование является важным этапом в планировании беременности и выявлении возможных генетических нарушений у будущего ребенка. В случае каких-либо вопросов или необходимости получения дополнительной информации, обращайтесь к квалифицированным специалистам.

Для проведения кариотипирования обращайтесь в лабораторию ДЦЛИ в Москве. С помощью новейшего оборудования наши высококвалифицированные специалисты проведут качественное исследование и достаточно быстро выдадут заключение. Любые вопросы, касающиеся лабораторной диагностики, Вы можете задать, позвонив по номеру телефона, или уточнить на нашем сайте https://pmu.dcli.ru/.

Размноже́ние, репроду́кция, воспроизво́дство — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Способы размножения подразделяются на два основных типа: бесполое и половое.

Спаривание виноградных улиток

Бесполое размножение — тип размножения, при котором следующее поколение развивается из соматических клеток без участия репродуктивных клеток — гамет.

Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов (бактерии, сине-зелёные водоросли, хлореллы, амёбы, инфузории). Этот способ имеет несколько преимуществ перед половым способом: для проведения требуется меньше энергии и времени, а также нет необходимости в поиске полового партнёра, что позволяет обеспечить высокие темпы размножения. Вместе с тем появившиеся в результате мутации вредные изменения тоже закрепляются на длительный период времени. Кроме того, в неблагоприятных, меняющихся условиях среды практически все особи погибнут, так как в среднем они практически идентичны одной родительской особи. Способность вида к бесполому размножению не исключает способности к половому процессу, но тогда эти события разнесены во времени.

Наиболее распространённый способ размножения одноклеточных организмов — деление на две части, с образованием двух отдельных особей.

Среди многоклеточных организмов способностью к бесполому размножению обладают практически все растения и грибы — исключением является, например, вельвичия. Бесполое размножение этих организмов происходит вегетативным способом или спорами.

Среди животных способность к бесполому размножению чаще встречается у низших форм, но отсутствует у более развитых. Единственный способ бесполого размножения у животных — вегетативный.

Широко распространено ошибочное мнение, что особи, образовавшиеся в результате бесполого размножения, всегда генетически идентичны родительскому организму (если не брать в расчёт мутации). Наиболее яркий контрпример — размножение спорами у растений, так как при спорообразовании происходит редукционное деление клеток, в результате чего в спорах содержится лишь половина генетической информации, имеющейся в клетках спорофита (см. Жизненный цикл растений).

Деление свойственно прежде всего одноклеточным организмам. Как правило, оно осуществляется путём простого деления клетки надвое. У некоторых простейших (например, фораминифер) происходит деление на большее число клеток. Во всех случаях образующиеся клетки полностью идентичны исходной. Крайняя простота этого способа размножения, связанная с относительной простотой организации одноклеточных организмов, позволяет размножаться очень быстро. Так, в благоприятных условиях количество бактерий может удваиваться каждые 30—60 минут. Размножающийся бесполым путём организм способен бесконечно воспроизводить себя, пока не произойдёт спонтанное изменение генетического материала — мутация. Если эта мутация благоприятна, она сохранится в потомстве мутировавшей клетки, которое будет представлять собой новый клеточный клон. В однополом размножении участвует один родительский организм, который способен образовать множество идентичных ему организмов.

Амито́з, или прямо́е деле́ние кле́тки (от др.-греч. — приставка со значением отсутствия и — «нить») — деление клеток простым разделением ядра надвое.

При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причём без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл. При повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки.

Это понятие ещё фигурировало в некоторых учебниках до 1980-х гг. В настоящее время считается, что все явления, относимые к амитозу — результат неверной интерпретации недостаточно качественно приготовленных микроскопических препаратов, или интерпретации как деления клетки явлений, сопровождающих разрушение клеток или иные патологические процессы. В то же время некоторые варианты деления ядер эукариот нельзя назвать митозом или мейозом. Таково, например, деление макронуклеусов многих инфузорий, где без образования веретена происходит сегрегация коротких фрагментов хромосом.

Мейо́з (от др.-греч. — «уменьшение») или редукционное деление клетки — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с гаметогенезом — образованием специализированных половых клеток, или гамет, из недифференцированных стволовых.

С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках). Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счёте, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет. Определённые ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные перестройки (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).

Нередко бесполому размножению бактерий предшествует образование спор. Бактериальные споры — это покоящиеся клетки со сниженным метаболизмом, окружённые многослойной оболочкой, устойчивые к высыханию и другим неблагоприятным условиям, вызывающим гибель обычных клеток. Спорообразование служит как для переживания таких условий, так и для расселения бактерий: попав в подходящую среду, спора прорастает, превращаясь в вегетативную (делящуюся) клетку.

Бесполое размножение с помощью одноклеточных спор свойственно и различным грибам и водорослям. Споры во многих случаях образуются путём митоза (митоспоры), причём иногда (особенно у грибов) в огромных количествах; при прорастании они воспроизводят материнский организм. Некоторые грибы, например злостный вредитель растений фитофтора, образуют подвижные, снабжённые жгутиками споры, называемые зооспорами или бродяжками. Проплавав в капельках влаги некоторое время, такая бродяжка «успокаивается», теряет жгутики, покрывается плотной оболочкой и затем, в благоприятных условиях, прорастает.

Вегетати́вное размноже́ние — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. У водорослей и грибов происходит путём отделения неспециализированных участков таллома или посредством образования специализированных участков (выводковые почки водоросли сфацелярии и др.).

У высших растений происходит либо как распадение материнской особи на две и более дочерние особи (например, при отмирании ползучих побегов или корневищ, отделении корневых отпрысков), либо как отделение от материнской особи зачатков дочерних (например, клубни, луковицы, выводковые почки).

В основе вегетативного размножения лежат процессы, сходные с процессами регенерации; как правило, при отсутствии способности к регенерации у данной группы организмов (например, коловратки, нематоды, пиявки) отсутствует и вегетативное размножение, а при наличии развитой регенерационной способности (кольчатые черви, гидроидные, плоские черви, иглокожие) встречается и вегетативное размножение.

Почкование — тип бесполого или вегетативного размножения животных и растений, при котором дочерние особи формируются из выростов тела материнского организма (почек). Почкование характерно для многих грибов, печёночных мхов и животных (простейшие, губки, кишечнополостные, некоторые черви, оболочники, некоторые жгутиковые, гидры, споровики). У ряда животных — почкование не доходит до конца, молодые особи остаются соединёнными с материнским организмом. В ряде случаев это приводит к образованию колоний.

Некоторым видам одноклеточных свойственна такая форма бесполого размножения, как почкование. В этом случае происходит митотическое деление ядра. Одно из образовавшихся ядер перемещается в формирующееся локальное выпячивание материнской клетки, а затем этот фрагмент отпочковывается. Дочерняя клетка существенно меньше материнской, и ей требуется некоторое время для роста и достраивания недостающих структур, после чего она приобретает вид, свойственный зрелому организму. Почкование — вид вегетативного размножения. Почкованием размножаются многие низшие грибы, например дрожжи и даже многоклеточные животные, например пресноводная гидра. При почковании дрожжей на клетке образуется утолщение, постепенно превращающееся в полноценную дочернюю клетку дрожжей. На теле гидры несколько клеток начинают делиться, и постепенно на материнской особи вырастает маленькая гидра, у которой образуются рот со щупальцами и кишечная полость, связанная с кишечной полостью «матери».

Фрагментация (деление тела)

Некоторые организмы могут размножаться делением тела на несколько частей, причём из каждой части вырастает полноценный организм, во всём сходный с родительской особью (плоские и кольчатые черви, иглокожие).

Половое размножение сопряжено с половым процессом (слиянием клеток), а также, в каноническом случае, с фактом существования двух взаимодополняющих половых категорий (организмов мужского пола и организмов женского пола).

При половом размножении происходит образование гамет, или половых клеток. Эти клетки обладают гаплоидным (одинарным) набором хромосом. Животным свойствен двойной набор хромосом в обычных (соматических) клетках, поэтому гаметообразование у животных происходит в процессе мейоза. У многих водорослей и всех высших растений гаметы развиваются в гаметофите, уже обладающим одинарным набором хромосом, и получаются простым митотическим делением.

По сходству-различию возникающих гамет между собой выделяют несколько типов гаметообразования:

При слиянии двух гамет (в случае оогамии обязательно слияние разнотипных гамет) образуется зигота, обладающая теперь диплоидным (двойным) набором хромосом. Из зиготы развивается дочерний организм, клетки которого содержат генетическую информацию от обеих родительских особей.

Животное, имеющее и мужские, и женские гонады, называется гермафродитом (от имени Гермафродита — мифического обоеполого существа). Гермафродитизм широко распространён среди низших животных и в меньшей степени у высших. Аналогичный признак у растений называется однодомностью (в отличие от двудомности) и сопряжён с общей эволюционной продвинутостью вида в меньшей степени, чем у животных.

Партеногенез и апомиксис

Партеногенез — это особый вид полового размножения, при котором новый организм развивается из неоплодотворённой яйцеклетки, таким образом, обмена генетической информацией не происходит, как и при бесполом размножении. Аналогичный процесс у растений называется апомиксис.

Прогенез — это гаметогенез на личиночной стадии. Он подразделяется на:

Зонтиковидные спорофиты на слоевищном гаметофите маршанции из отдела Печёночные мхи

У многих водорослей, у всех высших растений, у части простейших и кишечнополостных в жизненном цикле происходит чередование поколений, размножающихся соответственно половым и бесполым путём — метагенезис. У некоторых червей и насекомых наблюдается гетерогония — чередование разных половых поколений, например, чередование раздельнополых поколений с гермафродитными, или с размножающимися партеногенетически.

Чередование поколений у растений

Гаметофит развивается из споры, имеет одинарный набор хромосом и имеет органы полового размножения — гаметангии. У разногаметных организмов мужские гаметангии, то есть производящие мужские гаметы, называются антеридиями, а женские — архегониями. Так как гаметофит, как и производимые им гаметы, имеет одинарный набор хромосом, то гаметы образуются простым митотическим делением.

При слиянии гамет образуется зигота, из которой развивается спорофит. Спорофит имеет двойной набор хромосом и несёт органы бесполого размножения — спорангии. У разноспоровых организмов из микроспор развиваются мужские гаметофиты, несущие исключительно антеридии, а из мегаспор — женские. Микроспоры развиваются в микроспорангиях, мегаспоры — в мегаспорангиях. При спорообразовании происходит мейотическая редукция генома, и в спорах восстанавливается одинарный набор хромосом, свойственный гаметофиту.

Эволюция размножения шла, как правило, в направлении от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, от участия всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве.

Темп размножения, численность потомства, частота смены поколений наряду с другими факторами определяют скорость приспособления вида к условиям среды. Например, высокие темпы размножения и частая смена поколений позволяют насекомым в короткий срок вырабатывать устойчивость к ядохимикатам. В эволюции позвоночных — от рыб до теплокровных — наблюдается тенденция к уменьшению численности потомства и увеличению его выживаемости.