Информация

11.2: Половое размножение - Биология

11.2: Половое размножение - Биология



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

11.2: Половое размножение

Краткое содержание главы

Половое размножение требует, чтобы диплоидные организмы производили гаплоидные клетки, которые могут сливаться во время оплодотворения с образованием диплоидного потомства. Как и в случае митоза, репликация ДНК происходит до мейоза во время S-фазы клеточного цикла. Мейоз - это серия событий, которые организуют и разделяют хромосомы и хроматиды на дочерние клетки. В интерфазах мейоза каждая хромосома дублируется. В мейозе происходит два раунда деления ядра, в результате чего образуются четыре ядра и обычно четыре дочерние клетки, каждая из которых имеет половину хромосом по сравнению с родительской клеткой. Первый разделяет гомологи, а второй, подобно митозу, разделяет хроматиды на отдельные хромосомы. Во время мейоза вносятся изменения в дочерние ядра из-за кроссовера в профазе I и случайного выравнивания тетрад в метафазе I. Клетки, которые продуцируются мейозом, генетически уникальны.

Мейоз и митоз имеют сходство, но имеют разные результаты. Митотические деления - это единичные ядерные деления, которые производят дочерние ядра, которые генетически идентичны и имеют такое же количество хромосомных наборов, что и исходная клетка. Мейотические деления включают два деления ядра, которые производят четыре дочерних ядра, которые генетически различны и имеют один набор хромосом вместо двух наборов хромосом в родительской клетке. Основные различия между процессами возникают в первом делении мейоза, при котором гомологичные хромосомы спарены и обмениваются несестринскими сегментами хроматид. Гомологичные хромосомы разделяются на разные ядра во время мейоза I, вызывая снижение уровня плоидности в первом делении. Второе деление мейоза больше похоже на митотическое деление, за исключением того, что дочерние клетки не содержат идентичных геномов из-за кроссовера.

11.2 Половое размножение

Практически все эукариоты размножаются половым путем. Изменения, внесенные мейозом в репродуктивные клетки, по-видимому, являются одним из преимуществ полового размножения, которое сделало его таким успешным. Мейоз и оплодотворение чередуются в циклах половой жизни. В процессе мейоза образуются уникальные репродуктивные клетки, называемые гаметами, которые имеют половину хромосом по сравнению с родительской клеткой. Оплодотворение - слияние гаплоидных гамет двух особей - восстанавливает диплоидное состояние. Таким образом, организмы, размножающиеся половым путем, чередуются между гаплоидной и диплоидной стадиями. Однако способы производства репродуктивных клеток и время между мейозом и оплодотворением сильно различаются. Существует три основных категории жизненных циклов: диплоидно-доминантный, демонстрируемый большинством животных, гаплоид-доминантный, демонстрируемый всеми грибами и некоторыми водорослями, и чередование поколений, демонстрируемое растениями и некоторыми водорослями.


Половое размножение у цветущих растений Примечания к классу 12 предлагают учащимся простой способ изучить или отредактировать главу, поскольку она подготовлена ​​нашей группой квалифицированных учителей строго в соответствии с программой NCERT. Это не только снижает давление на студентов, но и предлагает им простой способ изучить или пересмотреть главу. CBSE, класс 12, биология, глава 2, Половое размножение у цветущих растений. Заметки подпитывают вашу подготовку к экзамену и повышают вашу уверенность в себе, что поможет вам набрать максимальные баллы на экзамене.

Дайте определение половому размножению у цветковых растений.

События, которые происходят перед оплодотворением, называются событиями перед оплодотворением. Следующие события произойдут до фактического оплодотворения растения: Гаметогенез - Развитие мужских и женских репродуктивных структур. Формирование мужских и женских гамет. Перенос гамет - объединение мужской и женской гамет. Опыление растений происходит для облегчения переноса гамет.

Узнайте больше об этом в Примечаниях к классу 12 «Половое размножение цветковых растений» pdf.


11.2: Половое размножение - Биология

Способность к воспроизводству «натурой» - основная характеристика всего живого. «Натуральный» означает, что потомство организма очень похоже на своего родителя или родителей. Бегемоты рождают телят бегемотов, деревья Джошуа дают саженцы дерева Джошуа, а фламинго откладывают яйца, из которых вылупляются птенцы фламинго. «Натуральный» может означать то же самое. Многие одноклеточные организмы, такие как дрожжи, и несколько многоклеточных организмов, например губки, могут производить генетически идентичные клоны самих себя посредством деления клеток. Однако многие одноклеточные и большинство многоклеточных организмов регулярно размножаются, используя метод, требующий наличия двух родителей. Половое размножение происходит за счет производства каждым родителем гаплоидной клетки (содержащей половину необходимого потомству генетического материала) и слияния этих двух гаплоидных клеток с образованием единой уникальной диплоидной клетки с полным набором генетической информации. У большинства растений и животных через несколько раундов деления митотических клеток эта диплоидная клетка разовьется во взрослый организм. Гаплоидные клетки, необходимые для полового размножения, образуются в результате деления клеток, называемого мейозом. Половое размножение, особенно мейоз и оплодотворение, вносит изменения в потомство. Вариации - важная составляющая эволюционного успеха вида. Подавляющее большинство эукариотических организмов для воспроизводства используют ту или иную форму мейоза и оплодотворения.

Не все эукариоты, размножающиеся половым путем, размножаются исключительно половым путем. Например, азиатский вид термитов, Reticulitermes speratus, могут размножаться половым или бесполым путем. В молодой колонии одна пара термитов - король и королева - производят потомство рабочих половым путем путем объединения гаплоидных клеток. Однако через несколько лет, когда королева начинает стареть, она производит потомство бесполым путем в процессе, называемом партеногенезом. Эти потомки, которым суждено стать новыми царицами, не оплодотворяются королем. Это генетические клоны королевы. Более подробную информацию о партеногенезе у этих термитов можно найти в этой статье.

  • Вы здесь: & # 160
  • Дом
  • Учебники для кафедры биологии Андовера
  • Openstax Biology for AP Courses (учебник по последовательности Bio58x)
  • Bio581
  • Глава 11 Мейоз и половое размножение
  • 11 Мейоз и половое размножение

Этот текст основан на материалах Openstax Biology for AP Courses, ведущих авторов Julianne Zedalis, The Bishop's School in La Jolla, CA, John Eggebrecht, авторов Корнельского университета, Яэль Ависсар, Колледж Род-Айленда, Jung Choi, Технологический институт Джорджии, Jean DeSaix , Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, Владимир Юруковский, Общественный колледж округа Саффолк, Конни Рай, Общественный колледж Восточного Миссисипи, Роберт Уайз, Университет Висконсина, Ошкош

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License, без дополнительных ограничений.


11.2: Половое размножение - Биология

  • Вы здесь: & # 160
  • Дом
  • Учебники для кафедры биологии Андовера
  • Openstax Biology for AP Courses (учебник по последовательности Bio58x)
  • Bio581
  • Глава 11 Мейоз и половое размножение
  • 11 Мейоз и половое размножение

Этот текст основан на материалах Openstax Biology for AP Courses, ведущих авторов Julianne Zedalis, The Bishop's School in La Jolla, CA, John Eggebrecht, авторов Корнельского университета, Яэль Ависсар, Колледж Род-Айленда, Jung Choi, Технологический институт Джорджии, Jean DeSaix , Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, Владимир Юруковский, Общественный колледж округа Саффолк, Конни Рай, Общественный колледж Восточного Миссисипи, Роберт Уайз, Университет Висконсина, Ошкош

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License, без дополнительных ограничений.


СОДЕРЖАНИЕ

Первые ископаемые свидетельства полового размножения у эукариот относятся к стенианскому периоду, примерно от 1 до 1,2 миллиарда лет назад. [10]

Биологи, изучающие эволюцию, предлагают несколько объяснений развития полового размножения и его поддержания. Эти причины включают снижение вероятности накопления вредных мутаций, увеличение скорости адаптации к изменяющимся условиям [11], борьбу с конкуренцией, репарацию ДНК и маскировку вредных мутаций. [12] [13] [14] Все эти идеи о том, почему было поддержано половое размножение, в целом поддерживаются, но в конечном итоге размер популяции определяет, является ли половое размножение полностью полезным. Представляется, что более крупные группы населения быстрее реагируют на некоторые выгоды, получаемые от полового размножения, чем группы меньшего размера. [15]

Поддержание полового размножения объясняется теориями, работающими на нескольких уровнях отбора, хотя некоторые из этих моделей остаются спорными. [ нужна цитата ] Однако новые модели, представленные в последние годы, предполагают основное преимущество полового размножения у медленно воспроизводящихся сложных организмов.

Половое размножение позволяет этим видам проявлять характеристики, зависящие от конкретной среды, в которой они обитают, и конкретных стратегий выживания, которые они используют. [16]

Чтобы размножаться половым путем, и самцам, и самкам нужно найти себе пару. Обычно у животных выбор партнера делают самки, в то время как самцы соревнуются за право выбора. Это может привести к тому, что организмы будут прилагать чрезмерные усилия для воспроизводства, например, сражаться и показывать, или производить экстремальные черты, вызванные положительной обратной связью, известной как бегство от рыбака. Таким образом, половое размножение как форма естественного отбора влияет на эволюцию. Половой диморфизм - это то, где основные фенотипические черты различаются у мужчин и женщин одного и того же вида. Диморфизм обнаруживается как в половых органах, так и во вторичных половых признаках, размере тела, физической силе и морфологии, биологическом орнаменте, поведении и других телесных характеристиках. Однако половой отбор подразумевается только в течение длительного периода времени, что приводит к половому диморфизму. [17]


13.1. Бесполое размножение

Бесполое размножение

Хотя почти все многоклеточные организмы имеют половое размножение, некоторые растения и животные также участвуют в бесполом размножении, производя идентичные копии своего родителя, обычно матери. Существует несколько видов бесполого размножения, мы рассмотрим два из них, вегетативное размножение а также партеногенез.

Рисунок 13.2. Каланхоэ, иногда называемое матерью тысячи, с ростками, которые со временем опадают и разрастаются самостоятельно.

Во время вегетативного размножения растения развивают миниатюрные версии самих себя, обычно на специализированных листьях. На приведенном выше листе каланхоэ есть несколько ростков, которые развиваются бесполым путем. Обратите внимание, что ростки есть только на одном листе растения. Когда они станут достаточно большими, эти ростки отпадут и продолжат расти независимо от родительского растения.

У других растений, таких как тюльпан, луковицы разовьются бесполым путем вегетативного размножения. Многие травы и некоторые виды деревьев также размножаются бесполым путем, часто через корни. Знаменитая пандо, клональная колония дрожащих осин в штате Юта, выросла с одного мужского дерева до 47000 за счет бесполого размножения корнями. Возраст этой системы деревьев составляет 80 000 лет, и она является одним из старейших известных живых организмов.

Партеногенез это еще один способ бесполого размножения организмов, обычно через неоплодотворенное яйцо, поэтому только самки могут размножаться бесполым путем. Растения, беспозвоночные, включая насекомых, часто подвергаются партеногенезу, а некоторые виды ящериц воспроизводятся партеногенезом. Существует ряд различных методов, с помощью которых яйцо становится диплоидным и стимулируется к развитию, в зависимости от вида. У некоторых организмов гаплоидные яйца сливаются, чтобы стать диплоидными, у других происходит удвоение хромосом без цитоплазматического деления до или после мейоза. Независимо от метода, все организмы, образующиеся в результате партеногенеза, являются идентичными клонами своей матери, как и тля, рожденная из неоплодотворенного яйца на рис. 13.3.

Рисунок 13.3. Самка тли, рождающая клон, полученный из неоплодотворенного яйца партеногенезом.

Бесполое размножение встречается реже, чем половое размножение у цветковых растений и редко у позвоночных, что делает половое размножение гораздо более распространенным среди этих организмов. Тем не менее, половое размножение часто является очень рискованным делом для вовлеченных лиц, поскольку требует больших затрат энергии. Возьмем, к примеру, павлина (рис. 13.4). Это впечатляющее изображение хвостовых перьев с их характерными глазами требует много энергии для создания каждой пружины. Кроме того, наличие такого большого и громоздкого хвоста мешает павлину улетать от хищников и даже захватывать пищу. Тем не менее, павлин с большой гордостью щеголяет своими перьями, тряся ими ближайшим гороховым курицам, чтобы привлечь внимание самки.

Зачем павлин вкладывает столько энергии с таким риском травмы или даже смерти, чтобы привлечь самку? Ответ, конечно же, - половое размножение. Почти все организмы полового размножения соревнуются за репродуктивный успех. У многих видов самцы стремятся произвести как можно больше потомства от как можно большего числа самок, поэтому ежегодно за самок проводятся схватки между такими разнообразными видами, как олени, лягушки и даже круглые черви. Чем лучше павлин добывает пищу, тем шире он проявляет себя и тем выше вероятность, что он оплодотворяет ее яйца.

Однако самка ищет наиболее приспособленного самца, чтобы оплодотворить ее яйца, тем самым помогая обеспечить их выживание. Исследования показали, что павлин, например, считает количество глаз на перьях хвоста павлина. Самец с наибольшим количеством глаз и, следовательно, самый здоровый, обычно побеждает самку.

Рисунок 13.4. Павлин в полном весеннем зрелище

Популяции, которые размножаются бесполым путем, зависят от изменчивой среды обитания. Поскольку они являются клонами друг друга, они в равной степени восприимчивы к факторам окружающей среды, таким как болезни или изменение климатических условий, и могут легко исчезнуть. Популяции, которые размножаются половым путем, гораздо более разнообразны, и поэтому с большей вероятностью в популяции есть хотя бы некоторые люди, которые переживут изменения окружающей среды. Это «стремление к выживанию» лежит в основе того, почему большие затраты энергии на половое размножение стоят затраченных усилий.

Упражнения

  1. Самка тигровой акулы иногда производит потомство из неоплодотворенных яиц. Что это за тип бесполого размножения?
  1. Половое размножение включает меньшее количество шагов.
  2. В данной среде меньше шансов израсходовать ресурсы.
  3. Половое размножение более рентабельно с точки зрения использования энергии.
  4. Половое размножение приводит к изменению потомства.

Визуальное соединение

Какие из следующих утверждений является верным?

  1. Базидиум - это плодовое тело грибовидного гриба, образующее четыре базидиокарпа.
  2. Результат этапа плазмогамии - четыре базидиоспоры.
  3. Кариогамия приводит непосредственно к образованию мицелия.
  4. Базидиокарпий - плодовое тело грибовидного гриба.

5.12 Контрольные вопросы

Мейоз: где начинается секс & # 8211 Ускоренный курс биологии № 13, CrashCourse, 2012.

Сравнение митоза и мейоза, Amoeba Sisters, 2018.

Рисунок 5.12.1

Рисунок 5.12.2

Human Life Cycle by Christine Miller используется по лицензии CC BY-NC-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).

Рисунок 5.12.3

MajorEventsInMeiosis_variant_int от PatríciaR (интернационализация) на Wikimedia Commons используется и адаптирована Кристин Миллер. Это изображение в открытом доступе. (Исходное изображение из оригинальной векторной версии NCBI, автор Яков.)

Рисунок 5.12.4

Meiosis 1 / Meiosis Stages от Али Зифана на Wikimedia Commons используется и адаптирована Кристин Миллер под лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Рисунок 5.12.5

Meiosis 2 / Meiosis Stages Али Зифана на Wikimedia Commons используется и адаптирована Кристин Миллер под лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Рисунок 5.12.6

Кроссовер / рис. 17 02 01 CNX OpenStax на Wikimedia Commons используется по лицензии CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

Рисунок 5.12.7

Independent_assortment от Mtian20 на Викискладе используется по лицензии CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Рисунок 5.12.8

яйцеклетка для оплодотворения спермой от AndreaLaurel на Flickr используется в соответствии с лицензией CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).


11.1 | Процесс мейоза

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите поведение хромосом во время мейоза.
  • Опишите клеточные события во время мейоза
  • Объясните разницу между мейозом и митозом
  • Объясните механизмы мейоза, которые вызывают генетические вариации среди продуктов мейоза.

Половое размножение требует оплодотворение, объединение двух клеток двух отдельных организмов. Если каждая из этих двух ячеек содержит один набор хромосом, то результирующая ячейка содержит два набора хромосом. Гаплоидные клетки содержат один набор хромосом. Клетки, содержащие два набора хромосом, называются диплоидными. Количество наборов хромосом в клетке называется уровнем ее плоидности. Если репродуктивный цикл должен продолжаться, то диплоидная клетка должна каким-то образом уменьшить количество наборов хромосом, прежде чем оплодотворение может произойти снова, или будет постоянное удвоение количества наборов хромосом в каждом поколении. Итак, в дополнение к оплодотворению половое размножение включает ядерное деление, которое уменьшает количество хромосомных наборов.

Большинство животных и растений диплоидны и содержат два набора хромосом. В каждом Соматическая клетка организма (всех клеток многоклеточного организма, кроме гамет или репродуктивных клеток), ядро ​​содержит две копии каждой хромосомы, называемые гомологичными хромосомами. Соматические клетки иногда называют клетками «тела». Гомологичные хромосомы - это согласованные пары, содержащие одинаковые гены в идентичных местах по своей длине. Диплоидные организмы наследуют по одной копии каждой гомологичной хромосомы от каждого родителя вместе, они считаются полным набором хромосом. Гаплоидные клетки, содержащие по одной копии каждой гомологичной хромосомы, обнаруживаются только в структурах, которые дают начало гаметам или спорам. Споры представляют собой гаплоидные клетки, которые могут продуцировать гаплоидный организм или могут сливаться с другой спорой с образованием диплоидной клетки. Все животные и большинство растений производят яйца и сперму или гаметы. Некоторые растения и все грибы производят споры.

Ядерное деление, образующее гаплоидные клетки, которое называется мейоз, связано с митозом. Как вы узнали, митоз - это часть цикла размножения клетки, в результате которого образуются идентичные дочерние ядра, которые также генетически идентичны исходному родительскому ядру. В митозе и материнское, и дочернее ядра находятся на одном уровне плоидности - диплоидном для большинства растений и животных. Мейоз использует многие из тех же механизмов, что и митоз. Однако исходное ядро ​​всегда диплоидно, а ядра, образующиеся в конце мейотического деления клетки, являются гаплоидными. Чтобы добиться этого уменьшения числа хромосом, мейоз состоит из одного раунда дупликации хромосом и двух раундов деления ядра. Поскольку события, которые происходят во время каждой из стадий деления, аналогичны событиям митоза, назначаются те же названия стадий. Однако, поскольку существует два раунда разделения, основной процесс и этапы обозначаются буквой «I» или «II». Таким образом, мейоз I является первым раундом мейотического деления и состоит из профазы I, прометафазы I и так далее. Мейоз II, в котором происходит второй раунд мейотического деления, включает профазу II, прометафазу II и так далее.

Мейоз I

Мейозу предшествует интерфаза, состоящая из G1, S и G2 фазы, которые почти идентичны фазам, предшествующим митозу. G1 Фаза, которую также называют первой фазой промежутка, является первой фазой интерфазы и направлена ​​на рост клеток. S-фаза - это вторая фаза интерфазы, во время которой реплицируется ДНК хромосом. Наконец, G2 Фаза, также называемая второй фазой перерыва, является третьей и последней фазой интерфазы. В этой фазе клетка проходит последние приготовления к мейозу.

Во время дупликации ДНК в S-фазе каждая хромосома реплицируется с образованием двух идентичных копий, называемых сестринскими хроматидами, которые удерживаются вместе на центромере посредством когезин белки. Cohesin удерживает хроматиды вместе до анафазы II. Центросомы, которые представляют собой структуры, которые организуют микротрубочки мейотического веретена, также реплицируются. Это подготавливает клетку к переходу в профазу I, первую фазу мейоза.

В начале профазы I, до того, как хромосомы можно будет отчетливо увидеть под микроскопом, гомологичные хромосомы прикрепляются на своих концах к ядерной оболочке с помощью белков. Когда ядерная оболочка начинает разрушаться, белки, связанные с гомологичными хромосомами, сближают пару. Напомним, что при митозе гомологичные хромосомы не образуют пары. В митозе гомологичные хромосомы выстраиваются встык, так что при делении каждая дочерняя клетка получает сестринскую хроматиду от обоих членов гомологичной пары. В синаптонемный комплексрешетка белков между гомологичными хромосомами сначала формируется в определенных местах, а затем распространяется по всей длине хромосом. Плотное спаривание гомологичных хромосом называется синапсис. В синапсах гены хроматид гомологичных хромосом точно выровнены друг с другом. Синаптонемный комплекс поддерживает обмен хромосомными сегментами между несестринскими гомологичными хроматидами, процесс, называемый кроссинговером. Кроссинговер можно наблюдать визуально после обмена как хиазмы (единственное число = хиазма) (Рисунок 11.2.).

У таких видов, как человек, даже несмотря на то, что половые хромосомы X и Y не гомологичны (большинство их генов различаются), они имеют небольшую область гомологии, которая позволяет хромосомам X и Y объединяться в пары во время профазы I. Частичный синаптонемный комплекс развивается только между областями гомологии.

Рис. 11.2. В начале профазы I гомологичные хромосомы объединяются, образуя синапс. Хромосомы тесно связаны друг с другом и идеально выровнены белковой решеткой, называемой синаптонемным комплексом, и белками когезина в центромере.

Через определенные интервалы вдоль синаптонемного комплекса расположены большие белковые сборки, называемые узелки рекомбинации. Эти сборки отмечают точки более поздних хиазм и опосредуют многоступенчатый процесс кроссовер- или генетическая рекомбинация - между несестринскими хроматидами. Рядом с узелком рекомбинации на каждой хроматиде двухцепочечная ДНК расщепляется, обрезанные концы модифицируются, и между несестринскими хроматидами устанавливается новое соединение. По мере прогрессирования профазы I синаптонемный комплекс начинает разрушаться, и хромосомы начинают конденсироваться. Когда синаптонемный комплекс отсутствует, гомологичные хромосомы остаются прикрепленными друг к другу в центромере и хиазме. Хиазмы сохраняются до анафазы I. Число хиазм варьируется в зависимости от вида и длины хромосомы. Для правильного разделения гомологичных хромосом во время мейоза I на каждой хромосоме должна быть по крайней мере одна хиазма, но их может быть до 25. После кроссовера синаптонемный комплекс разрушается, и когезиновая связь между гомологичными парами также удаляется. В конце профазы I пары удерживаются вместе только в хиазмах (Рисунок 11.3.) и называются тетрады потому что теперь видны четыре сестринские хроматиды каждой пары гомологичных хромосом.

События кроссовера являются первым источником генетической изменчивости ядер, продуцируемых мейозом. Единственное событие кроссовера между гомологичными несестринскими хроматидами приводит к взаимному обмену эквивалентной ДНК между материнской хромосомой и отцовской хромосомой. Теперь, когда эта сестринская хроматида перемещается в гаметную клетку, она будет нести часть ДНК от одного родителя индивидуума и часть ДНК от другого родителя. Сестринская рекомбинантная хроматида имеет комбинацию материнских и отцовских генов, которые не существовали до кроссовера. Множественные кроссоверы в плече хромосомы имеют тот же эффект, обменивая сегменты ДНК для создания рекомбинантных хромосом.

Рис. 11.3. Кроссовер происходит между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. В результате происходит обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами.

Ключевым событием в прометафазе I является прикрепление микротрубочек волокон веретена к белкам кинетохор на центромерах. Белки кинетохор представляют собой мультибелковые комплексы, которые связывают центромеры хромосомы с микротрубочками митотического веретена. Микротрубочки растут из центросом, расположенных на противоположных полюсах клетки. Микротрубочки перемещаются к середине клетки и прикрепляются к одной из двух слитых гомологичных хромосом. Микротрубочки прикрепляются к кинетохорам каждой хромосомы. Когда каждый член гомологичной пары прикреплен к противоположным полюсам клетки, на следующей фазе микротрубочки могут развести гомологичную пару. Волокно веретена, которое прикрепилось к кинетохоре, называется микротрубочкой кинетохоры. В конце прометафазы I каждая тетрада прикрепляется к микротрубочкам с обоих полюсов, причем одна гомологичная хромосома обращена к каждому полюсу. Гомологичные хромосомы все еще удерживаются вместе в хиазмах. Кроме того, полностью разрушена ядерная мембрана.

Во время метафазы I гомологичные хромосомы располагаются в центре клетки с кинетохорами, обращенными к противоположным полюсам. Гомологические пары случайным образом ориентируются на экваторе. Например, если два гомологичных члена хромосомы 1 помечены как a и b, то хромосомы могут выстроиться в линию a-b или b-a. Это важно для определения генов, содержащихся в гамете, поскольку каждый из них получит только одну из двух гомологичных хромосом. Напомним, что гомологичные хромосомы не идентичны. Они содержат небольшие различия в своей генетической информации, из-за чего каждая гамета имеет уникальный генетический состав.

Эта случайность является физической основой для создания второй формы генетической изменчивости потомства. Учтите, что гомологичные хромосомы воспроизводящегося половым путем организма изначально наследуются как два отдельных набора, по одному от каждого родителя. На примере людей один набор из 23 хромосом присутствует в яйцеклетке, подаренной матерью. Отец предоставляет другой набор из 23 хромосом в сперме, которая оплодотворяет яйцеклетку. Каждая клетка многоклеточного потомства имеет копии двух исходных наборов гомологичных хромосом. В профазе I мейоза гомологичные хромосомы образуют тетрады. В метафазе I эти пары выстраиваются в средней точке между двумя полюсами клетки, образуя метафазную пластинку. Поскольку существует равная вероятность того, что волокно микротрубочек встретит хромосому, наследуемую по материнской или отцовской линии, расположение тетрад на метафазной пластинке является случайным. Любая наследуемая по материнской линии хромосома может быть обращена к любому полюсу. Любая отцовская хромосома также может быть обращена к любому полюсу. Ориентация каждой тетрады не зависит от ориентации других 22 тетрад.

Это событие - случайный (или независимый) набор гомологичных хромосом на метафазной пластинке - является вторым механизмом, который вносит изменения в гаметы или споры. В каждой клетке, которая претерпевает мейоз, расположение тетрад разное. Количество вариаций зависит от количества хромосом, составляющих набор. Есть две возможности для ориентации на метафазной пластине, поэтому возможное количество совмещений равно 2п, где n - количество хромосом в наборе. У человека 23 пары хромосом, что дает более восьми миллионов (2 23) возможных генетически различных гамет. Это число не включает изменчивость, которая была ранее создана в сестринских хроматидах в результате кроссовера. Учитывая эти два механизма, очень маловероятно, что любые две гаплоидные клетки, возникшие в результате мейоза, будут иметь одинаковый генетический состав (Рисунок 11.4.).

Подводя итог генетическим последствиям мейоза I, материнские и отцовские гены рекомбинируются посредством событий кроссовера, которые происходят между каждой гомологичной парой во время профазы I. Кроме того, случайный набор тетрад на метафазной пластине дает уникальную комбинацию материнских и отцовских хромосом. которые войдут в гаметы.

Рисунок 11.4 Случайный, независимый ассортимент во время метафазы I можно продемонстрировать, рассматривая клетку с набором из двух хромосом (n = 2). В этом случае есть два возможных расположения на экваториальной плоскости в метафазе I. Общее возможное количество различных гамет равно 2n, где n равно количеству хромосом в наборе. В этом примере есть четыре возможных генетических комбинации гамет. При n = 23 в клетках человека существует более 8 миллионов возможных комбинаций отцовских и материнских хромосом.

В анафазе I микротрубочки разрывают сцепленные хромосомы. Сестринские хроматиды остаются тесно связанными на центромере. Хиазмы разрушаются в анафазе I, поскольку микротрубочки, прикрепленные к слитым кинетохорам, разрывают гомологичные хромосомы (Рисунок 11.5.).

Телофаза I и цитокинез

В телофазе разделенные хромосомы достигают противоположных полюсов. Остальные типичные телофазные события могут произойти, а могут и не произойти, в зависимости от вида. У некоторых организмов хромосомы деконденсируются и ядерные оболочки образуются вокруг хроматид в телофазе I. У других организмов цитокинез - физическое разделение цитоплазматических компонентов на две дочерние клетки - происходит без реформации ядер. Почти у всех видов животных и некоторых грибов цитокинез разделяет содержимое клетки через борозду расщепления (сужение актинового кольца, которое приводит к цитоплазматическому делению). У растений клеточная пластинка формируется во время клеточного цитокинеза за счет слияния пузырьков Гольджи в метафазной пластинке. Эта клеточная пластинка в конечном итоге приведет к образованию клеточных стенок, разделяющих две дочерние клетки.

Две гаплоидные клетки являются конечным результатом первого мейотического деления. Клетки гаплоидны, потому что на каждом полюсе есть только по одной из каждой пары гомологичных хромосом. Следовательно, присутствует только один полный набор хромосом. Вот почему клетки считаются гаплоидными - существует только один набор хромосом, хотя каждый гомолог по-прежнему состоит из двух сестринских хроматид. Напомним, что сестринские хроматиды - это просто дубликаты одной из двух гомологичных хромосом (за исключением изменений, произошедших во время кроссинговера). В мейозе II эти две сестринские хроматиды разделятся, образуя четыре гаплоидных дочерних клетки.


Смотреть видео: TeleŞcoala: Biologie clasa a XII-a Acizii nucleici: compoziţie chimică, structură, funcţii @TVR2 (August 2022).