Charakterystyka porównawcza mitozy i mejozy. Cykl komórkowy. Interfaza. Amitoza. Mitoza i mejoza Cechy wspólne mitozy i mejozy

Podział komórek poprzez mejozę przebiega w dwóch głównych etapach: mejoza I i mejoza II. Pod koniec procesu mejotycznego powstają cztery. Zanim dzieląca się komórka wejdzie w mejozę, przechodzi przez okres zwany interfazą.

Interfaza

• Faza G1: etap rozwoju komórki przed syntezą DNA. Na tym etapie komórka przygotowująca się do podziału zwiększa masę.
• Faza S: okres syntezy DNA. W przypadku większości komórek ta faza trwa krótko.
• Faza G2: okres po syntezie DNA, ale przed wystąpieniem profazy. Komórka kontynuuje syntezę dodatkowych białek i zwiększa swój rozmiar.

W ostatniej fazie interfazy komórka nadal posiada jąderka. otoczone błoną jądrową, a chromosomy komórkowe są zduplikowane, ale mają formę. Dwie pary powstałe w wyniku replikacji jednej pary znajdują się na zewnątrz jądra. Pod koniec interfazy komórka wchodzi w pierwszy etap mejozy.

Mejoza I:

Profaza I

W profazie I mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Chromosomy ulegają kondensacji i przyłączają się do otoczki jądrowej.
• Następuje synapsa (łączenie parami homologicznych chromosomów) i powstaje tetrada. Każda tetrada składa się z czterech chromatyd.
• Może wystąpić rekombinacja genetyczna.
• Chromosomy ulegają kondensacji i oddzielają się od błony jądrowej.
• Podobnie centriole migrują od siebie, a otoczka jądrowa i jąderka ulegają zniszczeniu.
• Chromosomy rozpoczynają migrację do płytki metafazowej (równikowej).

Pod koniec profazy I komórka wchodzi w metafazę I.

Metafaza I

W I metafazie mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Tetrady są ustawione w jednej linii na płycie metafazowej.
• chromosomy homologiczne są zorientowane do przeciwnych biegunów komórki.

Pod koniec metafazy I komórka wchodzi w anafazę I.

Anafaza I

W anafazie I mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Chromosomy przemieszczają się na przeciwne końce komórki. Podobnie jak w przypadku mitozy, kinetochory oddziałują z mikrotubulami, przesuwając chromosomy do biegunów komórki.
• W przeciwieństwie do mitozy, pozostają razem po przejściu na przeciwne bieguny.

Pod koniec anafazy I komórka wchodzi w telofazę I.

Telofaza I

W telofazie I mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Włókna wrzeciona w dalszym ciągu przenoszą homologiczne chromosomy do biegunów.
• Po zakończeniu ruchu każdy biegun komórki ma haploidalną liczbę chromosomów.
• W większości przypadków cytokineza (podział) zachodzi jednocześnie z telofazą I.
• Pod koniec telofazy I i cytokinezy powstają dwie komórki potomne, każda z połową liczby chromosomów pierwotnej komórki rodzicielskiej.
• W zależności od typu komórki może tak być różne procesy w ramach przygotowań do mejozy II. Jednakże materiał genetyczny nie jest replikowany ponownie.

Pod koniec telofazy I komórka wchodzi w profazę II.

Mejoza II:

Profaza II

W profazie II mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Jądro i jądra ulegają zniszczeniu, gdy pojawia się wrzeciono rozszczepienia.
• W tej fazie chromosomy nie replikują się już.
• Chromosomy zaczynają migrować do płytki metafazowej II (na równiku komórek).

Pod koniec profazy II komórki wchodzą w metafazę II.

Metafaza II

W metafazie II mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Chromosomy ustawiają się na płytce metafazowej II pośrodku komórek.
• Nici kinetochorowe chromatyd siostrzanych rozchodzą się do przeciwnych biegunów.

Pod koniec metafazy II komórki wchodzą w anafazę II.

Anafaza II

W anafazie II mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Chromatydy siostrzane oddzielają się i zaczynają przemieszczać się na przeciwne końce (bieguny) komórki. Włókna wrzeciona niepołączone z chromatydami wydłużają i wydłużają komórki.
• Kiedy sparowane chromatydy siostrzane zostaną oddzielone od siebie, każdy z nich jest uważany za kompletny chromosom, zwany chromosomem.
• W ramach przygotowań do następnego etapu mejozy dwa bieguny komórkowe również oddalają się od siebie podczas anafazy II. Pod koniec anafazy II każdy biegun zawiera pełną kompilację chromosomów.

Po anafazie II komórki wchodzą w telofazę II.

Telofaza II

W telofazie II mejozy zachodzą następujące zmiany:

• Oddzielne jądra powstają na przeciwległych biegunach.
• Następuje cytokineza (podział cytoplazmy i powstawanie nowych komórek).
• Pod koniec mejozy II powstają cztery komórki potomne. Każda komórka ma o połowę mniejszą liczbę chromosomów niż pierwotna komórka rodzicielska.

Wynik mejozy

Końcowym rezultatem mejozy jest produkcja czterech komórek potomnych. Komórki te mają o połowę mniej chromosomów niż komórka rodzicielska. Podczas mejozy powstają tylko części płciowe. Inne dzielą się poprzez mitozę. Kiedy płcie łączą się podczas zapłodnienia, stają się. Komórki diploidalne mają pełny zestaw homologicznych chromosomów.

Charakterystyka porównawcza mitozy i mejozy

Mitoza lub rozszczepienie pośrednie jest najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie. Mitoza leży u podstaw podziału wszystkich komórek niezwiązanych z rozrodczością (nabłonka, mięśni, nerwów, kości itp.)

Mejoza to podział w strefie dojrzewania komórek rozrodczych, któremu towarzyszy zmniejszenie o połowę liczby chromosomów.

Porównanie mitozy i mejozy

Pytania porównawcze
1) Jakie zmiany zachodzą w jądrze przed rozpoczęciem podziału (w interfazie)?	Powielanie DNA, synteza białek i inne materia organiczna komórki, duplikacja organelli komórkowych, synteza ATP	Duplikacja DNA (tylko przed mejozą I), synteza białek, synteza ATP. Przed drugim podziałem interfaza jest krótka, ponieważ Podwojenie DNA nie występuje
2) Jakie są fazy podziału?	Profaza, metafaza, anafaza, telofaza	Dwa etapy podziału: 1 podział profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I; Dział 2 profaza II, metafaza II, anafaza II, telofaza II
3) Czy koniugacja chromosomów homologicznych jest charakterystyczna?	Nie, nie typowe	Tak, koniugacja jest charakterystyczna
4) Jaką liczbę chromosomów otrzymuje każda komórka potomna?	n, haploidalny (pojedynczy)	2n, diploidalny (podwójny)
5) Gdzie zachodzi ten proces?	W strefie wzrostu, w strefie podziału komórek somatycznych (na przykład na wierzchołku korzenia, w węzłach i na szczycie pędu, wzrost długości łodygi, w warstwie kambium - wzrost korzeń i łodyga na szerokość, na końcach kości rurkowe- wzrost kości na długość, w okostnej - wzrost kości na szerokość)	W strefie dojrzewania
6) Jakie ma znaczenie dla istnienia gatunku?	Rozmnażanie organizmów jednokomórkowych bezpłciowo (przez podział), wzrost organizmów, regeneracja, przeniesienie cech dziedzicznych z organizmu matki na organizm potomny	Tworzą się nowe komórki płciowe, co poprzedza rozmnażanie płciowe; znaczenie ewolucyjne, charakteryzujące się zmiennością wynikającą głównie z koniugacji

	1 dywizja	2 dywizja
Interfaza	Zestaw chromosomów 2n Następuje intensywna synteza białek, ATP i innych substancji organicznych Chromosomy są podwójne, każdy składa się z dwóch siostrzanych chromatyd połączonych wspólnym centromerem.	Zestaw chromosomów 2n Obserwuje się te same procesy, co w mitozie, ale dłużej, szczególnie podczas tworzenia jaj.	Zestaw chromosomów jest haploidalny (n). Nie ma syntezy substancji organicznych.
	Krótkotrwale następuje spiralizacja chromosomów, zanika błona jądrowa i jąderko, powstaje wrzeciono	Trwalsze. Na początku fazy zachodzą te same procesy, co w mitozie. Ponadto dochodzi do koniugacji chromosomów, podczas której chromosomy homologiczne łączą się na całej swojej długości i ulegają skręceniu. W takim przypadku może nastąpić wymiana Informacja genetyczna(krzyżowanie chromosomów) – krzyżowanie się. Następnie chromosomy rozdzielają się.	Krótki; te same procesy, co w mitozie, ale z n chromosomami.
Metafaza	Następuje dalsza spiralizacja chromosomów, ich centromery znajdują się wzdłuż równika.	Zachodzą procesy podobne do tych, które zachodzą w mitozie.	To samo dzieje się jak w przypadku mitozy, ale z n chromosomami.
	Centromery łączące chromatydy siostrzane dzielą się, każdy z nich staje się nowym chromosomem i przemieszcza się na przeciwne bieguny.	Centromery nie dzielą się. Jeden z homologicznych chromosomów, składający się z dwóch chromatyd połączonych wspólnym centromerem, odchodzi do przeciwnych biegunów.	To samo dzieje się jak w przypadku mitozy, ale z n chromosomami.
Telofaza	Cytoplazma dzieli się, powstają dwie komórki potomne, każda z diploidalnym zestawem chromosomów. Wrzeciono zanika i tworzą się jąderka.	Nie trwa długo. Chromosomy homologiczne trafiają do różne komórki z haploidalnym zestawem chromosomów. Cytoplazma nie zawsze dzieli się.	Cytoplazma dzieli się. Po dwóch podziałach mejotycznych powstają 4 komórki z haploidalnym zestawem chromosomów.

Podobieństwa:

• Ш Mają te same fazy podziału
• Ш Przed mitozą i mejozą następuje samoduplikacja chromosomów, spiralizacja i podwojenie cząsteczek DNA

mitoza, mejoza, podział komórek

Mejoza- metoda pośredniego podziału pierwotnych komórek rozrodczych (2p2s), w w wyniku czego powstają komórki haploidalne (lnlc), najczęściej komórki płciowe.

W przeciwieństwie do mitozy, mejoza składa się z dwóch kolejnych podziałów komórkowych, z których każdy jest poprzedzony interfazą (ryc. 2.53). Nazywa się pierwszy podział mejozy (mejoza I). redukcjonista, ponieważ w tym przypadku liczba chromosomów jest zmniejszona o połowę, a drugi podział (mejoza II) -równanie, ponieważ w jego procesie zostaje zachowana liczba chromosomów (patrz tabela 2.5).

Interfaza I przebiega jak interfaza mitozy. Mejoza I dzieli się na cztery fazy: profazę I, metafazę I, anafazę I i telofazę I. B profaza I Zachodzą dwa ważne procesy - koniugacja i krzyżowanie. Koniugacja- Jest to proces fuzji homologicznych (sparowanych) chromosomów na całej długości. Pary chromosomów powstałe podczas koniugacji zachowują się do końca metafazy I.

Przechodzić przez- wzajemna wymiana homologicznych regionów homologicznych chromosomów (ryc. 2.54). W wyniku krzyżowania chromosomy otrzymane przez organizm od obojga rodziców nabywają nowe kombinacje genów, co powoduje pojawienie się potomstwa zróżnicowanego genetycznie. Pod koniec profazy I, podobnie jak w profazie mitozy, jąderko zanika, centriole rozchodzą się w stronę biegunów komórki, a błona jądrowa ulega rozpadowi.

Wmetafaza I pary chromosomów ustawiają się wzdłuż równika komórki, a mikrotubule wrzeciona są przyczepione do ich centromerów.

W anafaza I Całe chromosomy homologiczne, składające się z dwóch chromatyd, rozchodzą się w stronę biegunów.

W telofaza I Błony jądrowe powstają wokół skupisk chromosomów na biegunach komórki i tworzą się jąderka.

Cytokineza I zapewnia separację cytoplazmy komórek potomnych.

Komórki potomne (1n2c) powstałe w wyniku mejozy I są genetycznie niejednorodne, gdyż ich chromosomy, losowo rozproszone na biegunach komórki, zawierają różne geny.

Interfaza II bardzo krótki, ponieważ nie zachodzi w nim podwojenie DNA, to znaczy nie ma okresu S.

Mejoza II dzieli się również na cztery fazy: profazę II, metafazę II, anafazę II i telofazę II. W profaza II zachodzą te same procesy, co w profazie I, z wyjątkiem koniugacji i krzyżowania.

W metafaza II chromosomy znajdują się wzdłuż równika komórki.

W anafaza II chromosomy są rozdzielane w centromerach, a chromatydy rozciągają się w kierunku biegunów.

W telofaza II Błony jądrowe i jąderka powstają wokół skupisk chromosomów potomnych.

Po cytokineza II formuła genetyczna wszystkich czterech komórek potomnych - 1n1c, jednak wszystkie mają inny zestaw genów, co jest wynikiem krzyżowania i przypadkowej kombinacji chromosomów organizmu matki i ojca w komórkach potomnych.

Podczas rozmnażania płciowego organizm potomny powstaje w wyniku połączenia dwóch komórek płciowych ( gamety) i dalszy rozwój z zapłodnionego jaja - zygoty.

Komórki płciowe rodziców mają zestaw haploidalny ( N) chromosomów, a w zygocie, gdy dwa takie zestawy zostaną połączone, liczba chromosomów staje się diploidalna (2 N): każda para homologicznych chromosomów zawiera jeden chromosom ojcowski i jeden chromosom matczyny.

Komórki haploidalne powstają z komórek diploidalnych w wyniku specjalnego podziału komórkowego – mejozy.

Mejoza - rodzaj mitozy, w wyniku której z diploidalnych (2p) komórek somatycznych jest to samopowstają haploidalne gamety (1N). Podczas zapłodnienia dochodzi do połączenia jąder gamet i przywrócenia diploidalnego zestawu chromosomów. Zatem mejoza zapewnia, że ​​zestaw chromosomów i ilość DNA pozostają stałe dla każdego gatunku.

Mejoza to proces ciągły, składający się z dwóch kolejnych podziałów zwanych mejozą I i mejozą II. W każdym podziale wyróżnia się profazę, metafazę, anafazę i telofazę. W wyniku mejozy I liczba chromosomów zmniejsza się o połowę ( podział redukcji): Podczas mejozy II haploidalność komórek zostaje zachowana (dzielenie przez równanie). Komórki wchodzące w mejozę zawierają informację genetyczną 2n2xp (ryc. 1).

W profazie mejozy I następuje stopniowa spiralizacja chromatyny, tworząc chromosomy. Chromosomy homologiczne łączą się, tworząc wspólną strukturę składającą się z dwóch chromosomów (dwuwartościowych) i czterech chromatyd (tetrad). Kontakt dwóch homologicznych chromosomów na całej długości nazywa się koniugacją. Następnie pomiędzy homologicznymi chromosomami pojawiają się siły odpychające, a chromosomy najpierw rozdzielają się w centromerach, pozostając połączone na ramionach i tworzą rozwarstwienia (chiasmata). Rozbieżność chromatyd stopniowo wzrasta, a krzyże nitkowe przesuwają się w stronę ich końców. W procesie koniugacji może nastąpić wymiana odcinków pomiędzy niektórymi chromatydami chromosomów homologicznych – krzyżowanie, prowadzące do rekombinacji materiału genetycznego. Pod koniec profazy otoczka jądrowa i jąderka rozpuszczają się i powstaje achromatyczne wrzeciono. Zawartość materiału genetycznego pozostaje taka sama (2n2хр).

W metafazie Dwuwartościowe chromosomy mejozy I są zlokalizowane w płaszczyźnie równikowej komórki. W tym momencie ich spiralizacja osiąga maksimum. Zawartość materiału genetycznego nie ulega zmianie (2n2xr).

W anafazie Chromosomy homologiczne mejozy I, składające się z dwóch chromatyd, ostatecznie oddalają się od siebie i rozchodzą się w stronę biegunów komórki. W rezultacie z każdej pary homologicznych chromosomów tylko jeden dostaje się do komórki potomnej - liczba chromosomów zmniejsza się o połowę (następuje redukcja). Zawartość materiału genetycznego wynosi 1n2xp na każdym biegunie.

W telofazie Tworzą się jądra i dzieli się cytoplazma - powstają dwie komórki potomne. Komórki potomne zawierają haploidalny zestaw chromosomów, każdy chromosom zawiera dwie chromatydy (1n2хр).

Interkineza- krótka przerwa między pierwszym i drugim podziałem mejotycznym. W tym czasie replikacja DNA nie zachodzi, a dwie komórki potomne szybko wchodzą w mejozę II, która przebiega jako mitoza.

Ryż. 1. Schemat mejozy (pokazano jedną parę homologicznych chromosomów). Mejoza I: 1, 2, 3, 4, 5 - profaza; 6 - metafaza; 7 - anafaza; 8 - telofaza; 9 - interkineza. Mejoza II; 10 - metafaza; II - anafaza; 12 - komórki potomne.

W profazie W mejozie II zachodzą te same procesy, co w profazie mitozy. W metafazie chromosomy znajdują się w płaszczyźnie równikowej. Nie ma zmian w zawartości materiału genetycznego (1n2хр). W anafazie mejozy II chromatydy każdego chromosomu przemieszczają się do przeciwnych biegunów komórki, a zawartość materiału genetycznego na każdym biegunie wynosi lnlxp. W telofazie powstają 4 komórki haploidalne (lnlxp).

Zatem w wyniku mejozy z jednej diploidalnej komórki macierzystej powstają 4 komórki z haploidalnym zestawem chromosomów. Ponadto w profazie mejozy I następuje rekombinacja materiału genetycznego (crossing over), a w anafazie I i II chromosomy i chromatydy losowo przemieszczają się w jeden lub drugi biegun. Procesy te są przyczyną zmienności kombinacyjnej.

Biologiczne znaczenie mejozy:

1) jest głównym etapem gametogenezy;

2) zapewnia przekazywanie informacji genetycznej z organizmu na organizm w trakcie rozmnażania płciowego;

3) komórki potomne nie są genetycznie identyczne z matką i między sobą.

I, znaczenie biologiczne mejoza polega na tym, że podczas tworzenia komórek rozrodczych konieczne jest zmniejszenie liczby chromosomów, ponieważ podczas zapłodnienia jądra gamet łączą się. Gdyby ta redukcja nie nastąpiła, wówczas w zygocie (a więc we wszystkich komórkach organizmu potomnego) byłoby dwa razy więcej chromosomów. Jest to jednak sprzeczne z zasadą stałej liczby chromosomów. Dzięki mejozie komórki płciowe są haploidalne, a po zapłodnieniu w zygocie przywracany jest diploidalny zestaw chromosomów (ryc. 2 i 3).

Ryż. 2. Schemat gametogenezy: ? - spermatogeneza; ? - owogeneza

Ryż. 3.Schemat ilustrujący mechanizm utrzymywania diploidalnego zestawu chromosomów podczas rozmnażania płciowego

W wieloaspektowej nauce biologii istnieje wiele ciekawych, a jednocześnie nieco zagmatwanych tematów, a jednym z nich bez wątpienia są metody podziału komórek: mitoza i mejoza. Na pierwszy rzut oka widać podobieństwa między mitozą a mejozą – podział komórek zachodzi w obu przypadkach, ale jednocześnie istnieją między nimi znaczne różnice. Ale najpierw przyjrzyjmy się, czym jest mitoza, czym jest mejoza i jakie jest ich znaczenie biologiczne.

Co to jest mitoza

W biologii mitoza jest zwykle nazywana najpowszechniejszą metodą podziału wszystkich komórek somatycznych (komórek ciała) jakiejkolwiek żywej istoty. Dzięki niemu z pierwotnej komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne, które mają absolutnie identyczne właściwości, zarówno między sobą, jak i komórką macierzystą. Mitoza występuje najczęściej w przyrodzie, ponieważ to ona leży u podstaw podziału wszystkich komórek nierozrodczych (nerwów, kości, mięśni itp.).

Fazy ​​mitozy

Podział komórki poprzez mitozę składa się z czterech faz:

• interfaza to okres życia komórki pomiędzy dwiema mitozami; w tym czasie zachodzi szereg ważnych procesów poprzedzających podział komórki: syntetyzowane są białka i cząsteczki ATP, z których każda ulega podwojeniu, tworząc dwa siostrzane chromosomy, które są utrzymywane razem przez jeden centromer. . W rzeczywistości można nazwać interfazę etap przygotowawczy do mitozy, z czasem jest kilkadziesiąt razy dłuższy niż sama mitoza.
• profaza - następuje w niej pogrubienie chromosomów, składających się z dwóch chromatyd siostrzanych, które są utrzymywane razem przez centromer. Pod koniec tej fazy jąderka i jądro zanikają, chromosomy rozpraszają się po całej komórce.
• metafaza - w tej fazie następuje dalsza spirylizacja chromosomów, przez którą w tym czasie jest bardzo wygodnie obserwować.
• anafaza – w tej fazie centromery dzielą się, chromatydy siostrzane oddzielają się od siebie i przemieszczają na przeciwne końce komórki.
• telofaza jest ostatnią fazą mitozy, podczas której następuje podział. Chromosomy rozwijają się i ponownie tworzą jąderka i błony jądrowe. I w ten sposób jedna komórka zamienia się w dwie.

Istota mitozy na zdjęciu.

Co to jest mejoza

A co z mejozą? A jakie są różnice między mitozą a mejozą? Tak więc mejoza nazywana jest zwykle rodzajem podziału komórek rozrodczych, który prowadzi do powstania aż czterech z jednej komórki. Ale nowo powstałe komórki mają tylko połowę haploidalnego zestawu chromosomów. Co to znaczy? I fakt, że według niektórych biologów mejoza nie jest nawet, ściśle rzecz biorąc, rozmnażaniem komórek, ponieważ jest metodą ich powstawania komórki haploidalne, czyli zarodniki (u roślin) i gamety (u zwierząt). Same gamety dopiero po zapłodnieniu, które w naszym przypadku będzie rozmnażaniem płciowym, posłużą do powstania nowego organizmu.

Istota mejozy jest na zdjęciu.

Fazy ​​mejozy

I oczywiście fazy mejozy różnią się od faz mitozy. Profaza w mejozie jest wielokrotnie dłuższa, ponieważ zachodzi w niej koniugacja - łączenie homologicznych chromosomów i wymiana informacji genetycznej. Podczas anafazy centromery nie dzielą się. Interfaza jest bardzo krótka i DNA nie jest w niej syntetyzowane. Komórki powstałe w wyniku dwóch podziałów mejotycznych zawierają pojedynczy zestaw chromosomów. I dopiero po połączeniu dwóch komórek: matczynej i ojcowskiej przywracana jest diploidalność. Między innymi mejoza przebiega w dwóch etapach, znanych jako mejoza I i mejoza II.

Ponownie widać na zdjęciu wizualne porównanie mitozy i mejozy oraz ich faz.

Biologiczne znaczenie mitozy i mejozy

Spróbujmy teraz jak najprościej wyjaśnić nie tylko, jaka jest różnica między mitozą a mejozą, ale także jakie jest ich znaczenie biologiczne. W wyniku mitozy rozmnażają się wszystkie komórki niepłciowe organizmu, a mejoza jest po prostu sposobem tworzenia komórek płciowych, ale tylko w organizmach zwierzęcych; w roślinach, dzięki podziałowi mejotycznemu, rozmnażają się zarodniki, a następnie z tych zarodników, poprzez mitozę, powstają zarodniki. powstają roślinne komórki płciowe - gamety.