Caracteristici comparative ale mitozei și meiozei. Ciclul celulei. Interfaza. Amitoza. Mitoză și meioză Trăsături comune ale mitozei și meiozei

Diviziunea celulară prin meioză are loc în două etape principale: meioza I și meioza II. La sfârșitul procesului meiotic, se formează patru. Înainte ca o celulă în diviziune să intre în meioză, trece printr-o perioadă numită interfază.

Interfaza

• Faza G1: stadiul de dezvoltare celulară înainte de sinteza ADN-ului. În această etapă, celula, pregătindu-se pentru divizare, crește în masă.
• faza S: perioada în care se sintetizează ADN-ul. Pentru majoritatea celulelor, această fază durează o perioadă scurtă de timp.
• Faza G2: perioada de după sinteza ADN-ului dar înainte de debutul profazei. Celula continuă să sintetizeze proteine ​​suplimentare și să crească în dimensiune.

În ultima fază a interfazei, celula are încă nucleoli. înconjurat de o membrană nucleară, iar cromozomii celulari sunt duplicați, dar sunt sub formă. Cele două perechi, formate din replicarea unei perechi, sunt situate în afara nucleului. La sfârșitul interfazei, celula intră în prima etapă a meiozei.

Meioza I:

Profaza I

În profaza I a meiozei apar următoarele modificări:

• Cromozomii se condensează și se atașează de învelișul nuclear.
• Are loc sinapsa (adunarea în perechi a cromozomilor omologi) și se formează o tetradă. Fiecare tetradă este formată din patru cromatide.
• Poate apărea recombinare genetică.
• Cromozomii se condensează și se desprind de învelișul nuclear.
• În mod similar, centriolii migrează unul de celălalt, iar învelișul nuclear și nucleolii sunt distruse.
• Cromozomii încep migrarea către placa de metafază (ecuatorială).

La sfârșitul profezei I, celula intră în metafaza I.

Metafaza I

În metafaza I a meiozei, apar următoarele modificări:

• Tetradele sunt aliniate pe placa metafază.
• cromozomii omologi sunt orientați către polii opuși ai celulei.

La sfârșitul metafazei I, celula intră în anafaza I.

Anafaza I

În anafaza I a meiozei apar următoarele modificări:

• Cromozomii se deplasează la capetele opuse ale celulei. Similar cu mitoza, kinetocorele interacționează cu microtubulii pentru a muta cromozomii către polii celulei.
• Spre deosebire de mitoză, ele rămân împreună după ce se deplasează la poli opuși.

La sfârșitul anafazei I, celula intră în telofaza I.

Telofaza I

În telofaza I a meiozei apar următoarele modificări:

• Fibrele fusului continuă să miște cromozomii omologi către poli.
• Odată ce mișcarea este completă, fiecare pol al celulei are un număr haploid de cromozomi.
• În cele mai multe cazuri, citokineza (diviziunea) are loc simultan cu telofaza I.
• La sfârșitul telofazei I și citokinezei, sunt produse două celule fiice, fiecare având jumătate din numărul de cromozomi al celulei părinte inițiale.
• În funcție de tipul de celulă, pot apărea diferite procese în pregătirea pentru meioza II. Cu toate acestea, materialul genetic nu este replicat din nou.

La sfârșitul telofazei I, celula intră în profaza II.

Meioza II:

Profaza II

În profaza II a meiozei, apar următoarele modificări:

• Nucleul și nucleii sunt distruse în timp ce apare fusul de fisiune.
• Cromozomii nu se mai replic în această fază.
• Cromozomii încep să migreze către placa de metafază II (la ecuatorul celulelor).

La sfârșitul profasei II, celulele intră în metafaza II.

Metafaza II

În metafaza II a meiozei apar următoarele modificări:

• Cromozomii se aliniază pe placa de metafază II din centrul celulelor.
• Șuvițele kinetocore ale cromatidelor surori diverg către poli opuși.

La sfârșitul metafazei II, celulele intră în anafaza II.

Anafaza II

În anafaza II a meiozei apar următoarele modificări:

• Cromatidele surori se separă și încep să se deplaseze la capetele opuse (polii) celulei. Fibrele fusului neconectate la cromatide alungesc și alungesc celulele.
• Odată ce cromatidele surori pereche sunt separate unele de altele, fiecare este considerată un cromozom complet, numit cromozom.
• În pregătirea pentru următoarea etapă a meiozei, cei doi poli celulari se îndepărtează unul de celălalt în timpul anafazei II. La sfârșitul anafazei II, fiecare pol conține o compilație completă de cromozomi.

După anafaza II, celulele intră în telofaza II.

Telofaza II

În telofaza II a meiozei apar următoarele modificări:

• La poli opuși se formează nuclee separate.
• Are loc citokineza (diviziunea citoplasmei și formarea de noi celule).
• La sfârșitul meiozei II, sunt produse patru celule fiice. Fiecare celulă are jumătate din numărul de cromozomi din celula părinte originală.

Rezultatul meiozei

Rezultatul final al meiozei este producerea a patru celule fiice. Aceste celule au jumătate din mai mulți cromozomi decât părintele. În timpul meiozei, sunt produse numai părți sexuale. Alții se divid prin mitoză. Când sexele se unesc în timpul fertilizării, ele devin . Celulele diploide au un set complet de cromozomi omologi.

Caracteristici comparative ale mitozei și meiozei

Mitoză, sau fisiunea indirectă, este cea mai răspândită în natură. Mitoza stă la baza diviziunii tuturor celulelor nereproductive (epiteliale, musculare, nervoase, osoase etc.)

Meioză este o diviziune în zona de maturare a celulelor germinale, însoțită de o înjumătățire a numărului de cromozomi.

Comparație între mitoză și meioză

Întrebări de comparație
1) Ce modificări au loc în nucleu înainte de începerea diviziunii (în interfază)?	Dublarea ADN-ului, sinteza proteinelor și a altor substanțe organice ale celulei, duplicarea organelelor celulare, sinteza ATP	Dublarea ADN-ului (numai înainte de meioza I), sinteza proteinelor, sinteza ATP. Înainte de a doua diviziune, interfaza este scurtă, pentru că Dublarea ADN-ului nu are loc
2) Care sunt fazele diviziunii?	Profaza, metafaza, anafaza, telofaza	Două etape de împărțire: 1 diviziune profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I; Diviziunea 2 profaza II, metafaza II, anafaza II, telofaza II
3) Este caracteristică conjugarea cromozomilor omologi?	Nu, nu tipic	Da, conjugarea este caracteristică
4) Ce număr de cromozomi primește fiecare celulă fiică?	n, haploid (singur)	2n, diploid (dublu)
5) Unde are loc acest proces?	În zona de creștere, în zona de diviziune a celulelor somatice (de exemplu, la vârful rădăcinii, în noduri și la vârful lăstarilor, creșterea tulpinii în lungime, în stratul de cambium - creșterea rădăcină și tulpină în lățime, la capetele oaselor tubulare - creșterea oaselor în lungime, în periost - creșterea oaselor în lățime)	În zona de maturare
6) Care este semnificația pentru existența speciei?	Reproducerea organismelor unicelulare asexuat (prin diviziune), creșterea organismelor, regenerarea, transferul caracteristicilor ereditare de la organismul mamă la organismul fiică	Se formează noi celule sexuale, care precede reproducerea sexuală; semnificație evolutivă, caracterizată prin variabilitate datorată în principal conjugării

	1 diviziune	2 divizie
Interfaza	Setul de cromozomi 2n Există o sinteză intensivă de proteine, ATP și alte substanțe organice Cromozomii se dublează, fiecare constând din două cromatide surori ținute împreună de un centromer comun.	Setul de cromozomi 2n Se observă aceleași procese ca și în mitoză, dar mai lungi, mai ales în timpul formării ouălor.	Setul de cromozomi este haploid (n). Nu există sinteză de substanțe organice.
	De scurtă durată, are loc spiralizarea cromozomilor, membrana nucleară și nucleolul dispar, se formează un fus	De durată mai lungă. La începutul fazei au loc aceleași procese ca și în mitoză. În plus, are loc conjugarea cromozomilor, în care cromozomii omologi se unesc pe toată lungimea lor și se răsucesc. În acest caz, poate avea loc un schimb de informații genetice (încrucișarea cromozomilor) - crossing over. Apoi cromozomii se separă.	Mic de statura; aceleași procese ca în mitoză, dar cu n cromozomi.
Metafaza	Are loc o spiralizare suplimentară a cromozomilor, centromerii lor sunt localizați de-a lungul ecuatorului.	Au loc procese asemănătoare celor din mitoză.	Același lucru se întâmplă ca și în mitoză, dar cu n cromozomi.
	Centromerii care țin cromatidele surori împreună se divid, fiecare dintre ele devine un nou cromozom și se deplasează la poli opuși.	Centromerii nu se divid. Unul dintre cromozomii omologi, constând din două cromatide ținute împreună de un centromer comun, pleacă spre poli opuși.	Același lucru se întâmplă ca și în mitoză, dar cu n cromozomi.
Telofază	Citoplasma se divide, se formează două celule fiice, fiecare cu un set diploid de cromozomi. Fusul dispare și se formează nucleoli.	Nu durează mult.Cromozomii omologi ajung în diferite celule cu un set haploid de cromozomi. Citoplasma nu se împarte întotdeauna.	Citoplasma se divide. După două diviziuni meiotice, se formează 4 celule cu un set haploid de cromozomi.

Asemănări:

• Ш Au aceleași faze de divizare
• Ш Înainte de mitoză și meioză, au loc autoduplicarea cromozomilor, spiralizarea și dublarea moleculelor de ADN

mitoza meioza diviziunea celulara

Meioză- o metodă de diviziune indirectă a celulelor germinale primare (2p2s), înîn urma cărora se formează celule haploide (lnlc), cel mai adesea celule sexuale.

Spre deosebire de mitoză, meioza constă din două diviziuni celulare succesive, fiecare dintre acestea fiind precedată de interfaza (Fig. 2.53). Prima diviziune a meiozei (meioza I) se numește reducționist, deoarece în acest caz numărul de cromozomi este redus la jumătate, iar a doua diviziune (meioza II) -ecuațional,întrucât în ​​procesul său se păstrează numărul de cromozomi (vezi Tabelul 2.5).

Interfaza I decurge ca interfaza mitozei. Meioza I este împărțit în patru faze: profaza I, metafaza I, anafaza I și telofaza I. B profaza I Au loc două procese importante - conjugarea și încrucișarea. Conjugare- Acesta este procesul de fuziune a cromozomilor omologi (pereche) pe toată lungimea. Perechile de cromozomi formate în timpul conjugării sunt păstrate până la sfârșitul metafazei I.

Trecere peste- schimb reciproc de regiuni omoloage ale cromozomilor omologi (Fig. 2.54). Ca urmare a încrucișării, cromozomii primiți de organism de la ambii părinți dobândesc noi combinații de gene, ceea ce provoacă apariția unor descendenți diversi din punct de vedere genetic. La sfârșitul profezei I, ca și în profaza mitozei, nucleolul dispare, centriolii diverg către polii celulei, iar membrana nucleară se dezintegrează.

ÎNmetafaza I perechile de cromozomi se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei, iar microtubulii fusului sunt atașați de centromerii lor.

ÎN anafaza I Cromozomi omologi întregi, formați din două cromatide, diverg către poli.

ÎN telofaza I Membranele nucleare se formează în jurul unor grupuri de cromozomi la polii celulei și se formează nucleoli.

Citokineza I asigură separarea citoplasmelor celulelor fiice.

Celulele fiice (1n2c) formate ca urmare a meiozei I sunt eterogene din punct de vedere genetic, deoarece cromozomii lor, dispersați aleatoriu în polii celulei, conțin gene diferite.

Interfaza II foarte scurt, deoarece dublarea ADN-ului nu are loc în el, adică nu există perioadă S.

Meioza II de asemenea, împărțit în patru faze: profaza II, metafaza II, anafaza II și telofaza II. ÎN profaza II au loc aceleași procese ca și în profaza I, cu excepția conjugării și a încrucișării.

ÎN metafaza II cromozomii sunt localizați de-a lungul ecuatorului celulei.

ÎN anafaza II cromozomii sunt divizați la centromeri și cromatidele sunt întinse spre poli.

ÎN telofaza II Membranele nucleare și nucleolii se formează în jurul unor grupuri de cromozomi fiice.

După citokineza II formula genetică a tuturor celor patru celule fiice - 1n1c, cu toate acestea, toate au un set diferit de gene, care este rezultatul încrucișării și al combinației aleatorii de cromozomi ai organismelor materne și paterne din celulele fiice.

În timpul reproducerii sexuale, un organism fiică apare ca urmare a fuziunii a două celule sexuale ( gameti) și dezvoltarea ulterioară dintr-un ovul fecundat - zigoti.

Celulele sexuale ale părinților au un set haploid ( n) cromozomi, iar la un zigot, atunci când două astfel de seturi sunt combinate, numărul de cromozomi devine diploid (2 n): fiecare pereche de cromozomi omologi conţine un cromozom patern şi unul matern.

Celulele haploide se formează din cele diploide ca urmare a unei diviziuni celulare speciale - meioza.

meioza - un tip de mitoză, în urma căreia din celule somatice diploide (2p) la felse formează gameți haploizi (1n). În timpul fertilizării, nucleii gameți fuzionează și se restabilește setul diploid de cromozomi. Astfel, meioza asigură că setul de cromozomi și cantitatea de ADN rămân constante pentru fiecare specie.

Meioza este un proces continuu format din două diviziuni succesive numite meioza I și meioza II. În fiecare diviziune se disting profaza, metafaza, anafaza și telofaza. Ca urmare a meiozei I, numărul de cromozomi se reduce la jumătate ( diviziune de reducere):În timpul meiozei II, haploidia celulară este păstrată (diviziunea ecuațională). Celulele care intră în meioză conțin informații genetice 2n2xp (Fig. 1).

În profaza meiozei I, are loc spiralizarea treptată a cromatinei pentru a forma cromozomi. Cromozomii omologi se reunesc pentru a forma o structură comună formată din doi cromozomi (bivalent) și patru cromatide (tetradă). Contactul a doi cromozomi omologi pe toată lungimea se numește conjugare. Apoi, forțele de respingere apar între cromozomii omologi, iar cromozomii se separă mai întâi la centromeri, rămânând conectați la brațe și formează decusații (chiasma). Divergența cromatidelor crește treptat, iar reticulele se deplasează spre capete. În timpul procesului de conjugare, poate avea loc un schimb de secțiuni între unele cromatide ale cromozomilor omologi - încrucișarea, ducând la recombinarea materialului genetic. Până la sfârșitul profazei, învelișul nuclear și nucleolii se dizolvă și se formează un fus acromatic. Conținutul materialului genetic rămâne același (2n2хр).

In metafazaÎn meioza I, cromozomii bivalenți sunt localizați în planul ecuatorial al celulei. În acest moment, spiralizarea lor atinge maximul. Conținutul materialului genetic nu se modifică (2n2xr).

In anafaza Cromozomii omologi ai meiozei I, formați din două cromatide, se îndepărtează în cele din urmă unul de celălalt și diverg către polii celulei. În consecință, din fiecare pereche de cromozomi omologi, doar unul intră în celula fiică - numărul de cromozomi se reduce la jumătate (se produce reducerea). Conținutul de material genetic devine 1n2xp la fiecare pol.

În telofază Se formează nuclei și citoplasma este divizată - se formează două celule fiice. Celulele fiice conțin un set haploid de cromozomi, fiecare cromozom conține două cromatide (1n2хр).

Interkineza- un interval scurt între prima și a doua diviziune meiotică. În acest moment, replicarea ADN-ului nu are loc, iar cele două celule fiice intră rapid în meioza II, care se desfășoară ca mitoză.

Orez. 1. Diagrama meiozei (este prezentată o pereche de cromozomi omologi). Meioza I: 1, 2, 3. 4. 5 - profaza; 6 - metafaza; 7 - anafaza; 8 - telofaza; 9 - interkineza. Meioza II; 10 - metafaza; II - anafaza; 12 - celule fiice.

În profazăÎn meioza II apar aceleași procese ca și în profaza mitozei. În metafază, cromozomii sunt localizați în planul ecuatorial. Nu există modificări în conținutul materialului genetic (1n2хр). În anafaza meiozei II, cromatidele fiecărui cromozom se deplasează către polii opuși ai celulei, iar conținutul de material genetic la fiecare pol devine lnlxp. În telofază se formează 4 celule haploide (lnlxp).

Astfel, ca urmare a meiozei, dintr-o celulă mamă diploidă se formează 4 celule cu un set haploid de cromozomi. În plus, în profaza meiozei I are loc recombinarea materialului genetic (încrucișarea), iar în anafaza I și II, cromozomii și cromatidele se deplasează aleatoriu la unul sau celălalt pol. Aceste procese sunt cauza variabilității combinaționale.

Semnificația biologică a meiozei:

1) este etapa principală a gametogenezei;

2) asigură transferul informaţiei genetice de la organism la organism în timpul reproducerii sexuale;

3) celulele fiice nu sunt identice genetic cu mama și între ele.

De asemenea, semnificația biologică a meiozei constă în faptul că în timpul formării celulelor germinale este necesară o scădere a numărului de cromozomi, deoarece în timpul fertilizării nucleii gameților fuzionează. Dacă această reducere nu ar avea loc, atunci în zigot (și, prin urmare, în toate celulele organismului fiică) ar exista de două ori mai mulți cromozomi. Cu toate acestea, acest lucru contrazice regula unui număr constant de cromozomi. Datorită meiozei, celulele sexuale sunt haploide, iar la fecundare, setul diploid de cromozomi este restabilit în zigot (Fig. 2 și 3).

Orez. 2. Schema de gametogeneză: ? - spermatogeneza; ? - ovogeneza

Orez. 3.Diagrama care ilustrează mecanismul de menținere a setului diploid de cromozomi în timpul reproducerii sexuale

În știința cu mai multe fațete a biologiei, există multe subiecte interesante și, în același timp, ușor confuze, iar una dintre ele, fără îndoială, este metodele de diviziune celulară: mitoza și meioza. La prima vedere, există asemănări între mitoză și meioză - diviziunea celulară are loc în ambele, dar în același timp există diferențe semnificative între ele. Dar mai întâi, să ne uităm la ce este mitoza, ce este meioza și care este semnificația lor biologică.

Ce este mitoza

În biologie, mitoza este de obicei numită cea mai comună metodă de divizare a tuturor celulelor somatice (celulele corpului) oricărei creaturi vii. Cu acesta, din celula mamă inițială se formează două celule fiice, care au proprietăți absolut identice, atât între ele, cât și cu celula mamă. Mitoza este cea mai frecventă în natură, deoarece este cea care stă la baza diviziunii tuturor celulelor nereproductive (nerv, os, mușchi etc.).

Fazele mitozei

Diviziunea celulară prin mitoză constă în patru faze:

• interfaza este perioada de viață celulară dintre două mitoze; în acest moment au loc o serie de procese importante care preced diviziunea celulară: proteinele și moleculele de ATP sunt sintetizate, fiecare se dublează, formând doi cromozomi surori, care sunt ținuți împreună de un centromer. . De fapt, interfaza poate fi numită o etapă pregătitoare pentru mitoză; în timp, este de zeci de ori mai lungă decât mitoza în sine.
• profaza - în ea are loc îngroșarea cromozomilor, constând din două cromatide surori, care sunt ținute împreună de un centromer. La sfârșitul acestei faze, nucleolii și nucleul dispar, cromozomii se împrăștie în întreaga celulă.
• metafaza - în timpul acestui proces are loc o spirilizare suplimentară a cromozomilor, care în acest moment sunt foarte convenabile de observat.
• anafaza - în această fază, centromerii se divid, cromatidele surori se separă unele de altele și se deplasează la capetele opuse ale celulei.
• telofaza este ultima fază a mitozei în care are loc diviziunea. Cromozomii se desfășoară și formează din nou nucleoli și membrane nucleare. Și așa o celulă se transformă în două.

Esența mitozei din imagine.

Ce este meioza

Dar meioza? Și care sunt diferențele dintre mitoză și meioză? Deci, meioza este de obicei numită un tip de diviziune celulară reproductivă care duce la formarea a până la patru dintr-o celulă. Dar celulele nou formate au doar jumătate din setul haploid de cromozomi. Ce înseamnă acest lucru? Și faptul că, după unii biologi, meioza nu este nici măcar, strict vorbind, reproducere celulară, întrucât este o modalitate de formare a celulelor haploide, adică spori (la plante) și gameți (la animale). Gameții înșiși abia după fertilizare, care în cazul nostru va fi reproducere sexuală, vor servi la formarea unui nou organism.

Esența meiozei este în imagine.

Fazele meiozei

Și, desigur, fazele meiozei diferă de cele ale mitozei. Profaza în meioză este de multe ori mai lungă, deoarece în ea are loc conjugarea - unirea cromozomilor omologi și schimbul de informații genetice. În timpul anafazei, centromerii nu se divid. Interfaza este foarte scurtă și ADN-ul nu este sintetizat în timpul acesteia. Celulele formate ca urmare a două diviziuni meiotice conțin un singur set de cromozomi. Și numai prin fuziunea a două celule: maternă și paternă, diploiditatea este restabilită. De asemenea, printre altele, meioza are loc în două etape, cunoscute sub numele de meioza I și meioza II.

Din nou, puteți vedea o comparație vizuală a mitozei și meiozei și a fazelor acestora în imagine.

Semnificația biologică a mitozei și meiozei

Acum să încercăm să explicăm cât mai simplu posibil nu numai care este diferența dintre mitoză și meioză, ci și care este semnificația lor biologică. Prin mitoză, toate celulele care nu sunt sexuale ale corpului se reproduc, iar meioza este doar o modalitate de a forma celule sexuale, dar numai în organismele animale; la plante, datorită diviziunii meiotice, sporii se înmulțesc, iar apoi din acești spori, prin mitoză, se formează celulele sexuale vegetale – gameți.