Деление. Мейоз. Гаметогенез. 2022

План лекции:
Деление клеток. Митоз. Амитоз.
Эндомитоз.
2. Мейоз, его биологическое значение.
3. Половые клетки, особенности их строения.
4. Гаметогенез: спермато- и овогенез, их отличия.
5. Оплодотворение.
6. Виды размножения.

Деление клеток. Митоз.
Деление клеток – жизненно важная функция, обеспечивает репродукцию клеток, тканей организма.
Рост и развитие организма.
Регенерацию на уровне тканей и органов.
При митозе происходит равномерное распределение генетического материала

Схема митоза в животной клетке

Амитоз (прямое деление)
Оно заключается в разделении ядра
перетяжкой без сложной перестройки
генетического материала и точного
распределения между дочерними
клетками. За ядром делится
цитоплазма. Встречается в клетках
отживающих, обреченных на гибель и
дегенерирующих или стоящих в конце
своего развития.

Варианты амитоза – прямого деления ядра
ия ядра

Часто разные формы
амитотического деления
ядер встречаются при
различных процессах
(воспаление,
злокачественный
рост и др.)

Полиплоидность:
Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК. Различают клетки гаплоидные (с одинарным набором непарных хромосом), диплоидные (с парными хромосомами), полипло́идные (три-, тетра-, гексаплоидными и т. д. в зависимости от того, сколько раз в ядре клетки повторяется гаплоидный набор)

При эндомитозе. расхождение хромосом к полюсам клетки не осуществляется, вследствие чего в клетке происходит увеличение числа хромосом в несколько раз. В результате Э. в пределах одной и той же ткани организма могут одновременно находиться как диплоидные, так и полиплоидные клетки. Это явление получило название полисоматии. Если возникающие эндомитотическим путем хромосомные нити не разъединяются, имеет место политения, т.е. образование в ядрах соматических клеток организма многонитчатых (политенных) гигантских хромосом.

Эндомитоз винограда:
У винограда эндомитоз был обнаружен в кончиках молодых корней . По своему происхождению, большинство известных полиплоидных сортов винограда возникло на основе соматических мутаций в результате спонтанного образования полиплоидных клеток путем эндомитоза.
«Рислинг крупноягодный»
тетраплоидные сорта винограда:
«Шасла гро Куляр белая»

I. Мейоз,
его биологические значения
1-е мейотическое деление – редукционное (уменьшительное)
Профаза I:
лептонема зигонема
пахинема
диплонема
диакинез

Лептонема – компактизация хромосом, хромосомы напоминают нитки бус, содержат утолщенные(хромомеры) и неутолщенные участки
Зигонема – конъюгация гомологичных
хромосом, образование синаптонемального комплекса и бивалентов.
Пахинема – дальнейшая компактизация хромосом в бивалентах, деление каждой хромосомы на 2 хроматиды, образование тетрад. Кроссинговер.

Кроссинговер

Диплонема – отталкивание конъюгирующих хромосом, образование хиазм между несестринскими хроматидами.
Диакинез – максимальная компактизация хромосом, исчезновение хиазм, приближение хромосом в виде бивалентов к плоскости экватора.

В овогенезе есть стадия диктионемы- хромосомы в виде «ламповых спиралей»

К концу профазы I реорганизуется ядерная оболочка и ядрышко. Содержание хромосом «2n» и «ДНК-4с».
В цитоплазме формируется аппарат деления.
Метафаза I.
Хромосомы в виде бивалентов располагаются в плоскости экватора в виде «материнской звезды». Содержание хромосом «2n» и ДНК-4с

Телофаза I.
На полюсах клетки из диад формируются
новые дочерние ядра. Цитокинез. Содержание хромосом «n» и содержание ДНК-2С.
Анафаза I.
Гомологичные хромосомы
– диады – начинают расходиться к разным
полюсам клетки. Содержание хромосом «n» и ДНК-2С у каждого полюса.

Таким образом, в результате первого деления мейоза (редукционного):
Образуются клетки с «n» набором хромосом, т.е. происходит уменьшение числа хромосом вдвое (человек–23 хромосомы, дрозофила-4)
Конъюгация гомологических хромосом
Происходит перекомбинация генетического материала за счет кроссинговера и перекомбинации хромосом в анафазе I.
Образование хиазм.

2-е мейотическое деление – эквационное (уравнительное).
Между первым и вторым делением мейоза у некоторых типов клеток есть период покоя-интеркинез-, который в отличии от интерфазы, не содержит s-периода. Имеются только периоды G1 и G2.
Профаза II очень короткая, компактизация хромосом, реорганизация ядрышка и ядерной оболочки, формирование веретена деления. «n2c»
Метафаза II – образование «материнской звезды» из диад, т.е. по экватору выстраиваются одиночные хромосомы. «n2c»
Анафаза II – расхождение к полюсам клетки хроматид – (монад) «nc» у каждого полюса
Телофаза II – формирование ядер и дочерних клеток. «nc» .

Последовательные
стадии мейоза:
а – лептотена,
б – зиготена,
в – пахитена,
г – диплотена,
д – диакинез,
е – метафаза,
ж – анафаза I,
и – интеркинез,
к – метафаза II,
л – анафаза II,
м – телофаза II.

Биологическое значение мейоза:
1. Обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом для каждого вида у организмов размножающихся половым путем, за счет образования клеток с «n» набором хромосом.
2. Приводит к генетической неоднородности за счет:
а) кроссинговера,
б)случайного независимого расхождения хромосом и хроматид в анафазе I и II мейоза.

Отличие мейоза от митоза

II. Половые клетки,
особенности их строения.
Гаметы – сперматозоиды и яйцеклетки.
Отличия половых и соматических клеток:
1) ядра содержат гаплоидный набор хромосом;
2) иное ядерно-цитоплазматическое соотношение: у яйцеклеток снижено, у сперматозоидов повышено.

Яйцеклетка:
1) крупная, шарообразная, диаметр 200 мкм (у человека);
2) оболочки:
- внутренняя (зона пеллюцида);
- наружная – фолликулярная.
Функции оболочек:
а) защитная;
б) трофическая (фолликулярная);
в) препятствуют проникновению при оплодотворении более одного сперматозоида.
3) богата трофическим включениями;
4) нет клеточного центра.

Типы яйцеклеток

Яйцеклетка
млекопитающих

Сперматозоид:
1) размеры 40-100 мкм, у человека 50-70 мкм;
2) подвижная клетка;
3) состоит из:
- головки;
- шейки;
- жгутика (хвостовая нить) или жгутиков.
Головка – содержит:
-акросому (видоизмененный
комплекс Гольджи);
- ядро
Шейка – находятся все органоиды
Жгутики – аппарат движения

Схема строения сперматозоида

Различные формы сперматозоидов

Размножение организмов

Гаметогенез:
сперматогенез и овогенез
Сперматогенез протекает в мужских половых железах – семенниках (яичках) testis. Образование сперматозоидов происходит в клетках сперматогенного эпителия извитых канальцев семенника. По прямым канальцам сперма выводится во внешнюю среду.

Период Размножения митоз
Период роста
Период созревания
Период формирования
2n4c
2n2c
2n2c
2n4c
n2c
nc
nc
nc
nc
n2c
Сперматоцит I порядка
Сперматоцит II порядка
Сперматогонии
мейоз I
мейоз I
мейоз I
Схема сперматогенеза

Срез семенника

Местом образования
женских половых клеток
является женская половая
железа – яичник–ovarium

Овогенез протекает в 3 периода
название клеток
1) размножение овогонии
(первичные фолликулы)
2) роста овоцит I
3) созревания овоцит II(графов пузырек)+редукционное
тельце
овотида (яйцеклетка) +
3 редукционных тельца

Овогенез
Период размножения
м
Период роста
Период созревания
nc
2n2c
n2c
nc
2n4c
n2c
nc
2n4c
2n2c
nc
овоцитI порядка
овоцитII порядка
Зрелая яйцеклетка
Овогонии
мейоз I
мейоз I
мейоз

Период размножения
На 5 неделе эмбриогенеза человека первичные половые клетки превращаются в овогонии и вступают в фазу размножения митозом.
На 16 неделе эмбриогенеза в образовавшихся фолликулах начинаеся малый рост.

Особенности овогенеза:
1) Период размножения овогоний происходит в эмбриональный период;
2) Прекратившие делиться овогонии в яичниках в постнатальном периоде носят название первичные фолликулы, находятся до наступления половой зрелости в периоде роста.

Период роста
Фаза роста складывается из двух периодов: малого и большого роста.
На 16 неделе эмбриогенеза в яичнике эмбриона овогонии прекращают делиться и вступают в фазу роста (стадия «малого» роста),становясь овоцитами I порядка. С наступлением половой зрелости под влиянием гонадотропных гормонов гипофиза в яичнике девочки 1 раз в 28 дней несколько овоцитов I порядка вступают в стадию «большого» роста. В фазе роста овоцит I порядка увеличивается в размерах.

Период малого роста отмечается до полового созревания в отсутствии гормональной стимуляции.
Период большого роста происходит после него под действием ФСГ( гормона гипофиза) и характеризуется периодическим вовлечением фолликулов в циклическое развитие, которое завершается их созреванием.

Период созревания
( мейотическое деление)
1)Овоцит I порядка делится и образует 2 неравные по объему клетки - овоцит II порядка и редукционное(полярное)тельце. Граафов пузырек перемещается на периферию яичника. Под влиянием нервного импульса и лютеинизирующего гормона гипофиза повышается давление фолликулярной жидкости, стенка граафова пузырька разрывается и овоцит II порядка выбрасывается в брюшную полость (овуляция), где он попадет в воронку яйцевода.
2)В просвете яйцевода овоцит II порядка завершает 2 мейотическое деление, мейоз прерывается на стадии метафаза II. Если произойдет оплодотворение на этой стадии, то завершается мейоз и образуется зрелая яйцеклетка и полярное тельце. Если нет оплодотворения, то яйцеклетка выводится из организма.В конечном итоге – из 1 овогония образуется 1 яйцеклетка и 3 полярных тельца.

Срез яичника

Особенности мейоза в овогенезе
1)период размножения проходит в яичнике эмбриона девочки, заканчивается в эмбриогенезе.
2)период роста начинается в яичнике девочки «малым» ростом, а затем продолжается после наступления полового созревания «большим» ростом.
3)период созревания начинается в яичнике и заканчивается на воронках яйцеводов.
4) Овогенез характеризуется цикличностью.

5) Наличие в профазе I специальной стадии – диктионемы.
На этой стадии (у человека) еще в
эмбриональный период хромосомы
принимают особую форму «ламповых
спиралей», прекращают структурные
изменения на многие годы, т.е.
прекращается мейоз.

6) С наступлением половой зрелости
под влиянием гормонов гипофиза: фолликулостимулирующего и лютенизирующего 1 раз в месяц в овоците созревающей яйцеклетки возобновляется мейоз. (I мейотическое деление и II мейотическое деление до метафазы II).
7) Завершается мейоз только после оплодотворения.

Отличие овогенеза от сперматогенеза

Оплодотворение
слияние гамет, может быть:
- наружное – у большинства водных
животных
- внутреннее – у наземных животных
Оплодотворение состоит из 2 этапов:
1. Внешний – характеризуется слиянием яйцеклетки и сперматозоида. В яцеклеклетку проникает головка и шейка сперматозоида.

Процесс оплодотворения

2. Внутренний – характеризуется слиянием ядер половых клеток и образовании ядра зиготы (2n)

Размножение как свойство живого.
1. Бесполое размножение:
а) формы бесполого размножения (простое деление, шизогония, спорообразование, вегетативное,почкование,фрагментация).
б) отличия бесполого размножения у одноклеточных и многоклеточных.
2. Половое размножение:
а) формы полового размножения (конъюгация, копуляция, партеногенез);
б) отличие полового размножения у одноклеточных и многоклеточных.

Продольное деление эвглены зеленой

Образование зооспор у хламидомонады

Виды бесполого размножения

Размножение вегетативными органами у растений

Половое размножение