Жизненный цикл клетки. Способы деления клеток (митоз, мейоз). Гаметогенез. Способы размножения организмов

Тема: Жизненный цикл клетки. Способы деления клеток (митоз, мейоз). Гаметогенез. Способы размножения организмов.
Лекция № 2.

План
Жизненный цикл клетки. Контроль клеточного цикла.
Способы репродукции соматических клеток: митоз, амитоз,эндомитоз, эндоредупликация
Способы размножения организмов (бесполое и половое).
Типы бесполого размножения.
Мейоз.
Гаметогенез. Сперматогенез. Овогенез. Морфология половых клеток.
Типы полового размножения

Жизненный цикл клетки
Период жизни клетки от ее образования до собственного деления или гибели
Он включает два важных периода – интерфазу и митоз или мейоз.

Хромосомный набора в процессе ЖЦК подвергается изменениям.
Обозначим как n-гаплоидный набор хромосом, c – количество копий ДНК. Тогда в
G0 – 2n2c
G1 – 2n2c
S – 2n4c
G2 – 2n4c
М – 2n4c-4n4c-2n2c

S – synthesis (репликация ДНК)
2n2c
2n4c
2n4c
4n4c
2n2c
2n2c
G1
Метафаза – по экватору
Анафаза – расхождение
Телофаза
Профаза – спирализация
митоз

Митоз
2n4c
2n4c
2n4c

Веретено деления

2n4c
4n4c
2n2c
Митоз

Цитокинез животной клетки

Биологическое значение митоза заключается в точном равномерном распределении дочерних молекул ДНК – хроматид с содержащейся в них генетической информацией между дочерними клетками.
Так поддерживается постоянство кариотипа (т.е. набора хромосом) в поколениях клеток, и все клетки организма содержат одинаковый по количеству и качеству набор хромосом.

Размножение – это способность организмов производить себе подобных
Молекулярные основы размножения:
репликация – удвоение молекулы ДНК
равномерное распределение генетического материала между дочерними клетками при их делении.
Основные способы размножения:
бесполое и половое.

Схема эндомитоза в клетках шпината
- возникновение полиплоидных клеток
1 — эндопрофаза; 2 — эндометафаза;
3 — эндоанафаза; 4 — эндотелофаза

Набор политенных хромосом из гигантских клеток слюнных желез дрозофилы (а) в сравнении с размером митотических хромосом в делящихся клетках (б)
Схема строения политенной хромосомы (А) и ее участков (Б)
Эндоредупликация

Основа бесполого размножения – репликация ДНК и митоз.
Основа полового размножения – образование и слияние гаплоидных гамет (гаметогенез и оплодотворение).
При образовании гамет некоторые клетки делятся особым способом – мейозом, в результате которого формируется гаплоидный набор хромосом.
Половое размножение возникло позднее бесполого, на его основе, около 1,5 млрд. лет назад.
Главное преимущество полового размножения – появление генетически и фенотипически разнообразного потомства.

Профаза I. Лептотена – тонкие нити
Мейоз I

Формирование синаптонемального комплекса (образование бивалентов или тетрад – комплексы из пары гомологичных хромосом)
Мейоз I
Профаза I. Зиготена

Профаза I. Пахитена (стадия толстых нитей, образования хиазм и кроссинговера)
Мейоз I

Профаза I. Диплотена (диплонема) (стадия двойных нитей, отталкивание хромосом в бивалентах)
Мейоз I

Профаза I. Диакинез расхождение бивалентов
Мейоз I

Мейоз I
Профаза I
Метафаза I
Анафаза I
Телофаза I
2n4с
2n4с
2n4с
2n4с
n2с
n2с

Мейоз II
Профаза II
Метафаза II
Анафаза II
Телофаза II
n2с
n2с
2n2с
nс
nс
nс
nс

Биологическое значение мейоза
Благодаря мейозу во всех живых организмах при половом размножении поддерживается постоянство числа хромосом (кариотипа) в поколениях организмов.
Мейоз - мощный фактор комбинативной изменчивости. Механизмы комбинативной изменчивости:
а. Благодаря кроссинговеру происходит рекомбинация генов гомологичных хромосом (отцовской и материнской). В результате образуются качественно новые, рекомбинантные хромосомы.
б. В связи с независимым расхождением отцовских и материнских хромосом в анафазе 1 деления происходит рекомбинация на уровне целых хромосом - рекомбинация отцовских и материнских хромосом в гаметах. Благодаря такому механизму достигается большое число новых сочетаний наследственной информации.
3. Независимое сочетание хромосом в зиготе при оплодотворении

Типы гамет
Микрогаметы или спермии – мелкие подвижные клетки, образуются в результате сперматогенеза в репродуктивных органах – гонадах – семенниках.
Макрогаметы или яйцеклетки – обычно крупные, сферической формы неподвижные, образуются в результате овогенеза в яичниках.

Этапы овогенеза
I – размножение
II - рост
III - созревание

Овоцит II
Овоцит I
Митоз
До рождения
После полового созревания
Мейоз I

У человека – около 0,1 мм. 1 – хромосомы на стадии метафазы II;
2 – блестящая оболочка;
3 – лучистая оболочка;
4 –направительное тельце.
Строение яйцеклетки

Овоплазматическая сегрегация – явление внутренней неравнозначности цитоплазмы яйцеклетки.
От типа яйцеклетки зависит тип дробления будущей зиготы.
Зигота – оплодотворенная диплоидная клетка.
Распределение желтка обуславливает появление анимального (с ядром) и вегетативного (с желтком) полюсов яйцеклетки и будущую пространственную организацию зародыша.

Копуляция

Стадии оплодотворения
1.Движение сперматозоида к яйцеклетке, рецепторное узнавание
2.Акросомная реакция сперматозоида
3.Слияние мембран двух гамет
4. Проникновение ядра сперматозоида в яйцеклетку
5. Активация яйцеклетки - кортикальная реакция, завершения деления мейоза II, запуск первого деления митоза
6. Кариогамия – объединение отцовского и материнского материала

Биологическое значение полового размножения.
Половое размножение приводит к огромной изменчивости, образованию форм с новыми наследственными свойствами в результате перекомбинации различных свойств обоих родителей
Благодаря изменчивости возрастает жизненность потомков и их способность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, что подхватывается естественным отбором и ведет к прогрессивной эволюции.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:
1. Что такое клеточный цикл?
2. Как происходит регуляция клеточного цикла?
3. Назовите и охарактеризуйте периоды митоза. Какие преобразования хромосом характерны для митоза (формула хромосом)?
4. В чем заключается биологическое значение митоза?
5. Что такое амитоз, эндомитоз и эндоредупликация?
6. Назовите и охарактеризуйте периоды мейоза.
7. В чем заключается биологическое значение мейоза?
8. Что такое гаметогенез?
9. Охарактеризуйте сперматогенез и овогенез.
10. Перечислите и охарактеризуйте основные способы бесполого и
полового размножения организмов.