Лекция 27

1. Лекция 27 Жизненный цикл клетки. Мейоз. Апоптоз

Преподаватель Гордеева Е.В.

2.

Мейоз - особый вид деления клетки, при котором число
хромосом в дочерних клетках становится гаплоидным.
• В 1882 г. Вальтер Флемминг открыл мейоз у животных
• В 1888 г. Эдвард Страсбургер открыл мейоз у растений
Мейоз — это основа для такого процесса, как размножение. У
представителей царства Животные, благодаря мейозу,
образуются половые клетки, у высших растений — споры, а у
грибов и водорослей — клетки мицелия или таллома,
формируемые из зиготы.

3.

В каких клетках происходит мейоз:
1) клетках крови змеи
2) клетках древесины дуба
3) половых железах кролика
4) мышцах человека
Ответ: 3
Мейоз всегда приводит к образованию клеток, участвующих в
размножении, и всегда сопровождается уменьшением числа хромосом.

4. Механизм мейоза

Включает два последовательных деления клетки, следующих
друг за другом.
Интерфаза I
Мейоз I
Интерфаза II
Мейоз II
Накапливаются энергия и вещества необходимые
для обоих делений мейоза;
Редукционное деление, число хромосом и
молекул ДНК уменьшается вдвое
Практически отсутствует; не происходит
репликация ДНК
Эквационное деление, число хромосом
сохраняется, а количество ДНК уменьшается вдвое.

5. Интерфаза

G1-период
Происходит рост клетки, синтез (образование)
необходимых органоидов и веществ.
S-период
Каждая хроматида (из которых состоят хромосомы)
копируется. Число хромосом остается прежним, но
каждая из них состоит из двух идентичных сестринских
хроматид, соединяющихся в области центромер. Этот
процесс называется репликация — процесс удвоения
хромосом. Соответственно, количество цепей ДНК
также увеличивается вдвое.
G2-период
Продолжается рост клетки и синтез веществ.

6.

Клетка, которая непосредственно вступает в процесс деления, — диплоидная с
удвоенным количеством ДНК — 2n4c.

7. Профаза I (2n4c)

Профаза I деления мейоза своеобразна, включает в себя множество
процессов и подразделяется на стадии:
1. Лептотена
2. Зиготена
3. Пахитена
4. Диплотена
5. Диакинез

8. Лептотена

• Хромосомы очень тонкие.
• Каждая хромосома состоит из двух
сестринских хроматид.
• Визуально хромосомы неразличимы.

9. Зиготена

В клетке происходит конъюгация. Во время этого процесса
гомологичные хромосомы узнают друг друга и
соединяются.
Гомологичные хромосомы — это пара хромосом (одна
материнская, другая отцовская), которые имеют один и тот
же набор генов.
Данные гомологичные хромосомы, соединенные в пары,
принято называть бивалентами. Оболочка ядра начинает
распадаться, к противоположным полюсам клетки
расходятся центриоли, начинают образовываться нити
веретена деления, ядрышки исчезают.

10.

Сколько молекул ДНК содержится в трёх бивалентах,
образованных тремя парами гомологичных хромосом?
Бивалент — это пара гомологичных (двухроматидных) хромосом,
соединенных в результате конъюгации. Биваленты образуются в профазе
первого деления мейоза. Каждая хромосома в этот период состоит из двух
молекул ДНК (двухроматидная), поэтому бивалент, состоящий из двух
двухроматидных гомологичных хромосом, содержит четыре молекулы
ДНК.
В одном биваленте содержится четыре молекулы ДНК, значит, в трёх
бивалентах — 12 молекул ДНК (3 бивалента x 4 молекулы ДНК = 12
молекул ДНК).

11. Пахитена 

Пахитена
Кроссинговер — процесс, в ходе которого
гомологичные хромосомы обмениваются участками.
Кроссинговер приводит к рекомбинации генов, то
есть теперь сестринские хроматиды в каждой
хромосоме неодинаковы.
Поэтому братья и сестры неодинаковы, хотя у них
одни и те же родители. Исключением являются
однояйцевые близнецы.

12.

13. Диплотена

Хромосомы отталкиваются друг от друга в
области центромеры, а в области плеч они
остаются соединенными. Они как будто бы
держатся за ручки парами.
Хиазма — точка, в которой две
гомологичные несестринские хроматиды
обмениваются генетическим материалом в
ходе кроссинговера.

14. Диакинез

Гомологичные хромосомы отталкиваются
еще сильнее и удерживаются только
концами плеч. Образуется веретено
деления.

15. Метафаза I (2n4c)

Биваленты перемещаются к экватору и
выстраиваются в ряд, образуя
метафазную пластинку.
К центромере, к каждой
двухроматидной хромосоме,
прикрепляется одна нить веретена
деления.

16. Анафаза I (2n4c)

Анафаза I (2n4c)
Нити веретена деления разрывают
биваленты.
К противоположным полюсам клетки
расходятся хромосомы. Каждая
хромосома удвоена и состоит из двух
сестринских хроматид.

17. Телофаза I (n2c)

Телофаза I (n2c)
Хромосомы деспирализуются, то есть
становятся тонкими. Вокруг хромосом
восстанавливается оболочка ядра и
ядрышко.
Далее цитоплазма клетки делится
(цитокинез). Образуются 2 дочерние клетки,
ядра которых содержат число хромосом,
уменьшенное вдвое по сравнению с
материнской клеткой.

18. Второе деление мейоза (эквационное) Профаза II  (n2c)

Второе деление мейоза (эквационное)
Профаза II (n2c)
Постепенно разрушаются ядерная оболочка
и ядрышко.
Хромосомы спирализуются, то есть
утолщаются и становятся хорошо различимы.
Центриоли расходятся по полюсам клетки.
Формируется веретено деления.

19. Метафаза II   (n2c)

Метафаза II (n2c)
Одним концом нити веретена деления
прикрепляются к центромерам, другим
концом к центриолям.

20. Анафаза II  (2n2c)

Анафаза II (2n2c)
Нити веретена деления делят
двухроматидные хромосомы на две
однохроматидные хромосомы.
Дочерние хромосомы расходятся по
полюсам клетки.
В итоге из каждой хромосомы образовались
2 новые, при этом количество ДНК не
поменялось.

21. Телофаза II (nc)

Телофаза II (nc)
Вокруг каждого набора хромосом образуется
ядро.
Каждое ядро ​состоит из гаплоидного набора
хромосом.
Нити веретена деления исчезают.
Происходит цитокинез.
В итоге из одной диплоидной клетки
образовались 4 клетки с гаплоидным
(одинарным) набором хромосом.

22.

23. Биологическое значение мейоза

• Поддерживает определенное и постоянное число хромосом во всех
поколениях каждого вида живых организмов
• Обеспечивает многообразие генетического состава гамет в результате
кроссинговера и произвольного расхождения различных по
происхождению хромосом в анафазе I
• Появляется разнообразное потомство, что имеет большое значение для
эволюции

24.

25. Апоптоз

Апоптоз — особый вид клеточной гибели,
ответственный за устранение клеток в
нормальных тканях. Тем не менее этот процесс
наблюдается и при патологических процессах.
Апоптоз играет важную роль в нормальном росте
организма, а также в развитии и
прогрессировании злокачественных опухолей.
На молекулярном уровне при апоптозе
происходит саморазрушение генома на
мельчайшие фрагменты, осуществляемое
ферментами самой клетки; в итоге при
электрофорезе образующихся клеточных
компонентов в полиакриламидном геле
выявляется характерная «лестница» из
фрагментов ДНК.

26.

Сравнительная характеристика митоза и мейоза
Признаки
В каких клетках происходит?
Фазы деления
Сколько делений включает?
Что происходит с ДНК в
интерфазе перед началом
деления?
Что происходит между
делениями?
Происходит коньюгация?
Происходит кроссинговер?
Хромосомы или хроматиды
расходятся при делении?
Сколько дочерних клеток
образуется в результате
деления?
Митоз
Мейоз

27.

Сравнительная характеристика митоза и мейоза
Признаки
В каких клетках происходит?
Митоз
Мейоз
В соматических
В половых
Фазы деления
Сколько делений включает?
Профаза, метафаза, анафаза, телофаза
1 деление
Что происходит с ДНК в
интерфазе перед началом
деления?
2 деления
Происходит удвоение ДНК (репликация)
Что происходит между
делениями?
В интерфазе происходит
репликация ДНК
Интерфаза перед 2
делением
практически отсутствует,
репликация ДНК не
происходит
Происходит коньюгация?
Нет
Да, в профазе 1
Происходит кроссинговер?
Нет
Да, в профазе 1
Хромосомы или хроматиды
расходятся при делении?
Хроматиды
Гомологичные хромосомы
Сколько дочерних клеток образуется
в результате деления?
2
4

28.

Хромосомный набор соматических клеток пшеницы равен
28.
Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в
одной из клеток семязачатка перед началом мейоза, в
анафазе мейоза 1 и в анафазе мейоза 2.
Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и
как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.

29.

Ответ:
1) Клетки семязачатка содержат диплоидный набор хромосом –
28 (2n2c).
2) Перед началом мейоза в S-периоде интерфазы — удвоение
ДНК: 28 хромосом, 56 ДНК (2n4c).
3) В анафазе мейоза 1 – к полюсам клетки расходятся
хромосомы, состоящие из двух хроматид. Генетический
материал клетки будет (2n4c = n2c+n2c) — 28 хромосом, 56
ДНК .
4) В мейоз 2 вступают 2 дочерние клетки с гаплоидным
набором хромосом (n2c) — 14 хромосом,28ДНК .
5) В анафазе мейоза 2– к полюсам клетки расходятся
хроматиды. После расхождения хроматид число хромосом
увеличивается в 2 раза (хроматиды становятся
самостоятельными хромосомами, но пока они все в одной
клетке) – (2n2с= nc+nc) – 28 хромосом,28ДНК

30.

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной
соматической клетки человека составляет около 6x 10-9 мг.
Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в ядре
перед началом мейоза, после мейоза I и мейоза II.
Объясните полученные результаты.

31.

Ответ:
1) Перед делением произошла репликация
12 x 10-9 мг.
2) После мейоза I 6 x 10-9 мг., число хромосом –
гаплоидное, но масса, как в диплоидном ядре, так как
разошлись двухроматидные хромосомы.
3) После мейоза II масса всех молекул ДНК 3 x 10-9 мг.

32. В соматических клетках дрозофилы содержится 8 хромосом. Какое число хромосом и молекул ДНК содержится в ядре перед началом

мейоза, в профазе мейоза I и мейоза II.
Объясните полученные результаты.

33. Ответ: 1) Перед началом мейоза хромосомы удваиваются в результате репликации ДНК 2n 4c ( 8 хромосом, 16 молекул ДНК) 2) В

профазе мейоза I 2n 4c ( 8 хромосом, 16 молекул ДНК).
3) В профазе мейоза II 1n 2c (число хромосом – гаплоидное,
каждая хромосома состоит из двух хроматид).