Мейоз. Гаметогенез презентация

мейоз

Мейоз-
тип деления эукориотной клетки, при котором дочерняя клетка получает в два раза меньше генетической информации, чем в материнской клетке.
Типичный мейоз включает в себя два деления:
первое редукционное деление, в ходе него происходит уменьшение генетической информации,
второе деление эквационное или уравнительное. По механизму эквационное деление является митозом.
одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4!! гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом).

Перед мейозом происходит удвоение количества ДНК в клетке (интерфаза). В ходе двух делений мейоза ДНК делится поровну между 4 клетками.
В результате первого (редукционного) деления мейоза пары гомологичных хромосом разъединяются и расходятся в 2 клетки (редукция числа хромосом). Каждая хромосома сохраняет две продольные половины — хроматиды.
В результате второго (эквационного) деления хроматиды расходятся в разные клетки и каждая из 4 сестринских клеток получает по одной хроматиде..

Первое деление мейоза принципиально отличается от митоза:
Во время мейоза, перед редукцией числа хромосом, происходит обмен участками гомологичных хромосом — кроссинговер.
Происходит редукционное деление
А второе — это митоз в клетках с гаплоидным числом хромосом.
Биологическое значение мейоза заключается:
в поддержании постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида
обеспечении возможности рекомбинации хромосом и генов при половом процессе
Мейоз
условие формирования половых клеток (гамет).
Мейоз длится много дольше митоза. У человека во время овогенеза мейоз ( стадия диктиотены) останавливается на срок до нескольких лет.

Интерфаза
Перед редукционным делением проходит нормальная интерфаза.
Между редукционным и эквационным делением интерфаза сильно сокращенна или совсем отсутствует.
Если интерфаза есть, то не происходит удвоения генетического материала, т.е. отсутствует процесс репликации.

Профаза

Профаза I мейоза
Лептотена- фаза тонких нитей.
Формула 2n 4c
Профаза I начинается со стадии лептотены:
конденсация хромосом,
сестринские хроматиды тесно сближены и каждая хромосома кажется одиночной (отдельные хроматиды не различимы вплоть до поздней профазы.

Зиготена
Стадия спаривания хромосом. Коньюгация гомологичных хромосом.
Каждую пару хромосом, образовавшуюся в I профазе мейоза , называют бивалентом, каждая гомологичная хромосома бивалента состоит из двух хроматид (тетрада).

Пахитена
обмениваются участками хроматиды из двух спаренных хромосом (кроссинговер).
В пахитене перекресты еще не видны, но позднее все они проявляются в виде хиазм . X- и Y- хромосомы конъюгируют не полностью.

Диплотена
гомологичные хромосомы начинают отталкиваться и остаются связанными только в местах хиазм
Диакинез
заканчивается спирализация хромосом, видно, что каждый бивалент содержит четыре отдельные хроматиды , причем каждая пара сестринских хроматид соединена центромерой, тогда как несестринские хроматиды, претерпевшие кроссинговер , связаны хиазмами .

Метафаза
I-го деления мейоза
Формула 2n 4c
хиазмы ещё сохраняются;
биваленты выстраиваются в средней части веретена деления клетки
ориентируясь центромерами гомологичных хромосом к противоположным полюсам веретена.

Анафаза
I-го деления мейоза
Формула 2n 4c
Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам,
каждая хромосома пары может отойти к любому из двух полюсов, независимо от расхождения хромосом др. пар. Число возможных сочетаний при расхождении хромосом равно 2n, где n — число пар хромосом. 223 = 8 млн. комбинаций
В отличие от анафазы митоза, центромеры хромосом не расщепляются и продолжают соединять 2 хроматиды в хромосоме, отходящей к полюсу

Телофаза
I-го деления мейоза
Формула - n 2c
у каждого полюса начинается деспирализация хромосом и формирование дочерних ядер и клеток.

Интерфаза (Интеркинез)
между I-м и II-м делениями мейоза (может и не быть)
не происходит репликация ДНК!!!!
n2c

Эквационное деление - Мейоза 2
Профаза II (n 2c),
метафаза II (n 2c),
анафаза II (2n 2c)
телофаза II (n c)
проходят быстро; при этом в конце метафазы II расщепляются центромеры, и в анафазе II расходятся к полюсам хроматиды

Профаза 2 (1n 2c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.
Метафаза 2 (1n 2c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.
Анафаза 2 (2n 2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.
Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

Анафаза II-го деления мейоза
Телофаза II-го деления мейоза

Цитокинез II-го деления мейоза

Биологическое значение мейоза
Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.
Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений.

Нарушения мейоза
Образование гамет с набором хромосом, нехарактерным для данного вида ( в результате нерасхождения хромосом, из таких гамет формируются неполноценные эмбрионы, большая часть погибает)
Образование гамет с хромосомами измененной структуры

Факторы роста (ФР)
10-10 моль/л
ФР – регуляторные пептиды (тканевые гормоны) стимулируют или ингибируют деление и дифференцировку различных клеток и являются основными переносчиками митогенного сигнала клетки.
В отличие от гормонов продуцируются неспецифическими клетками.
Важны для процессов развития эмбриона и поддержания клеточного баланса взрослого организма (обновление клеток кожи, кишечника, кроветворной системы).

Наиболее изучены:
Фактор роста тромбоцитов (ФРТ) – стимулирует переход неделящихся клеток из Go в G1.
Инсулиноподобный фактор роста I (ИФР I) – фактор прогрессии, необходим для вступления в S – фазу.
Эпидермальный фактор роста (ЭФР) необходим в интервале между 2 и 6 часами.
Фактор роста тромбоцитов (ФРТ) активен при выходе клетки из фазы G0.
Трансформирующий фактор (ТРФ) является ингибитором перехода из фазы G0 в фазу G1.
Колониестимулирующий фактор роста
Фактор роста фибробластов (ФРФ)
Фактор некроза опухолей (ФНО)
Интерлейкин - 1
Интерлейкин -2
Эндотелин -1.

«Гаметогенез, оплодотворение»

Гаметогенез — это процесс развития половых клеток — гамет.
Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток — оогенезом.
Этапы гаметогенеза
В образовании гамет различают три фазы: фазу размножения, фазу роста, фазу созревания.
В сперматогенезе имеется еще одна фаза — фаза формирования.

Фаза размножения:
Диплоидные клетки многократно делятся митозом. Их называют оогонии и сперматогонии. Набор хромосом 2n4c.
Фаза роста:
Сущность этой фазы — рост сперматогоний и оогоний, кроме того, в эту фазу происходит репликация ДНК, каждая хромосома становится двухроматидной (2n 4с). Образовавшиеся клетки называются ооциты 1-го порядка и сперматоциты 1-го порядка.
Фаза созревания:
Сущность фазы — мейоз. В первое мейотическое деление вступают гаметоциты 1-го порядка. В результате первого мейотического деления образуются гаметоциты 2-го порядка (набор хромосом n2с), которые вступают во второе мейотическое деление, и образуются клетки с гаплоидным набором хромосом (nc).
Овогенез на этом этапе практически заканчивается, а сперматогенез включает еще одну фазу, во время которой сперматозоиды приобретают свою специфическую структуру.

Сперматогенез
Во время периода полового созревания диплоидные клетки в семенных канальцах семенников делятся митотически, в результате чего образуется множество более мелких клеток, называемых сперматогониями. (период размножения)
Клетки Сертоли обеспечивают механическую защиту, опору и питание развивающихся гамет.
Лейдиговы клетки образуют мужские половые гормоны
Затем сперматогонии вступают в фазу роста и увеличивается в размерах. Увеличившиеся в размерах сперматогонии называются сперматоцитами 1-го порядка.

Период созревания начинается тогда, когда сперматоцит 1-го порядка подвергается первому мейотическому делению, в результате чего образуются два сперматоцита 2-го порядка.
Затем эти вновь образовавшиеся клетки делятся (второе мейотическое деление), и в результате образуются гаплоидные сперматиды. Таким образом, из одного сперматоцита 1-го порядка возникают четыре гаплоидных сперматиды.
Период формирования сперматозоидов характеризуется тем, что первично шаровидные сперматиды превращаются в сперматозоиды.
половая клетка приобретает особенности строения, свойственные зрелым сперматозоидам (головка, шейка, хвостик).

Сперматогенез
Процесс превращения сперматид в сперматозоиды называется спермиогенезом.
В нем участвуют все элементы ядра и цитоплазмы. Ядро сперматид уплотняется вследствие гиперспирализации хромосом.
Аппарат Гольджи перемещается к одному из полюсов ядра и образует акросому. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра.
У основания жгутика в виде спирального чехла концентрируются митохондрии. Почти вся цитоплазма сперматиды отторгается.

Овогенез
Все периоды развития яйцеклеток осуществляются у животных в яичниках. В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости (в частности, у позвоночных животных), процесс образования яйцеклеток начинается еще у зародыша.
Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития и заканчивается к моменту рождения (у млекопитающих и человека).

Зона размножения. Овогонии подвергаются митотическому делению. Дочерние клетки, возникшие в результате деления овогоний, называются овоцитами 1-го порядка.
Зона роста. Овоциты увеличиваются в размерах, накапливая питательные вещества, становятся овоцитами 1-го порядка.
Зона созревания. Овоциты 1-го порядка вступают в профазу I, которая останавливается на стадии диплотены. Происходит выпетливание «генов домашнего хозяйства, хромосомы имеют вид «ламповых щеток».
После менархе ежемесячно один из овоцитов 1-го порядка вступает в период созревания. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называется первым полярным тельцем, а другая, более крупная – овоцит 2-го порядка.

Овогенез
Второе деление мейоза осуществляется до стадии метафазы II и продолжится только после того, как ооцит 2-го порядка вступит во взаимодействие со сперматозоидом, и произойдет оплодотворение.
Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а овоцит 2-го порядка.
Лишь после оплодотворения он делится, в результате чего возникает яйцеклетка и второе полярное тельце. Однако традиционно для удобства яйцеклеткой называют овоцит 2-го порядка, готовый к взаимодействию со сперматозоидом. Таким образом, в результате овогенеза образуется одна нормальная яйцеклетка и три полярных тельца.

Как называются клетки, обозначенные цифрами 1 — 6?
Какой набор хромосом в зоне размножения, где предшественники гамет делятся митотически?
Какой набор хромосом в зоне роста, перед первым делением мейоза?
Какой набор хромосом и ДНК после первого деления мейоза? После второго деления?
Какое количество нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита, вступающего в мейоз?

1. Гаметогенез. 2. Гаметогонии. 3. Гаметоциты 1-го порядка. 4. Гаметоциты 2-го порядка. 5. Алецитальные, изолецитальные яйцеклетки. 6. Оогенез. 7. Сперматогенез. 8. Умеренно телолецитальные, резко телолецитальные яйцеклетки. 9. Анимальный и вегетативный полюса яйцеклетки 10. Партеногенез.
Дайте определение терминам или раскройте понятия (одним предложением, подчеркнув важнейшие особенности):

Жизнь клетки in vitro
клонирование клеток
Идея Клода Бернара
Цели культивирования:
1- использование культивированных клеток для репродукции и накопления вирусного материала при производстве вакцин,
2- получение трансгенных клеток и тканей,

3- получение моноклональных антител (из одной клетки получают популяцию - клонирование и если исходная клетка продуцировала антитела, то в надосадочной жидкости все молекулы антител будут одинаковы). Методика получения МКА (Г. Кёлер и Ц. Мильштейн, 1975г.) путём получения клеточных гибридов или путём инъекции гибридомы в брюшную полость мышки,
4- культивирование диплоидных клеток для получения продуктов, предназначенных для людей (первые клоны — Эрл с сотр., 1948г., линия НДС WI — 38 - Хейфлик и Мурхед, 1961г.),
5 - Современные направления культивирования животных клеток: получение культуры клеток и культуры органов и тканей.