Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.5: Статеве розмноження: мейоз та гаметогенез

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5936

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Все в родині

    Сімейне фото на малюнку\(\PageIndex{1}\) ілюструє важливий момент. Діти в сім'ї нагадують своїх батьків і один одного, але діти ніколи не бувають абсолютно однаковими, якщо вони не є однаковими близнюками. Кожен з дітей на фото успадкував унікальне поєднання рис від батьків. У цьому понятті ви дізнаєтеся, як це відбувається. Все починається з сексу — статевого розмноження, тобто.

    сімейне фото
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Сімейне фото

    статеве розмноження

    Чому ви схожі на батьків, але не ідентичні? По-перше, це тому, що у вас є двоє батьків. По-друге, це через статевого розмноження. У той час як безстатеве розмноження виробляє генетично ідентичні клони, статеве розмноження виробляє генетично різноманітних особин. Статеве розмноження - це створення нового організму шляхом об'єднання генетичного матеріалу двох організмів. Оскільки обидва батьки вносять половину генетичного матеріалу нового організму, потомство матиме риси обох батьків, але не буде точно таким, як жоден з батьків.

    Хромосомний кросовер і процес рекомбінації
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Перетин відбувається під час мейозу I, і це процес, коли гомологічні хромосоми з'єднуються між собою і обмінюються різними сегментами свого генетичного матеріалу, утворюючи рекомбінантні хромосоми. У деяких видів схрещування має важливе значення для нормальної сегрегації хромосом під час мейозу. Перетин також збільшує генетичну варіацію, оскільки через обмін генетичним матеріалом під час перетину хроматиди, утримувані центроміром, більше не ідентичні. Так, коли хромосоми переходять в мейоз II і відокремлюються, частина дочірніх клітин отримує дочірні хромосоми з рекомбінованими алелями. Завдяки цій генетичній рекомбінації потомство має інший набір алелів та генів, ніж їхні батьки. На діаграмі гени B і b перехрещуються між собою, роблячи отримані рекомбінанти після мейозу Ab, AB, ab і Ab.L.

    Організми, які розмножуються статевим шляхом приєднання гамет, процес, відомий як запліднення, повинні мати механізм вироблення гаплоїдних гамет. Цей механізм - мейоз, тип поділу клітин, який вдвічі перевищує кількість хромосом. Під час мейозу пари хромосом відокремлюються і розділяються випадковим чином, щоб виробляти гамети з однією хромосомою з кожної пари. Мейоз включає два ядерних і клітинних поділів без інтерфази між ними, починаючи з однієї диплоїдної клітини і генеруючи чотири гаплоїдні клітини. Кожен поділ, названий мейозом I та мейозом II, має чотири стадії: профазу, метафазу, анафазу та телофазу. Ці стадії схожі на стадії мітозу, але є чіткі і важливі відмінності.

    До мейозу ДНК клітини реплікується, генеруючи хромосоми з двома сестринськими хроматидами. Клітина людини до мейозу матиме 46 хромосом, 22 пари гомологічних аутосом і 1 пару статевих хромосом. Гомологічні хромосоми (рис.\(\PageIndex{2}\)), або гомологи, схожі за розміром, формою та генетичним вмістом; вони містять однакові гени, хоча вони можуть мати різні алелі цих генів. Гени/алелі знаходяться в одних і тих же локусах на гомологічних хромосомах. Ви успадковуєте одну хромосому кожної пари гомологів від вашої матері, а іншу - від батька. Статеве розмноження є основним способом розмноження для переважної більшості багатоклітинних організмів, включаючи практично всіх тварин і рослин. Запліднення з'єднує дві гаплоїдні гамети в диплоїдну зиготу, першу клітину нового організму. Зигота потрапляє в G1 першого клітинного циклу, і організм починає рости і розвиватися через мітоз і ділення клітин.

    Мейоз

    Основні події в Мейозі
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Огляд мейозу. Під час мейозу гомологічні хромосоми відокремлюються і переходять в різні дочірні клітини. Ця діаграма показує якраз ядра клітин. Зверніть увагу на обмін генетичним матеріалом, який відбувається до першого поділу клітин.

    Процес, який виробляє гаплоїдні гамети, називається мейозом. Мейоз - це тип поділу клітин, при якому кількість хромосом зменшується вдвічі. Вона виникає тільки в певних спеціальних клітиках організму. У ссавців мейоз зустрічається тільки в клітині, що продукують гамети в межах статевих залоз. Під час мейозу гомологічні (парні) хромосоми відокремлюються, і утворюються гаплоїдні клітини, які мають тільки одну хромосому з кожної пари. Малюнок\(\PageIndex{3}\) дає огляд мейозу.

    Як видно з діаграми мейозу, під час загального процесу відбуваються два поділи клітин, тому в цілому виробляється чотири гаплоїдні клітини. Два клітинні поділи називаються мейозом I і мейозом II. Мейоз I починається після реплікації ДНК під час інтерфази. Мейоз II слідує за мейозом I без повторної реплікації ДНК. І мейоз I, і мейоз II протікають у чотири фази, звані профазою, метафазою, анафазою та телофазою. Ви можете розпізнати ці чотири фази від мітозу, поділу ядра, який відбувається під час рутинного поділу клітин еукаріотичних клітин.

    зведена таблиця мейозу з поясненням
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Повні стадії мейозу: Тваринна клітина з диплоїдним числом чотирьох (2n = 4) проходить стадії мейозу, утворюючи чотири гаплоїдні дочірні клітини.

    Мейоз I

    1. Профаза I: Ядерна оболонка починає руйнуватися, а хромосоми конденсуються. Центриоли починають рухатися до протилежних полюсів клітини, і починає утворюватися веретено. Важливо відзначити, що гомологічні хромосоми парюються, що є унікальним для профази I. У профазі мітозу і мейозу II гомологічні хромосоми таким чином не утворюють пар. Під час профази I відбувається перехрещення. Значення кросінг-оверу обговорюється в наступному розділі, який називається варіаціями.
    2. Метафаза I: шпиндельні волокна приєднуються до парних гомологічних хромосом. Парні хромосоми шикуються уздовж екватора клітини. Це відбувається тільки в метафазі I. При метафазі мітозу і мейозу II саме сестринські хроматиди шикуються уздовж екватора клітини.
    3. Анафаза I: волокна веретена скорочуються, і хромосоми кожної гомологічної пари починають відокремлюватися один від одного. Одна хромосома кожної пари рухається до одного полюса клітини, а інша хромосома рухається до протилежного полюса.
    4. Телофаза I і цитокінез: веретено руйнується, і утворюються нові ядерні мембрани. Цитоплазма клітини ділиться, і в результаті виходять дві гаплоїдні дочірні клітини. Дочірні клітини мають випадковий асортимент хромосом, по одній з кожної гомологічної пари. Обидві дочірні клітини переходять на мейоз II.

    Мейоз II

    1. Профаза II: Ядерна оболонка руйнується, і веретено починає утворюватися в кожній гаплоїдної дочірній клітині від мейозу I. Центриоли також починають відокремлюватися.
    2. Метафаза II: Волокна веретена вибудовують сестринські хроматиди кожної хромосоми уздовж екватора клітини.
    3. Анафаза II: Сестринські хроматиди відокремлюються і рухаються до протилежних полюсів.
    4. Телофаза II і цитокінез: веретено руйнується, і утворюються нові ядерні мембрани. Цитоплазма кожної клітини ділиться, і в результаті утворюються чотири гаплоїдні клітини. Кожна клітина має унікальну комбінацію хромосом.

    Геймтогенез

    Сперматозоїди
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Людський сперматозоїд - це крихітна клітина з хвостом. Яйце людини набагато більше. Обидві клітини - це зрілі гаплоїдні гамети, здатні до запліднення. Який процес зображений на цій фотографії?

    В кінці мейозу було вироблено чотири гаплоїдні клітини, але клітини ще не є гаметами. Клітинам потрібно розвиватися до того, як вони стануть зрілими гаметами, здатними до запліднення. Розвиток диплоїдних клітин в гамети називається гаметогенезом. Відрізняється між самцями і самками.

    • Гамета, що виробляється самцем, називається сперматозоїдом, а процес, який виробляє зрілу сперму, називається сперматогенезом. Під час цього процесу сперматозоїд вирощує хвіст і отримує здатність «плавати», як сперматозоїд людини, показаний на малюнку нижче.
    • Гамета, що виробляється самкою, називається яйцем, а процес, який виробляє зрілу яйцеклітину, називається оогенезом. Всього одна яйцеклітина виробляється з чотирьох гаплоїдних клітин, які є результатом мейозу. Одиночне яйце - дуже велика клітина, як видно з людського яйцеклітини також показано на малюнку\(\PageIndex{5}\).

    сперматогенез

    Сперматогенез відбувається в стінці насіннєвих канальців, зі стовбуровими клітинами на периферії труби і сперматозоїдами в просвіті труби. Безпосередньо під капсулою канальця знаходяться диплоїдні, недиференційовані клітини. Ці стовбурові клітини, звані сперматогонією (сингулярна: сперматогонія), проходять мітоз, при цьому одне потомство продовжує диференціюватися в сперматозоїд, а інший породжує наступне покоління сперматозоїдів.

    етапи сперматогенезу

    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Сперматогенез Під час сперматогенезу з кожного первинного сперматоцита утворюються чотири сперматоцити, який ділиться на два гаплоїдні вторинні сперматоцити; ці клітини пройдуть через другий мейотичний поділ, щоб виробити чотири сперматиди.

    Мейоз починається з клітини, званої первинним сперматоцитом. Після закінчення першого мейотичного поділу виробляється гаплоїдна клітина, яка називається вторинним сперматоцитом. Ця гаплоїдна клітина повинна пройти інший мейотичний поділ клітин. Клітина, що виробляється в кінці мейозу, називається сперматидом. Коли вона досягає просвіту канальця і виростає джгутик (або «хвіст»), його називають сперматозоїдом. Чотири сперматозоїди виходять з кожного первинного сперматоцита, який проходить через мейоз.

    Стовбурові клітини депонуються під час гестації і присутні при народженні до початку підліткового віку, але в неактивному стані. У підлітковому віці гонадотропні гормони з передньої частини гіпофіза викликають активацію цих клітин і вироблення життєздатних сперматозоїдів. Це триває до старості.

    Оогенез

    Оогенез відбувається в крайніх шарах яєчників. Як і у випадку з виробленням сперми, оогенез починається з зародкової клітини, яка називається оогонієм (множина: оогонія), але ця клітина піддається мітозу, щоб збільшити кількість, що в кінцевому підсумку призводить до одного-двох мільйонів клітин ембріона.

    кроки оогенезу
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Оогенез Процес оогенезу відбувається в крайньому шарі яєчника. Первинний яйцеклітина починає перший мейотичний поділ, але потім затримується до пізніше в житті, коли він закінчить цей поділ у фолікулі, що розвивається. Це призводить до вторинного яйцеклітини, який завершить мейоз, якщо його запліднити.

    Клітинний пусковий мейоз називається первинним яйцеклітиною. Ця клітина почне перший мейотичний поділ, але буде заарештована в її прогресі на першій стадії профази. У момент народження всі майбутні яйцеклітини знаходяться в стадії профази. У підлітковому віці передні гормони гіпофіза викликають розвиток ряду фолікулів в яєчнику. Це призводить до того, що первинна яйцеклітина закінчує перший мейотичний поділ. Клітина ділиться нерівномірно, причому більша частина клітинного матеріалу і органел збирається в одну клітину, звану вторинним яйцеклітиною, і тільки один набір хромосом і невелика кількість цитоплазми йде в іншу клітину. Ця друга клітина називається полярним тілом і зазвичай гине. Відбувається вторинна мейотична арешт, на цей раз на стадії метафази II. При овуляції цей вторинний яйцеклітина буде вивільнятися і подорожувати до матки через яйцепровід. Якщо вторинний яйцеклітина запліднена, клітина триває через мейоз II, завершуючи мейоз, виробляючи друге полярне тіло і запліднену яйцеклітину, що містить всі 46 хромосом людини, половина з них надходить від сперми.

    Рецензія

    1. Поясніть, як відбувається статеве розмноження на клітинному рівні.
    2. Підсумуйте, що відбувається під час мейозу.
    3. Порівняйте і порівняйте гаметогенез у чоловіків і жінок.
    4. Поясніть механізми, що збільшують генетичні варіації потомства, виробленого статевим розмноженням.
    5. Чому гамети повинні бути гаплоїдними? Що сталося б з хромосомним числом після запліднення, якби вони були диплоїдними?
    6. Опишіть одну різницю між профазою I мейозу і профазою мітозу.
    7. Чи всі хромосоми, які ви отримали від матері, потрапляють в одну з ваших гамет? Чому чи чому ні?
    8. Правда чи брехня. Кросинг-овер - це обмін генетичним матеріалом між сестринськими хроматидами.
    9. Правда чи брехня. Людські сперматозоїди гаплоїдні.
    10. Правда чи брехня. Сестринські хроматиди відокремлюються один від одного під час мейозу I.
    11. Скільки клітин виробляється після того, як одна клітина проходить мейоз?
    12. Яка стадія мейозу (профаза I або II; метафаза I або II; анафаза I або II; телофаза I або II) найкраще відповідає опису нижче? Виберіть лише один для кожного опису.
      1. Пари гомологічних хромосом шикуються уздовж екватора клітини
      2. Сестринські хроматиди роздільні
      3. Гомологічні хромосоми відокремлюються один від одного

    Дізнатися більше

    https://bio.libretexts.org/link?16757#Explore_More

    Особливий тип поділу клітин, відомий як мейоз, відповідає за вашу унікальність. Дізнайтеся більше тут:

    Ви ніколи не замислювалися, чому у деяких дітей синдром Дауна? Перегляньте це відео:

    Атрибуції

    1. Сімейне фото @donita, випущене у суспільне надбання через підгузник
    2. Хромосомний перетин Аббіпровенцано, CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
    3. Основні події в мейозах від NCBI, публічне надбання через Wikimedia Commons
    4. Мейоз по OpenStax, CC BY 4.0
    5. Сперма, суспільне надбання через Вікісховище
    6. Сперматогенез за OpenStax, CC BY 4.0
    7. Огенез за OpenStax, CC BY 4.0
    8. Текст адаптований з біології людини CK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0