Мітоз, мейоз, гаметогенез. Розмноження та індивідуальний розвиток людини

Стадія

Характеристика

Профаза

До початку профази клітина зазвичай округлюється, в’язкість її цитоплазми зростає. Морфологічно хромосоми помітні внаслідок спіралізації. У міру перебігу профази хромосоми коротшають, товщають, спадковий матеріал щільно впаковується за довжиною. Оболонка клітини товщає. Ядерна оболонка розчиняється, хромосоми переміщуються в центр клітини, утворюючи екваторіальну пластинку. Центріолі клітинного центру розходяться до полюсів, між ними формується веретено поділу. Генетична характеристика — 2n4c

Метафаза

Морфологічно хромосоми впорядковано лежать в зоні екватора. У цей момент вони добре помітні. Надщеплення хромосом на хроматиди доходить до центромери (центральна перетяжка хромосом). Каріотип організму вивчають саме на препараті мета-фазної клітини. Генетична характеристика — 2n4c

Анафаза

Це стадія повного роз’єднання сестринських хромосом і розходження їх до полюсів. Результатом є утворення двох груп хромосом. У перебігу анафази важливу роль відіграють основні компоненти цитоскелета: мікротрубочки та мікрофіламенти. Генетична характеристика — 4n4c (на полюсах по 2n2c)

Телофаза

На другій стадії відбуваються процеси цитокінезу. Хромосоми деспіралізуються, навколо них концентрується ядерна речовина й формується ядерна оболонка. Генетична характеристика — 4n4c. Цитотомія здійснюється утворенням внутрішньоклітинної пластинки в рослинних клітинах або утворенням борозни поділу у тваринних клітинах. У результаті останньої фази мітозу утворюються дві клітини, кожна з яких має повний диплоїдний набір: 2n2c

Біологічне значення мітозу полягає в точному розподілі генетичної інформації між дочірніми клі-

тинами й у підтриманні сталості кількості хромосом.

Мейоз — форма ядерного поділу, що супроводжується зменшенням кількості хромосом від диплоїдної (2n) до гаплоїдної (n). При цьому в материнській клітині відбувається одноразове подвоєння хромосом (реплікація ДНК, як під час

мітозу), за яким ідуть два цикли клітинних і ядерних поділів (перший і другий поділ мейозу). Таким чином, одна диплоїдна клітина дає початок чотирьом гаплоїдним клітинам.

Стадія

Характеристика

Профаза I

Це найбільш тривала і складна стадія мейозу. У ній розрізняють п’ять послідовних періодів.

1.    Лептотена — стадія довгих, тонких, слабко спіралізованих хромосом. У цей час закінчується реплікація ДНК.

2.    Зиготена — стадія попарного з’єднання гомологічних хромосом. Це явище називається кон’югацією.

3.    Пахітена — стадія товстих ниток. Гомологічні хромосоми поєднані в пари — біваленти. У цей час хромосоми в процесі кон’югації переплітаються й відбувається обмін гомологічними ділянками хроматид — кросинговер (crossing-over — перехрест).

4.    Диплотена — період, коли гомологічні хромосоми починають відштовхуватись одна від одної, але в ділянках кросинговеру залишаються з’єднаними.

5.    Діакінез — період, у який відштовхування гомологічних хромосом триває. Безпосередньо після діакінезу ядерна оболонка руйнується

Метафаза I

Об’єднані попарно хромосоми розміщуються в центрі клітини, утворюючи екваторіальну пластинку. Хромосоми з’єднуються з полюсами випадковим чином, тому в анафазі щоразу виникає нова комбінація хромосом, а надалі утворюються й різні гамети. Генетична характеристика, як і раніше,— 2n4c

Анафаза I

У результаті цієї фази мейозу відбувається поділ хромосом на два гаплоїдні набори, що потрапляють у дочірні клітини. Причому, на відміну від мейозу, розходяться не хроматиди, а цілі хромосоми. Генетична характеристика клітини — 2n4c (у цілому), на полюсах — по n2c

Телофаза I

Хромосоми розійшлися до протилежних полюсів. Їхня кількість стає вдвічі меншою, кожна складається з двох хроматид. Навколо хромосом концентрується ядерна речовина й утворюється ядерна оболонка. Далі відбувається поділ цитоплазми, аналогічний тому, що спостерігається під час мітозу. Генетична характеристика клітин, що утворилися,— n2c

Інтерфаза II

Головна особливість інтерфази другого поділу мейозу полягає у відсутності реплікації ДНК. Це спричиняє появу гаплоїдного набору хромосом у клітинах, що утворюються. Генетична характеристика — n2c

Профаза II

У цій фазі руйнуються ядерця та ядерні мембрани, хромосоми коротшають і товщають. Центріолі переміщуються до протилежних полюсів клітини. Генетична характеристика — n2c

Метафаза II

Хромосоми розташовуються вздовж екватора клітини. Генетична характеристика — n2c

Анафаза II

Відбувається поділ центромер, хроматиди відокремлюються одна від одної й тепер називаються хромосомами, вони містять у цілому гаплоїдний набір генів. Генетична характеристика клітини — 2n2c (у цілому), на полюсах — nc

Телофаза II

Ідентична телофазі мітозу. Генетична характеристика клітин, що утворюються,— nc

В організмів, що розмножуються статевим шляхом, у результаті мейозу утворюються гаплоїдні клітини, хромосомні набори яких зливаються, формуючи ди-плоїдний набір зиготи. Якби не було мейозу, злиття гамет вело б до подвоєння кількості хромосом у кожному новому поколінні, народженому статевим шляхом. Отже, мейоз забезпечує збереження кількісної сталості генетичного матеріалу.

Мейоз створює також можливості для виникнення в гаметах нових комбінацій генів, що є причиною появи нових ознак у потомства. Цьому сприяють:

1.    випадкове злиття яйцеклітини і сперматозоїда під час запліднення,

2.    кросинговер у профазі першого поділу мейозу,

3.    незалежне розходження гомологічних хромосом в анафазі першого поділу мейозу.

Процес утворення зрілих статевих клітин називається гаметогенезом: чоловічих — сперматогенезом, жіночих — овогенезом. Основою гаметогенезу є редукційний поділ — мейоз. В обох випадках процес має три фази: розмноження, зростання, дозрівання. У сперматогенезі виділяють іще четверту

фазу — формування. Сперматогенез починається в чоловічих статевих залозах після статевого дозрівання, утворення яйцеклітин у жінок починається ще до їхнього народження й завершується для кожної яйцеклітини після її запліднення.

Сперматозоїди утворюються в результаті послідовних клітинних поділів, що називаються сукупно сперматогенезом.

Процес утворення спермія триває приблизно 70 днів.

Фаза

Характеристика

Розмноження

У фазі розмноження відбувається поділ клітин зачаткового епітелію, у результаті чого утворюються численні сперматогонії

Зростання

У фазі зростання сперматогонії збільшуються в розмірах і стають сперматоцита-ми першого порядку

Дозрівання

Під час дозрівання відбуваються два мейотичні поділи. Сперматоцити першого порядку в результаті першого поділу мейозу утворюють сперматоцити другого порядку. Потім відбувається другий поділ мейозу й формуються сперматиди

Формування

Зі сперматид на стадії формування утворюються зрілі сперматозоїди

Овогенез — це процес утворення жіночих статевих клітин — яйцеклітин.

Овогенез у людини починається у внутрішньоутробний період життя.

Фаза

Характеристика

Розмноження

Первинні статеві клітини багаторазово мітотично поділяються, утворюючи багато великих клітин, що називаються овогоніями

Зростання

Овогонії збільшуються в розмірах, утворюють овоцити першого порядку, що залишаються на стадії профази майже до овуляції (виходу яйцеклітини з яєчника)

Дозрівання

Перед овуляцією овоцит першого порядку здійснює перший поділ мейозу, утворюючи гаплоїдний овоцит другого порядку й так зване перше редукційне тільце (n2c). Воно зазвичай ділиться, утворюючи два інших редукційних тільця (nc), що невдовзі гинуть. Другий поділ мейозу доходить лише до стадії метафази. Анафаза другого поділу починається тільки тоді, коли овоцит зливається зі спермотозої-дом. Після запліднення овоцит другого порядку закінчує мейоз, утворюючи велику клітину — яйце — і друге редукційне тільце (nc), яке також гине. Редукційні тільця являють собою дрібні клітини, призначення яких полягає в підтримуванні гаплоїдного набору хромосом

Менструальний цикл — це фізіологічний процес в організмі жінок, протягом якого відбуваються циклічні зміни статевої системи: дозріває фолікул і яйцеклітина,

змінюється слизова оболонка стінки матки. Циклічні зміни відбуваються під контролем гормонів залоз внутрішньої секреції (гіпофіза, яєчника).

Онтогенез — це процес індивідуального розвитку організму протягом життя. В онтогенезі виділяють дві стадії: ембріональну та постем-

бріональну. Ембріональний період починається з моменту запліднення й утворення зиготи.