Cromossomos – estruturas celulares que armazenam e transmitem informações hereditárias = DNA (7) + proteína (6).

A estrutura do cromossomo é melhor visualizada na metáfase da mitose. É uma estrutura em forma de bastão e consiste em duas irmãs cromátide (3), segurado pelo centrômero ( cinetocoro) na área cintura primária (1), que divide o cromossomo em 2 ombros (2). Acontece as vezes constrição secundária (4), como resultado do qual é formado satélite do cromossomo (5).

Seções individuais de uma molécula de DNA - genes- responsável por cada característica ou propriedade específica do organismo. A informação hereditária é transmitida de célula para célula duplicando a molécula de DNA (replicação), transcrição e tradução. Função principal dos cromossomos- armazenamento e transmissão de informação hereditária, cujo portador é a molécula de DNA.

Sob um microscópio, pode-se ver que os cromossomos têm listras cruzadas, que se alternam em diferentes cromossomos de maneiras diferentes. Os pares de cromossomos são reconhecidos levando-se em consideração a distribuição das listras claras e escuras (alternando pares AT e GC). Os cromossomos de representantes de diferentes espécies apresentam estrias transversais. Espécies relacionadas, como humanos e chimpanzés, têm um padrão semelhante de bandas alternadas em seus cromossomos.

Em todas as células somáticas Qualquer organismo vegetal ou animal tem o mesmo número de cromossomos. Células sexuais(gametas) sempre contêm metade dos cromossomos das células somáticas de um determinado tipo de organismo.

Existem 46 cromossomos no cariótipo humano - 44 autossomos e 2 cromossomos sexuais. Os machos são heterogaméticos (cromossomos sexuais XY) e as fêmeas são homogaméticas (cromossomos sexuais XX). O cromossomo Y difere do cromossomo X na ausência de alguns alelos. Os cromossomos de um par são chamados homólogo, eles estão vestindo o mesmo locais(locais) carregam genes alélicos.

Todos os organismos pertencentes à mesma espécie possuem o mesmo número de cromossomos em suas células. Número de cromossomos não é uma característica específica da espécie. No entanto conjunto de cromossomos em geral, é específico da espécie, ou seja, é característico de apenas um tipo de organismo vegetal ou animal.

Cariótipo - um conjunto de características quantitativas e qualitativas externas do conjunto cromossômico (número, forma, tamanho dos cromossomos) de uma célula somática, característica de uma determinada espécie

Divisão celular - um processo biológico que está na base da reprodução e do desenvolvimento individual de todos os organismos vivos, o processo de aumentar o número de células através da divisão da célula original.

COM métodos de divisão celular :

1.amitose - divisão direta (simples) do núcleo interfásico por constrição, que ocorre fora do ciclo mitótico, ou seja, não é acompanhada por rearranjos complexos de toda a célula, bem como espiralização dos cromossomos. A amitose pode ser acompanhada de divisão celular ou limitada apenas à divisão nuclear sem divisão do citoplasma, o que leva à formação de células bi e multinucleadas. Uma célula que sofreu amitose é subsequentemente incapaz de entrar no ciclo mitótico normal. Comparada à mitose, a amitose é bastante rara. Normalmente é observado em tecidos altamente especializados, células que precisam se dividir: no epitélio e no fígado dos vertebrados, nas membranas embrionárias dos mamíferos, nas células do endosperma das sementes das plantas. A amitose também é observada quando é necessária uma restauração rápida do tecido (após operações e lesões). As células dos tumores malignos também costumam se dividir por amitose.

2 . mitose - divisão indireta, em que uma célula inicialmente diplóide dá origem a duas células-filhas, também células diplóides; característica das células somáticas (células do corpo) de todos os eucariotos (plantas e animais); tipo universal de divisão.

3. meiose - ocorre durante a formação de células germinativas em animais e esporos em plantas.

Ciclo de vida celular (ciclo celular) - o tempo de vida de uma célula desde a divisão até a próxima divisão, ou desde a divisão até a morte. O ciclo celular é diferente para diferentes tipos de células.

No corpo de mamíferos e humanos, distinguem-se os três seguintes: grupos de células, localizado em diferentes tecidos e órgãos:

células em divisão frequente (células epiteliais intestinais pouco diferenciadas, células basais da epiderme e outras);

raramente células em divisão (células do fígado - hepatócitos);

células que não se dividem (células nervosas do sistema nervoso central, melanócitos e outras).

O ciclo de vida das células em divisão frequente é o tempo de sua existência, desde o início da divisão até a próxima divisão. O ciclo de vida dessas células é frequentemente chamado ciclo mitótico . Este ciclo celular é dividido em dois principais período:

mitose ou período de divisão;

interfase é o período de vida celular entre duas divisões.

Interfase – o período entre duas divisões, quando a célula se prepara para a divisão: a quantidade de DNA nos cromossomos duplica, o número de outras organelas duplica, as proteínas são sintetizadas e ocorre o crescimento celular.

PARA fim da interfase Cada cromossomo consiste em duas cromátides, que durante a mitose se tornarão cromossomos independentes.

Períodos interfásicos:

1. Período pré-sintético (G 1) - o período de preparação para a síntese de DNA após a conclusão da mitose. Ocorre a formação de RNA, proteínas, enzimas de síntese de DNA e o número de organelas aumenta. O conteúdo dos cromossomos (n) e DNA (c) é 2n2c.

2. Período sintético (fase S) . A replicação ocorre (duplicação, síntese de DNA). Como resultado do trabalho das DNA polimerases, o conjunto de cromossomos para cada cromossomo torna-se 2n4c. É assim que os cromossomos bicromátides são formados.

3. Período pós-sintético (G 2) - tempo desde o final da síntese do DNA até o início da mitose. A preparação da célula para a mitose é concluída, os centríolos são duplicados, as proteínas são sintetizadas e o crescimento celular é concluído.

Mitose –

Esta é uma forma de divisão nuclear e ocorre apenas em células eucarióticas. Como resultado da mitose, cada um dos núcleos-filhos resultantes recebe o mesmo conjunto de genes que a célula-mãe possuía. Tanto os núcleos diplóides quanto os haplóides podem entrar em mitose. A mitose produz núcleos com a mesma ploidia do original.

Abrir usando um microscópio óptico em 1874 pelo cientista russo I. D. Chistyakov em células vegetais.

Em 1878, V. Flemming e o cientista russo P. P. Peremezhko descobriram esse processo em células animais. Nas células animais, a mitose dura 30-60 minutos, nas células vegetais - 2-3 h.

A mitose consiste em quatro fases:

1. prófase- os cromossomos bicromátides espiralam e tornam-se visíveis, o nucléolo e a membrana nuclear se desintegram, os fios do fuso são formados. O centro da célula é dividido em dois centríolos, divergindo em direção aos pólos.

2 . eu etáfase - fase de acumulação cromossômica no equador da célula: os fios do fuso partem dos pólos e unem-se aos centrômeros dos cromossomos: dois fios provenientes dos dois pólos aproximam-se de cada cromossomo.

3 . A nafase - a fase de divergência cromossômica, na qual os centrômeros se dividem e os cromossomos de cromátides únicas são esticados por fios de fuso até os pólos da célula; a fase mais curta da mitose.

4 . Telófase- o fim da divisão, o movimento dos cromossomos termina e eles se desenrolam (desenrolam-se em fios finos), um nucléolo é formado, a membrana nuclear é restaurada, um septo (nas células vegetais) ou uma constrição (nas células animais) é formado no equador, os filamentos do fuso de fissão se dissolvem.

Citocinese– processo de separação do citoplasma. A membrana celular na parte central da célula é puxada para dentro. Forma-se um sulco de clivagem e, à medida que se aprofunda, a célula se bifurca.

Como resultado da mitose, dois novos núcleos são formados com conjuntos idênticos de cromossomos, copiando exatamente a informação genética do núcleo materno.

Nas células tumorais, o curso da mitose é interrompido.

Como resultado da mitose a partir de uma célula diplóide com cromossomos cromátides duplos e o dobro da quantidade de DNA (2n4c), formam-se duas células diplóides filhas com cromossomos cromátides únicos e uma única quantidade de DNA (2n2c), que então entram na interfase. É assim que se formam as células somáticas (células do corpo) de um corpo vegetal, animal ou humano.

Trabalhos temáticos

A1. Os cromossomos são compostos de

1) DNA e proteína

2) RNA e proteína

3) DNA e RNA

4) DNA e ATP

A2. Quantos cromossomos uma célula do fígado humano contém?

A3. Quantas fitas de DNA um cromossomo duplicado possui?

A4. Se um zigoto humano contém 46 cromossomos, quantos cromossomos existem em um óvulo humano?

A5. Qual é o significado biológico da duplicação cromossômica na interfase da mitose?

1) Durante o processo de duplicação, as informações hereditárias mudam

2) Cromossomos duplicados são melhor visíveis

3) Como resultado da duplicação dos cromossomos, a informação hereditária das novas células permanece inalterada

4) Como resultado da duplicação dos cromossomos, novas células contêm o dobro de informações

A6. Em que fase da mitose a cromátide se separa dos pólos da célula? EM:

1) prófase

2) metáfase

3) anáfase

4) telófase

A7. Indique os processos que ocorrem em interfase

1) divergência dos cromossomos para os pólos da célula

2) síntese de proteínas, replicação de DNA, crescimento celular

3) formação de novos núcleos, organelas celulares

4) despiralização dos cromossomos, formação de fuso

A8. A mitose resulta em

1) diversidade genética de espécies

2) formação de gametas

3) cruzamento cromossômico

4) germinação de esporos de musgo

A9. Quantas cromátides cada cromossomo possui antes de ser duplicado?

A10. Como resultado da mitose, eles são formados

1) zigoto no esfagno

2) esperma em uma mosca

3) botões de carvalho

4) ovos de girassol

EM 1. Selecione os processos que ocorrem na interfase da mitose

1) síntese de proteínas

2) redução na quantidade de DNA

3) crescimento celular

4) duplicação cromossômica

5) divergência cromossômica

6) fissão nuclear

ÀS 2. Indique os processos que se baseiam na mitose

1) mutações

3) fragmentação do zigoto

4) formação de esperma

5) regeneração de tecidos

6) fertilização

VZ. Estabeleça a sequência correta de fases do ciclo de vida celular

A) anáfase

B) interfase

B) telófase

D) prófase

D) metáfase

E) citocinese

Meiose –

Este é o processo de divisão dos núcleos celulares, levando à redução do número de cromossomos pela metade e à formação de gametas, enquanto seções homólogas de cromossomos pareados (homólogos) e, conseqüentemente, DNA, são trocadas antes de se dispersarem em filhas. células.

Como resultado da meiose de uma célula diplóide (2n) quatro células haplóides (n) são formadas.

Abrir em 1882 por W. Flemming em animais, em 1888 por E. Strasburger em plantas.

Meiose precedido por interfase, portanto, os cromossomos bicromátides (2n4c) entram na meiose.

A meiose passa em duas etapas:

1. divisão de redução- o processo mais complexo e importante. Está dividido em fases:

A) prófase I: cromossomos emparelhados de uma célula diplóide se aproximam, se cruzam, formando pontes (quiasmas), depois trocam seções (crossing over), enquanto ocorre a recombinação dos genes, após a qual os cromossomos divergem

B)c metáfase I esses cromossomos emparelhados estão localizados ao longo do equador da célula, um fio de fuso está preso a cada um deles: a um cromossomo de um pólo, ao segundo - do outro

B) em anáfase I os cromossomos bicromátides divergem para os pólos celulares; um de cada par para um pólo, o segundo para o outro. Nesse caso, o número de cromossomos nos pólos passa a ser a metade do número da célula-mãe, mas eles permanecem bicromátides (n2c)

D) então passa telófase I, que passa imediatamente para a prófase II da segunda etapa da divisão meiótica, procedendo de acordo com o tipo de mitose:

2. divisão equacional. Não há interfase neste caso, pois os cromossomos são bicromátides e as moléculas de DNA são duplicadas.

A) prófase II

B)c metáfase II Os cromossomos bicromátides estão localizados ao longo do equador, com a divisão ocorrendo em duas células-filhas ao mesmo tempo.

B) em anáfase II cromossomos de cromátides únicas se movem para os pólos

D) em telófase II em quatro células-filhas, são formados núcleos e partições entre as células.

Por isso, como resultado da meiose são obtidas quatro células haplóides com cromossomos de cromátide único (nc): são células sexuais (gametas) de animais ou esporos de plantas.

Significado biológico da meioseé que é necessária uma diminuição no número de cromossomos durante a formação das células germinativas, pois durante a fertilização os núcleos dos gametas se fundem.

Se essa redução não ocorresse, então no zigoto (e, portanto, em todas as células do organismo filho) haveria o dobro de cromossomos.

No entanto, isso contradiz a regra de um número constante de cromossomos.

Desenvolvimento de células germinativas.

O processo de formação das células germinativas é denominado gametogênese. Nos organismos multicelulares existem espermatogênese– formação de células reprodutivas masculinas e ovogênese– formação de células germinativas femininas.

Consideremos a gametogênese que ocorre nas gônadas dos animais - testículos e ovários.

Espermatogênese- o processo de transformação de precursores diplóides de células germinativas - espermatogônias em espermatozóides.

1. As espermatogônias são divididas por mitose em duas células-filhas - espermatócitos de primeira ordem.

2. Os espermatócitos de primeira ordem são divididos por meiose (1ª divisão) em duas células-filhas - espermatócitos de segunda ordem.

3. Os espermatócitos de segunda ordem iniciam a segunda divisão meiótica, como resultado da formação de 4 espermátides haplóides.

4. As espermátides, após a diferenciação, transformam-se em espermatozoides maduros.

O esperma consiste em cabeça, pescoço e cauda. É móvel e graças a isso aumenta a probabilidade de seu encontro com gametas.

Nos musgos e samambaias, os espermatozoides se desenvolvem nos anterídios; nas angiospermas, eles são formados nos tubos polínicos.

Oogênese– formação de ovos nas fêmeas. Nos animais ocorre nos ovários. Na zona de reprodução existem oogônias - células germinativas primárias que se reproduzem por mitose.

A partir da ovogônia, após a primeira divisão meiótica, formam-se oócitos de primeira ordem.

Após a segunda divisão meiótica, formam-se oócitos de segunda ordem, a partir dos quais se formam um óvulo e três corpos-guia, que morrem. Os ovos são imóveis e apresentam formato esférico. Elas são maiores que outras células e contêm um suprimento de nutrientes para o desenvolvimento do embrião.

Nos musgos e samambaias, os ovos se desenvolvem em arquegônios; nas plantas com flores, em óvulos localizados no ovário da flor.

Desenvolvimento de células germinativas e dupla fertilização em plantas com flores.

Diagrama do ciclo de vida de uma planta com flores.

O adulto é diplóide. O ciclo de vida é dominado pelo esporófito (C > G).

A planta adulta aqui é um esporófito, formando macro (mulheres) E micrósporos(macho), que se desenvolvem de acordo saco embrionário E grão de pólen maduro, que são gametófitos.

Gametófito feminino em plantas - saco embrionário.

Gametófito masculino em plantas - grão de pólen.

Cálice + corola = perianto

Estame e pistilo são os órgãos reprodutivos de uma flor.

Células reprodutivas masculinas amadurecer em antera(saco polínico ou microsporângio) localizado no estame.

Ele contém muitas células diplóides, cada uma das quais se divide por meiose e forma 4 grãos de pólen haplóides (micrósporos), a partir dos quais o macho se desenvolve. gametófito.

Cada grão de pólen se divide por mitose e forma 2 células - vegetativo e generativo. Célula geradora divide-se novamente por mitose e forma 2 espermatozoides.

Assim, o pólen (micrósporo germinado, grão de pólen maduro) contém três células - 1 vegetativo e 2 espermatozóides, coberto por uma concha.

Células reprodutivas femininas desenvolver-se em óvulo(óvulo ou megasporângio), localizado no ovário do pistilo.

Uma de suas células diplóides se divide por meiose para formar 4 células haplóides. Destas, apenas uma célula haplóide (megásporo) divide-se três vezes por mitose e cresce no saco embrionário ( gametófito feminino),

as outras três células haplóides morrem.

Como resultado da divisão os megásporos formam 8 núcleos haplóides do saco embrionário, nos quais 4 núcleos estão localizados em um pólo e 4 no pólo oposto.

Em seguida, um núcleo migra de cada pólo para o centro do saco embrionário, fundindo-se, formando o núcleo diplóide central do saco embrionário.

Uma das três células haplóides localizadas na entrada do pólen é um grande óvulo, as outras 2 são células sinérgicas auxiliares.

Polinização- transferência de pólen das anteras para o estigma.

Fertilizaçãoé o processo de fusão de um óvulo e um espermatozoide, resultando na formação zigoto– célula germinativa ou primeira célula de um novo organismo

No fertilização O grão de pólen, uma vez no estigma, germina em direção aos óvulos localizados no ovário devido à sua célula vegetativa, que forma um tubo polínico. Na extremidade anterior do tubo polínico existem 2 espermatozoides (os próprios espermatozoides não podem se mover, então avançam devido ao crescimento do tubo polínico). Penetrando no saco embrionário através de um canal no tegumento - a passagem do pólen (micrópila), um espermatozoide fertiliza o óvulo e o segundo se funde com 2n célula central (núcleo diplóide do saco embrionário) com a formação 3n núcleo triplóide. Este processo é chamado fertilização dupla , foi descoberto por S.G. Navashin em 1898 em Liliaceae. Posteriormente de ovo fertilizado - zigotos desenvolve embrião semente, e de núcleo triploide- tecido nutricional - endosperma. Assim, uma semente é formada a partir do óvulo e o tegumento é formado a partir de seu tegumento. Ao redor da semente de ovário e outras partes da flor está sendo formado feto.

Trabalhos temáticos

A1. Meiose é o processo denominado

1) mudanças no número de cromossomos em uma célula

2) duplicar o número de cromossomos na célula

3) formação de gametas

4) conjugação cromossômica

A2. A base das mudanças nas informações hereditárias das crianças

em comparação com os processos de mentira de informações dos pais

1) duplicando o número de cromossomos

2) reduzir o número de cromossomos pela metade

3) duplicar a quantidade de DNA nas células

4) conjugação e cruzamento

A3. A primeira divisão da meiose termina com a formação de:

2) células com um conjunto haplóide de cromossomos

3) células diplóides

4) células de ploidia diferente

A4. Como resultado da meiose, são formados:

1) esporos de samambaia

2) células das paredes do anterídio da samambaia

3) células das paredes do arquegônio da samambaia

4) células somáticas de zangões abelhas

A5. A metáfase da meiose da metáfase da mitose pode ser distinguida por

1) localização dos bivalentes no plano equatorial

2) duplicação dos cromossomos e sua torção

3) formação de células haplóides

4) divergência das cromátides para os pólos

A6. A telófase da segunda divisão da meiose pode ser reconhecida por

1) a formação de dois núcleos diplóides

2) divergência dos cromossomos para os pólos da célula

3) a formação de quatro núcleos haplóides

4) duplicando o número de cromátides na célula

A7. Quantas cromátides estarão contidas no núcleo do esperma de rato se for conhecido que os núcleos de suas células somáticas contêm 42 cromossomos

A8. Os gametas formados como resultado da meiose contêm

1) cópias do conjunto completo de cromossomos parentais

2) cópias de metade do conjunto de cromossomos parentais

3) um conjunto completo de cromossomos parentais recombinados

4) metade do conjunto recombinado de cromossomos parentais

EM 1. Estabeleça a sequência correta de processos que ocorrem na meiose

A) Localização dos bivalentes no plano equatorial

B) Formação de bivalentes e cruzamento

B) Divergência de cromossomos homólogos para os pólos celulares

D) formação de quatro núcleos haplóides

D) a formação de dois núcleos haplóides contendo duas cromátides

A divisão celular por meio da meiose ocorre em dois estágios principais: meiose I e meiose II. Ao final do processo meiótico, quatro são formados. Antes de uma célula em divisão entrar na meiose, ela passa por um período chamado interfase.

Interfase

• Fase G1: estágio de desenvolvimento celular antes da síntese de DNA. Nesta fase, a célula, preparando-se para a divisão, aumenta de massa.
• Fase S: o período durante o qual o DNA é sintetizado. Para a maioria das células, esta fase leva um curto período de tempo.
• Fase G2: o período após a síntese do DNA, mas antes do início da prófase. A célula continua a sintetizar proteínas adicionais e a aumentar de tamanho.

Na última fase da interfase, a célula ainda possui nucléolos. cercado por uma membrana nuclear, e os cromossomos celulares são duplicados, mas estão na forma. Os dois pares, formados a partir da replicação de um par, estão localizados fora do núcleo. No final da interfase, a célula entra no primeiro estágio da meiose.

Meiose I:

Prófase I

Na prófase I da meiose ocorrem as seguintes alterações:

• Os cromossomos se condensam e se fixam ao envelope nuclear.
• Ocorre sinapse (reunião de pares de cromossomos homólogos) e uma tétrade é formada. Cada tétrade consiste em quatro cromátides.
• Pode ocorrer recombinação genética.
• Os cromossomos se condensam e se separam do envelope nuclear.
• Da mesma forma, os centríolos migram para longe uns dos outros e o envelope nuclear e os nucléolos são destruídos.
• Os cromossomos iniciam a migração para a placa metafásica (equatorial).

No final da prófase I, a célula entra na metáfase I.

Metáfase I

Na metáfase I da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• As tétrades estão alinhadas na placa metafásica.
• cromossomos homólogos são orientados para pólos opostos da célula.

No final da metáfase I, a célula entra na anáfase I.

Anáfase I

Na anáfase I da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• Os cromossomos se movem para extremidades opostas da célula. Semelhante à mitose, os cinetocoros interagem com os microtúbulos para mover os cromossomos para os pólos da célula.
• Ao contrário da mitose, eles permanecem juntos após passarem para pólos opostos.

No final da anáfase I, a célula entra na telófase I.

Telófase I

Na telófase I da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• As fibras do fuso continuam a mover cromossomos homólogos para os pólos.
• Uma vez concluído o movimento, cada pólo da célula possui um número haplóide de cromossomos.
• Na maioria dos casos, a citocinese (divisão) ocorre simultaneamente com a telófase I.
• No final da telófase I e da citocinese, duas células-filhas são produzidas, cada uma com metade do número de cromossomos da célula-mãe original.
• Dependendo do tipo de célula, diferentes processos podem ocorrer na preparação para a meiose II. No entanto, o material genético não é replicado novamente.

No final da telófase I, a célula entra na prófase II.

Meiose II:

Prófase II

Na prófase II da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• O núcleo e os núcleos são destruídos enquanto o fuso de fissão aparece.
• Os cromossomos não se replicam mais nesta fase.
• Os cromossomos começam a migrar para a placa metafásica II (no equador das células).

No final da prófase II, as células entram na metáfase II.

Metáfase II

Na metáfase II da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• Os cromossomos se alinham na placa metafásica II, no centro das células.
• As cadeias de cinetocoro das cromátides irmãs divergem para pólos opostos.

No final da metáfase II, as células entram na anáfase II.

Anáfase II

Na anáfase II da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• As cromátides irmãs se separam e começam a se mover para extremidades opostas (pólos) da célula. As fibras do fuso não conectadas às cromátides alongam e alongam as células.
• Depois que as cromátides irmãs emparelhadas são separadas umas das outras, cada uma é considerada um cromossomo completo, denominado cromossomo.
• Na preparação para o próximo estágio da meiose, os dois pólos celulares também se afastam um do outro durante a anáfase II. No final da anáfase II, cada pólo contém uma compilação completa de cromossomos.

Após a anáfase II, as células entram na telófase II.

Telófase II

Na telófase II da meiose, ocorrem as seguintes alterações:

• Núcleos separados são formados em pólos opostos.
• Ocorre citocinese (divisão do citoplasma e formação de novas células).
• No final da meiose II, quatro células-filhas são produzidas. Cada célula tem metade do número de cromossomos da célula-mãe original.

Resultado da meiose

O resultado final da meiose é a produção de quatro células-filhas. Essas células têm metade do número de cromossomos da célula-mãe. Durante a meiose, apenas as partes sexuais são produzidas. Outros se dividem por mitose. Quando os sexos se unem durante a fertilização, eles se tornam. As células diplóides possuem um conjunto completo de cromossomos homólogos.

Meioseé um método de divisão celular em eucariotos que produz células haplóides. Isso difere da meiose para a mitose, que produz células diplóides.

Além disso, a meiose ocorre em duas divisões sucessivas, chamadas de primeira (meiose I) e segunda (meiose II), respectivamente. Já após a primeira divisão, as células contêm um único conjunto de cromossomos, ou seja, haplóide. Portanto, a primeira divisão é frequentemente chamada reducionista. Embora às vezes o termo “divisão de redução” seja usado em relação a toda a meiose.

A segunda divisão é chamada equacional e o mecanismo de sua ocorrência é semelhante à mitose. Na meiose II, as cromátides irmãs movem-se em direção aos pólos celulares.

A meiose, assim como a mitose, é precedida na interfase pela síntese de DNA - replicação, após a qual cada cromossomo já consiste em duas cromátides, chamadas de cromátides irmãs. Não há síntese de DNA entre a primeira e a segunda divisões.

Se como resultado da mitose duas células são formadas, então como resultado da meiose - 4. Porém, se o corpo produz óvulos, resta apenas uma célula, que concentrou nutrientes em si mesma.

A quantidade de DNA antes da primeira divisão é geralmente indicada como 2n 4c. Aqui n denota cromossomos, c – cromátides. Isso significa que cada cromossomo possui um par homólogo (2n), enquanto ao mesmo tempo cada cromossomo consiste em duas cromátides. Levando em consideração a presença de um cromossomo homólogo, obtêm-se quatro cromátides (4c).

Após a primeira e antes da segunda divisão, a quantidade de DNA em cada uma das duas células-filhas é reduzida para 1n 2c. Ou seja, os cromossomos homólogos se dispersam em células diferentes, mas continuam a consistir em duas cromátides.

Após a segunda divisão, formam-se quatro células com um conjunto de 1n 1c, ou seja, cada uma contém apenas um cromossomo de um par de homólogos e consiste em apenas uma cromátide.

Abaixo está uma descrição detalhada da primeira e segunda divisões meióticas. A designação das fases é a mesma da mitose: prófase, metáfase, anáfase, telófase. Contudo, os processos que ocorrem nestas fases, especialmente na prófase I, são um pouco diferentes.

Meiose I

Prófase I

Esta é geralmente a fase mais longa e complexa da meiose. Demora muito mais tempo do que durante a mitose. Isso se deve ao fato de que neste momento os cromossomos homólogos se aproximam e trocam seções de DNA (ocorrem conjugação e cruzamento).

Conjugação- o processo de ligação de cromossomos homólogos. Atravessando- troca de regiões idênticas entre cromossomos homólogos. Cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos podem trocar seções equivalentes. Nos locais onde ocorre tal troca, os chamados quiasma.

Os cromossomos homólogos emparelhados são chamados bivalentes, ou cadernos. A conexão persiste até a anáfase I e é assegurada por centrômeros entre cromátides irmãs e quiasmas entre cromátides não-irmãs.

Na prófase ocorre a espiralização dos cromossomos, de modo que, ao final da fase, os cromossomos adquirem sua forma e tamanho característicos.

Nos estágios posteriores da prófase I, o envelope nuclear se desintegra em vesículas e os nucléolos desaparecem. O fuso meiótico começa a se formar. Três tipos de microtúbulos fusiformes são formados. Alguns estão ligados aos cinetocoros, outros - aos tubos que crescem no pólo oposto (a estrutura atua como espaçadores). Outros ainda formam uma estrutura estrelada e se fixam ao esqueleto membranoso, servindo de suporte.

Centrossomos com centríolos divergem em direção aos pólos. Os microtúbulos penetram na região do antigo núcleo e se ligam aos cinetocoros localizados na região do centrômero dos cromossomos. Nesse caso, os cinetocoros das cromátides irmãs se fundem e atuam como uma única unidade, o que permite que as cromátides de um cromossomo não se separem e posteriormente se movam juntas para um dos pólos da célula.

Metáfase I

O fuso de fissão está finalmente formado. Pares de cromossomos homólogos estão localizados no plano equatorial. Eles se alinham um em frente ao outro ao longo do equador da célula, de modo que o plano equatorial fique entre pares de cromossomos homólogos.

Anáfase I

Os cromossomos homólogos se separam e se movem para diferentes pólos da célula. Devido ao cruzamento ocorrido durante a prófase, suas cromátides não são mais idênticas entre si.

Telófase I

Os kernels são restaurados. Os cromossomos se transformam em cromatina fina. A célula se divide em duas. Nos animais, invaginação da membrana. As plantas formam uma parede celular.

Meiose II

A interfase entre duas divisões meióticas é chamada intercinesia, é muito curto. Ao contrário da interfase, a duplicação do DNA não ocorre. Na verdade, já está duplicado, só que cada uma das duas células contém um dos cromossomos homólogos. A meiose II ocorre simultaneamente em duas células formadas após a meiose I. O diagrama abaixo mostra a divisão de apenas uma célula em duas.

Prófase II

Curto. Os núcleos e nucléolos desaparecem novamente e as cromátides espiralam. O fuso começa a se formar.

Metáfase II

Cada cromossomo, composto por duas cromátides, está ligado a dois filamentos do fuso. Um fio de um poste, outro do outro. Os centrômeros consistem em dois cinetocoros separados. A placa metafásica é formada em um plano perpendicular ao equador da metáfase I. Ou seja, se a célula-mãe na meiose I se dividiu, agora duas células se dividirão.

Anáfase II

A proteína que liga as cromátides irmãs se separa e elas se movem para pólos diferentes. Agora, as cromátides irmãs são chamadas de cromossomos irmãos.

Telófase II

Semelhante à telófase I. Ocorre a despiralização do cromossomo, o fuso desaparece, os núcleos e nucléolos se formam e ocorre a citocinese.

O significado da meiose

Num organismo multicelular, apenas as células sexuais se dividem por meiose. Portanto, o principal significado da meiose é segurançamecanismoAreprodução sexuada,em que o número de cromossomos em uma espécie permanece constante.

Outro significado da meiose é a recombinação da informação genética que ocorre na prófase I, ou seja, variabilidade combinativa. Novas combinações de alelos são criadas em dois casos. 1. Quando ocorre o cruzamento, ou seja, cromátides não-irmãs de cromossomos homólogos trocam seções. 2. Com divergência independente dos cromossomos para os pólos em ambas as divisões meióticas. Em outras palavras, cada cromossomo pode aparecer em uma célula em qualquer combinação com outros cromossomos que não sejam homólogos a ele.

Já após a meiose I, as células contêm informações genéticas diferentes. Após a segunda divisão, todas as quatro células são diferentes umas das outras. Esta é uma diferença importante entre meiose e mitose, que produz células geneticamente idênticas.

O cruzamento e a divergência aleatória de cromossomos e cromátides nas anáfases I e II criam novas combinações de genes e são umdas causas da variabilidade hereditária dos organismos, graças ao qual a evolução dos organismos vivos é possível.

Altura do corpo humanoé causada pelo aumento do tamanho e do número de células, sendo este último assegurado pelo processo de divisão, ou mitose. A proliferação celular ocorre sob a influência de fatores de crescimento extracelular, e as próprias células passam por uma sequência repetida de eventos conhecida como ciclo celular.

Existem quatro principais fases: G1 (pré-sintético), S (sintético), G2 (pós-sintético) e M (mitótico). Isto é seguido pela separação do citoplasma e da membrana plasmática, resultando em duas células-filhas idênticas. As fases Gl, S e G2 fazem parte da interfase. A replicação cromossômica ocorre durante a fase sintética, ou fase S.
Maioria células não estão sujeitos à divisão ativa; sua atividade mitótica é suprimida durante a fase GO, que faz parte da fase G1.

Duração da fase Mé de 30 a 60 minutos, enquanto todo o ciclo celular ocorre em cerca de 20 horas. Dependendo da idade, as células humanas normais (não tumorais) passam por até 80 ciclos mitóticos.

Processos ciclo de célula são controlados pela ativação e inativação sequencialmente repetida de enzimas-chave chamadas proteínas quinases dependentes de ciclina (CDPKs), bem como de seus cofatores, as ciclinas. Nesse caso, sob a influência de fosfoquinases e fosfatases, ocorre a fosforilação e desfosforilação de complexos especiais ciclina-CZK, responsáveis ​​pelo início de determinadas fases do ciclo.

Além disso, nos assuntos relevantes estágios semelhantes às proteínas CZK causam compactação dos cromossomos, ruptura do envelope nuclear e reorganização dos microtúbulos do citoesqueleto para formar um fuso de fissão (fuso mitótico).

Fase G1 do ciclo celular

Fase G1- um estágio intermediário entre as fases M e S, durante o qual a quantidade de citoplasma aumenta. Além disso, no final da fase G1 existe um primeiro ponto de verificação onde são verificadas a reparação do ADN e as condições ambientais (se são suficientemente favoráveis ​​para a transição para a fase S).

No caso nuclear ADN danificado, a atividade da proteína p53 aumenta, o que estimula a transcrição de p21. Este último se liga a um complexo específico ciclina-CZK, responsável pela transferência da célula para a fase S, e inibe sua divisão na fase Gl. Isto permite que enzimas de reparo corrijam fragmentos de DNA danificados.

Se ocorrerem patologias Replicação da proteína p53 de DNA defeituoso continua, o que permite que as células em divisão acumulem mutações e contribua para o desenvolvimento de processos tumorais. É por isso que a proteína p53 é frequentemente chamada de “guardiã do genoma”.

Fase G0 do ciclo celular

A proliferação celular em mamíferos só é possível com a participação de células secretadas por outras células. fatores de crescimento extracelular, que exercem seu efeito através da transdução de sinal em cascata de proto-oncogenes. Se durante a fase G1 a célula não receber os sinais adequados, ela sai do ciclo celular e entra no estado G0, no qual pode permanecer por vários anos.

O bloqueio G0 ocorre com a ajuda de proteínas - supressores de mitose, uma das quais é proteína de retinoblastoma(proteína Rb) codificada por alelos normais do gene do retinoblastoma. Esta proteína se liga a proteínas reguladoras distorcidas, bloqueando a estimulação da transcrição de genes necessários para a proliferação celular.

Fatores de crescimento extracelular destroem o bloqueio por ativação Complexos ciclina-CZK específicos de Gl, que fosforilam a proteína Rb e alteram sua conformação, resultando na quebra da ligação com as proteínas reguladoras. Ao mesmo tempo, estes últimos ativam a transcrição dos genes que codificam, o que desencadeia o processo de proliferação.

Fase S do ciclo celular

Quantidade padrão Hélices duplas de DNA em cada célula, o conjunto diplóide correspondente de cromossomos de fita simples é geralmente designado como 2C. O conjunto 2C é mantido durante toda a fase G1 e duplica (4C) durante a fase S, quando novo DNA cromossômico é sintetizado.

Começando do fim Fase S e até a fase M (incluindo a fase G2), cada cromossomo visível contém duas moléculas de DNA fortemente ligadas, chamadas cromátides irmãs. Assim, nas células humanas, do final da fase S ao meio da fase M, existem 23 pares de cromossomos (46 unidades visíveis), mas 4C (92) duplas hélices de DNA nuclear.

Em andamento mitose conjuntos idênticos de cromossomos são distribuídos entre duas células-filhas de tal forma que cada uma delas contém 23 pares de moléculas de DNA 2C. Deve-se notar que as fases G1 e G0 são as únicas fases do ciclo celular durante as quais 46 cromossomos nas células correspondem a um conjunto 2C de moléculas de DNA.

Fase G2 do ciclo celular

Segundo ponto de verificação, onde o tamanho da célula é testado, está no final da fase G2, localizada entre a fase S e a mitose. Além disso, nesta fase, antes de prosseguir para a mitose, são verificadas a integridade da replicação e a integridade do DNA. Mitose (fase M)

1. Prófase. Os cromossomos, cada um composto por duas cromátides idênticas, começam a condensar-se e tornam-se visíveis dentro do núcleo. Nos pólos opostos da célula, um aparelho fusiforme começa a se formar em torno de dois centrossomas a partir de fibras de tubulina.

2. Prometáfase. A membrana nuclear se divide. Os cinetocoros se formam ao redor dos centrômeros dos cromossomos. As fibras de tubulina penetram no núcleo e concentram-se próximo aos cinetocoros, conectando-os às fibras que emanam dos centrossomas.

3. Metáfase. A tensão das fibras faz com que os cromossomos se alinhem no meio do caminho entre os pólos do fuso, formando assim a placa metafásica.

4. Anáfase. O DNA do centrômero, compartilhado entre as cromátides irmãs, é duplicado, e as cromátides se separam e se afastam mais perto dos pólos.

5. Telófase. As cromátides irmãs separadas (que a partir de agora são consideradas cromossomos) alcançam os pólos. Uma membrana nuclear aparece ao redor de cada grupo. A cromatina compactada se dissipa e formam-se nucléolos.

6. Citocinese. A membrana celular se contrai e um sulco de clivagem se forma no meio entre os pólos, que com o tempo separa as duas células-filhas.

Ciclo centrossomo

Em Tempo de fase G1 um par de centríolos ligados a cada centrossoma se separa. Durante as fases S e G2, um novo centríolo filho é formado à direita dos antigos centríolos. No início da fase M, o centrossoma se divide e dois centrossomas filhos movem-se em direção aos pólos celulares.

Objetivos educacionais:

• continuar a desenvolver conhecimentos sobre reprodução, caracterizar meiose,
• formar conhecimento sobre mudanças nas moléculas de DNA e cromossomos durante a meiose, para revelar o significado biológico da meiose.

Tarefas educacionais:

• dar continuidade à educação moral e higiênica, comprovando o perigo das drogas, do álcool e do fumo na formação do fuso.

Tarefas de desenvolvimento:

• discutir questões problemáticas, usando comparação,
• análise, síntese ao trabalhar de forma independente com um livro didático e preencher tabelas, para desenvolver o pensamento lógico e as habilidades intelectuais e criativas dos alunos.

Equipamento de aula:

• manual dinâmico “Cruzamento Cromossômico”, “Divisão Celular”,
• tabelas que ilustram os estágios da meiose,
• apresentação sobre as etapas da meiose.

Etapas da lição

I. Atualização de conhecimentos dos alunos (etapa desafio).

Testar o conhecimento sobre a divisão celular indireta durante uma conversa usando as seguintes perguntas:

1.O que é um conjunto diplóide de cromossomos? (Conjunto duplo de cromossomos, característico das células somáticas).

2. O que é um conjunto haplóide de cromossomos? (Um único conjunto de cromossomos, característico das células germinativas).

3. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA no período pré-sintético da interfase? (2p2s).

4. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA durante o período pós-sintético da interfase? (2p4s).

5. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA na prófase e na metáfase da mitose? (2p4s).

6. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA na anáfase da mitose? (4p4s).

7. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA na telófase da mitose? (2p2s).

8. Quantas moléculas de DNA existem no núcleo de uma célula somática humana antes da mitose? (92 moléculas).

9. Quantas moléculas de DNA existem no núcleo de uma célula somática após a mitose? (46).

10. Como são chamados os cromossomos durante o período de interfase? (Cromatina).

II. Aprendendo novo material. Estágio de concepção.

1. A história do professor sobre a meiose - um tipo especial de divisão celular, cujo resultado é a redução pela metade do número de cromossomos nas novas células especiais que são formadas.

2. Uma conversa sobre o complexo mecanismo da meiose e as características de suas duas etapas, sobre a transformação dos cromossomos em cromátides, sobre conjugação e cruzamento.

Características da primeira divisão meiótica

Interfase 1.

Período pré-sintético (período G1).

Peculiaridades:

a) as células-filhas que iniciam o ciclo de vida têm metade do volume e do conteúdo total de proteínas e RNA da célula-mãe original;

b) no início do período, a síntese de RNA é retomada;

c) ocorre síntese ativa de proteínas, enzimas metabólicas de RNA e enzimas necessárias à formação de precursores de DNA;

d) síntese de nucleotídeos de purina e pirimidina e quatro nucleosídeos trifosfatos que compõem a molécula de DNA;

e) ocorre o crescimento celular, necessário para atingir determinada “massa crítica” do citoplasma, que determina o início da síntese do DNA;

f) acúmulo de ATP na forma de reservatório de energia que garante o funcionamento mecânico e químico do aparelho mitótico;

g) durante este período, as células apresentam conteúdo de DNA diplóide (2n2s)

Período sintético (período S). Este é o período de tempo durante o qual ocorre a reduplicação do DNA (2n4s).

Peculiaridades:

a) o nível de síntese de RNA continua a aumentar de acordo com o aumento da quantidade de DNA;

b) paralelamente à síntese de DNA na célula, ocorre intensa síntese de histonas no citoplasma e sua migração ocorre para o núcleo, onde se ligam ao DNA.

Período pós-sintético (período G, 2p4s). Este é um período de tempo caracterizado por processos que visam preparar a célula para a divisão.

Peculiaridades:

a) síntese proteica intensiva, que vai para as proteínas citoplasmáticas das células-filhas;

b) formação do aparelho mitótico;

c) síntese aprimorada de proteínas totais, RNA, síntese de proteínas que determinam a divisão celular;

d) a massa do citoplasma dobra;

e) o volume do núcleo aumenta acentuadamente.

Prófase 1. A fase mais longa, por isso é dividida em cinco etapas.

1 .Leptoteno .

Ocorre a espiralização dos cromossomos, eles são encurtados e tornam-se visíveis como estruturas separadas.

2. Zigoteno.

Os cromossomos homólogos se aproximam em comprimento e formam pares. Esses cromossomos têm o mesmo comprimento, seus centrômeros ocupam a mesma posição e geralmente contêm o mesmo número de genes dispostos na mesma sequência linear. Começa a sinapse (conjugação) dos cromossomos.

A conjugação começa em vários pontos dos cromossomos e então os cromossomos são conectados ao longo de todo o seu comprimento. Um par de cromossomos homólogos conjugados é chamado de bivalentes. Neste caso, tanto o empacotamento mais denso ocorre no nível molecular quanto a torção externamente perceptível (espiralização). Como cada um dos cromossomos homólogos possui seu próprio centrômero, existem dois centrômeros no bivalente.

3 .Paquitena.

Cada cromossomo homólogo no estágio de paquíteno é dividido longitudinalmente em um plano perpendicular ao plano de conjugação. Assim, cada elemento agora consiste em quatro cromátides. Esses pontos são chamados quiasma(cruzar). Como resultado, os genes de um cromossomo tornam-se associados aos genes de outro cromossomo, o que leva a novas combinações de genes nas cromátides resultantes. Este processo é chamado atravessando.

4. Diploteno.

Os cromossomos homólogos são parcialmente espiralados e se afastam um pouco um do outro. Ao mesmo tempo, mantêm a interligação com o auxílio de pontes – quiasmas, que servem como expressão estrutural da travessia ocorrida na etapa anterior.

5. Diacinese .

Nesta fase, os cromossomos estão completamente condensados ​​e intensamente corados. O envelope nuclear e o nucléolo desaparecem. Os centríolos, se presentes, migram para os pólos e formam os filamentos do fuso.

Metáfase1.

Cromossomos homólogos (bivalentes) alinham-se no plano equatorial. Seus centrômeros parecem duplos, mas se comportam como estruturas únicas.

Anáfase 1.

Ao longo dos fios do fuso, os centrômeros divergem para os pólos, cada um dos quais está associado a duas cromátides. Assim, na anáfase da primeira divisão eles divergem cromátides não-filhas de cromossomos homólogos, como na mitose, mas diretamente cromossomos homólogos e em cada pólo existe um conjunto haplóide de p2s, e em toda a célula existem 2p4s.

Telófase 1.

A divergência dos cromossomos homólogos para pólos opostos significa a conclusão da primeira divisão meiótica. O número de cromossomos no conjunto caiu pela metade, mas cada cromossomo consiste em duas cromátides. Em animais e em algumas plantas, as cromátides despiram.

Características da segunda divisão meiótica.

Interfase 2.

Esta fase é observada apenas em células animais. Não há período sintético e não ocorre mais replicação do DNA. Após uma curta interfase 2, a prófase 2 começa.

Prófase 2.

Nas células onde a interfase 2 cai, esse estágio também está ausente. Na prófase 2, os nucléolos e as membranas nucleares são destruídos e as cromátides são encurtadas e espessadas. Um fuso é formado, que marca o início da metáfase 2.

Metáfase 2.

Nesta fase, o número de cromossomos é menor do que nas células somáticas. Os cromossomos se alinham no plano equatorial e os centrômeros se comportam como estruturas duplas.

Anáfase 2.

Os centrômeros se dividem e as duas cromátides irmãs movem-se para pólos opostos. As cromátides separadas umas das outras são chamadas de cromossomos e um conjunto haplóide (ps) é formado em cada pólo da célula.

Telófase 2.

Esta fase é semelhante à telófase da mitose. Cromossomos em espiral. Os filamentos do fuso desaparecem e os centríolos se replicam.Em torno de cada núcleo, que agora contém o número haplóide de cromossomos da célula-mãe original, uma membrana nuclear é formada novamente. Assim, quatro células-filhas são produzidas a partir da célula-mãe original.

III. Estágio de reflexão.

Resumindo a lição com uma discussão sobre o resultado da meiose, a formação de células haplóides especiais com um conjunto de cromossomos dividido pela metade e seções de cromossomos homólogos trocadas espontaneamente, visualizando uma apresentação sobre os estágios da meiose, preenchendo a tabela. Relato do aluno sobre anormalidades causadas pela não divergência de cromossomos em humanos.

Gráfico de comparação.

Desvios causados ​​pela não divergência de cromossomos em humanos.

Conversa final sobre o tema “Meiose”.

1. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA antes da primeira divisão meiótica? (2p4s).

2. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA antes da segunda divisão meiótica? (p2s).

3. Quais cromossomos são chamados de homólogos? (Cromossomos idênticos emparelhados carregando genes idênticos.)

4. Quais são os processos mais importantes que ocorrem durante a prófase I da meiose? (Conjugação e cruzamento.)

5. O que é característico da interfase entre a primeira e a segunda divisões da meiose? (O período S está faltando.)

6. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA na prófase II e na metáfase II? (p2s.)

7. Qual é o conjunto de cromossomos e DNA no final da segunda divisão meiótica? (ps.)

1. Na interfase do ciclo mitótico, o DNA duplica:

b) durante o período sintético;

c) no período pós-sintético;

d) em metáfase.

2. Ocorre crescimento celular ativo:

a) no período pré-sintético;

b) durante o período sintético;

c) no período pós-sintético

d) em metáfase.

3. A célula possui um conjunto de cromossomos e DNA 2n4c e está se preparando para se dividir:

a) no período pré-sintético;

b) durante o período sintético;

c) no período pós-sintético

d) em metáfase.

4. Começa a espiralização dos cromossomos, a membrana nuclear se dissolve:

a) em prófase;

b) em anáfase;

c) em telófase;

d) em metáfase.

5. Os cromossomos se alinham ao longo do equador da célula:

a) em prófase;

b) em anáfase;

c) em telófase;

d) em metáfase.

6. As cromátides se afastam umas das outras e tornam-se cromossomos independentes:

a) em prófase;

b) em anáfase;

c) em telófase;

d) em metáfase.

7. A conjugação de cromossomos homólogos ocorre durante o período:

a) prófase 1;

b) metáfase 1;

c) anáfase 1;

d) telófase 1;

e) prófase 2;

e) metáfase 2;

g) anáfase 2;

h) telófase 2.

8. O cruzamento na meiose ocorre durante o período:

a) prófase 1;

b) metáfase 1;

c) anáfase 1;

d) telófase 1;

e) prófase 2;

e) metáfase 2;

g) anáfase 2;

h) telófase 2.

9. Que conjunto de cromossomos é obtido durante a divisão mitótica de um núcleo diplóide?

a) haplóide;

b) diplóide.

10. Qual conjunto de cromossomos estará nas células após a divisão por mitose, se a mãe tivesse 6 cromossomos?

11. Qual conjunto de cromossomos estará nas células após a divisão por meiose, se a mãe tivesse 6 cromossomos?

1V. Lição de casa: estude o parágrafo 30.