Mitose- o principal método de divisão das células eucarióticas, em que primeiro ocorre a duplicação e depois o material hereditário é distribuído uniformemente entre as células-filhas.

A mitose é um processo contínuo com quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase. Antes da mitose, a célula se prepara para a divisão ou interfase. O período de preparação celular para a mitose e a própria mitose juntas constituem ciclo mitótico. Abaixo está uma breve descrição das fases do ciclo.

Interfase consiste em três períodos: pré-sintético ou pós-mitótico, - G 1, sintético - S, pós-sintético ou pré-mitótico, - G 2.

Período pré-sintético (2n 2c, Onde n- número de cromossomos, Com- número de moléculas de DNA) - crescimento celular, ativação de processos de síntese biológica, preparação para o próximo período.

Período sintético (2n 4c) - replicação do DNA.

Período pós-sintético (2n 4c) - preparação da célula para mitose, síntese e acúmulo de proteínas e energia para a próxima divisão, aumento do número de organelas, duplicação dos centríolos.

Prófase (2n 4c) - desmantelamento das membranas nucleares, divergência dos centríolos para diferentes pólos da célula, formação de filamentos fusiformes, “desaparecimento” dos nucléolos, condensação dos cromossomos biromatídeos.

Metáfase (2n 4c) - alinhamento dos cromossomos bicromátides maximamente condensados ​​​​no plano equatorial da célula (placa metafásica), fixação dos fios do fuso em uma extremidade aos centríolos e a outra aos centrômeros dos cromossomos.

Anáfase (4n 4c) - divisão dos cromossomos de duas cromátides em cromátides e a divergência dessas cromátides irmãs para pólos opostos da célula (neste caso, as cromátides tornam-se cromossomos de cromátides únicas independentes).

Telófase (2n 2c em cada célula filha) - descondensação dos cromossomos, formação de membranas nucleares ao redor de cada grupo de cromossomos, desintegração dos fios do fuso, aparecimento de nucléolo, divisão do citoplasma (citotomia). A citotomia nas células animais ocorre devido ao sulco de clivagem, nas células vegetais - devido à placa celular.

1 - prófase; 2 - metáfase; 3 - anáfase; 4 - telófase.

Significado biológico da mitose. As células-filhas formadas como resultado deste método de divisão são geneticamente idênticas às da mãe. A mitose garante a constância do conjunto cromossômico ao longo de várias gerações de células. Está subjacente a processos como crescimento, regeneração, reprodução assexuada, etc.

é um método especial de divisão de células eucarióticas, como resultado da transição das células de um estado diplóide para um estado haplóide. A meiose consiste em duas divisões sucessivas precedidas por uma única replicação do DNA.

Primeira divisão meiótica (meiose 1)é chamada de redução, pois é durante essa divisão que o número de cromossomos cai pela metade: de uma célula diplóide (2 n 4c) dois haplóides (1 n 2c).

Interfase 1(no início - 2 n 2c, no final - 2 n 4c) - síntese e acúmulo de substâncias e energia necessárias para ambas as divisões, aumento do tamanho celular e do número de organelas, duplicação dos centríolos, replicação do DNA, que termina na prófase 1.

Prófase 1 (2n 4c) - desmantelamento de membranas nucleares, divergência de centríolos para diferentes pólos da célula, formação de filamentos fusiformes, “desaparecimento” de nucléolos, condensação de cromossomos bicromátides, conjugação de cromossomos homólogos e cruzamento. Conjugação- o processo de reunião e entrelaçamento de cromossomos homólogos. Um par de cromossomos homólogos conjugados é chamado bivalente. Crossing over é o processo de troca de regiões homólogas entre cromossomos homólogos.

A prófase 1 é dividida em etapas: leptoteno(conclusão da replicação do DNA), zigoteno(conjugação de cromossomos homólogos, formação de bivalentes), paquíteno(crossing over, recombinação de genes), diploteno(detecção de quiasmas, 1 bloco de oogênese em humanos), diacinese(terminalização de quiasmas).

1 - leptoteno; 2 - zigoteno; 3 - paquíteno; 4 - diploteno; 5 - diacinesia; 6 — metáfase 1; 7 - anáfase 1; 8 — telófase 1;
9 — prófase 2; 10 — metáfase 2; 11 - anáfase 2; 12 - telófase 2.

Metáfase 1 (2n 4c) - alinhamento dos bivalentes no plano equatorial da célula, fixação dos filamentos do fuso em uma extremidade aos centríolos e a outra aos centrômeros dos cromossomos.

Anáfase 1 (2n 4c) - divergência aleatória independente de cromossomos de duas cromátides para pólos opostos da célula (de cada par de cromossomos homólogos, um cromossomo vai para um pólo e o outro para outro), recombinação de cromossomos.

Telófase 1 (1n 2c em cada célula) - a formação de membranas nucleares em torno de grupos de cromossomos dicromátides, divisão do citoplasma. Em muitas plantas, a célula passa imediatamente da anáfase 1 para a prófase 2.

Segunda divisão meiótica (meiose 2) chamado equacional.

Interfase 2, ou intercinesia (1n 2c), é um pequeno intervalo entre a primeira e a segunda divisões meióticas durante o qual não ocorre a replicação do DNA. Característica das células animais.

Prófase 2 (1n 2c) - desmantelamento das membranas nucleares, divergência dos centríolos para diferentes pólos da célula, formação de filamentos fusiformes.

Metáfase 2 (1n 2c) - alinhamento dos cromossomos bicromátides no plano equatorial da célula (placa metafásica), fixação dos filamentos do fuso em uma extremidade aos centríolos e a outra aos centrômeros dos cromossomos; 2º bloco da ovogênese em humanos.

Anáfase 2 (2n 2Com) - divisão dos cromossomos de duas cromátides em cromátides e a divergência dessas cromátides irmãs para pólos opostos da célula (neste caso, as cromátides tornam-se cromossomos de cromátides únicas independentes), recombinação de cromossomos.

Telófase 2 (1n 1c em cada célula) - descondensação dos cromossomos, formação de membranas nucleares ao redor de cada grupo de cromossomos, desintegração dos filamentos do fuso, aparecimento do nucléolo, divisão do citoplasma (citotomia) com a resultante formação de quatro células haplóides.

Significado biológico da meiose. A meiose é o evento central da gametogênese em animais e da esporogênese em plantas. Sendo a base da variabilidade combinativa, a meiose fornece diversidade genética dos gametas.

Amitose

Amitose- divisão direta do núcleo interfásico por constrição sem formação de cromossomos, fora do ciclo mitótico. Descrito para células envelhecidas, patologicamente alteradas e condenadas. Após a amitose, a célula não consegue retornar ao ciclo mitótico normal.

Ciclo de célula

Ciclo de célula- a vida de uma célula desde o momento do seu aparecimento até a divisão ou morte. Um componente essencial do ciclo celular é o ciclo mitótico, que inclui o período de preparação para a divisão e a própria mitose. Além disso, existem períodos de descanso no ciclo de vida, durante os quais a célula desempenha suas funções inerentes e escolhe seu futuro destino: morte ou retorno ao ciclo mitótico.

Vá para palestras nº 12"Fotossíntese. Quimiossíntese"

Vá para palestras nº 14"Reprodução de Organismos"

Este artigo irá ajudá-lo a aprender sobre o tipo de divisão celular. Falaremos de forma breve e clara sobre a meiose, as fases que acompanham esse processo, delinearemos suas principais características e descobriremos quais características caracterizam a meiose.

O que é meiose?

A divisão celular de redução, em outras palavras, meiose, é um tipo de divisão nuclear em que o número de cromossomos é reduzido pela metade.

Traduzido do grego antigo, meiose significa redução.

Este processo ocorre em duas etapas:

• Reduzindo ;

Nesta fase do processo de meiose, o número de cromossomos na célula é reduzido pela metade.

• Equatorial ;

Durante a segunda divisão, a haploidia celular é mantida.

4 principais artigosque estão lendo junto com isso

A peculiaridade desse processo é que ele ocorre apenas em células diplóides e até poliplóides. E tudo porque, como resultado da primeira divisão na prófase 1 em poliplóides ímpares, não é possível garantir a fusão dos cromossomos aos pares.

Fases da meiose

Na biologia, a divisão ocorre durante quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase . A meiose não foge à regra; a peculiaridade desse processo é que ocorre em duas etapas, entre as quais há um curto interfase .

Primeira divisão:

Prófase 1 é uma etapa bastante complexa de todo o processo como um todo, é composta por cinco etapas, listadas na tabela a seguir:

Estágio	Sinal
Leptoteno	Os cromossomos encurtam, o DNA se condensa e filamentos finos são formados.
Zigoteno	Cromossomos homólogos estão conectados em pares.
Paquitena	A fase de duração mais longa, durante a qual os cromossomos homólogos estão firmemente ligados uns aos outros. Como resultado, algumas áreas são trocadas entre eles.
Diplotena	Os cromossomos são parcialmente descondensados ​​e parte do genoma começa a desempenhar suas funções. O RNA é formado, a proteína é sintetizada, enquanto os cromossomos ainda estão conectados entre si.
Diacinese	A condensação do DNA ocorre novamente, os processos de formação param, o envelope nuclear desaparece, os centríolos estão localizados em pólos opostos, mas os cromossomos estão conectados entre si.

A prófase termina com a formação de um fuso de fissão, a destruição das membranas nucleares e do próprio nucléolo.

Metáfase A primeira divisão é significativa porque os cromossomos se alinham ao longo da parte equatorial do fuso.

Durante anáfase 1 Os microtúbulos se contraem, os bivalentes se separam e os cromossomos se movem para pólos diferentes.

Ao contrário da mitose, na fase de anáfase, cromossomos inteiros, que consistem em duas cromátides, movem-se para os pólos.

No palco telófases os cromossomos se despiram e uma nova membrana nuclear é formada.

Arroz. 1. Esquema de meiose do primeiro estágio de divisão

Segunda divisão tem os seguintes sinais:

• Para prófase 2 caracterizado pela condensação dos cromossomos e divisão do centro celular, cujos produtos de divisão divergem para pólos opostos do núcleo. O envelope nuclear é destruído e um novo fuso de fissão é formado, localizado perpendicularmente ao primeiro fuso.
• Durante metáfases Os cromossomos estão novamente localizados no equador do fuso.
• Durante anáfase os cromossomos se dividem e as cromátides estão localizadas em pólos diferentes.
• Telófase indicado pela despiralização dos cromossomos e pelo aparecimento de um novo envelope nuclear.

Arroz. 2. Esquema de meiose do segundo estágio de divisão

Como resultado, de uma célula diplóide através desta divisão obtemos quatro células haplóides. Com base nisso, concluímos que a meiose é uma forma de mitose, em que os gametas são formados a partir de células diplóides das gônadas.

O significado da meiose

Durante a meiose, na fase da prófase 1, o processo ocorre atravessando - recombinação de material genético. Além disso, durante a anáfase, tanto a primeira quanto a segunda divisão, os cromossomos e as cromátides se movem para pólos diferentes em ordem aleatória. Isso explica a variabilidade combinativa das células originais.

Na natureza, a meiose é de grande importância, a saber:

• Esta é uma das principais etapas da gametogênese;

Arroz. 3. Esquema de gametogênese

• Realiza a transferência do código genético durante a reprodução;
• As células-filhas resultantes não são semelhantes à célula-mãe e também diferem umas das outras.

A meiose é muito importante para a formação das células germinativas, pois como resultado da fecundação dos gametas, os núcleos se fundem. Caso contrário, o zigoto teria o dobro do número de cromossomos. Graças a esta divisão, as células sexuais são haplóides e durante a fertilização a diploididade dos cromossomos é restaurada.

O que aprendemos?

Meiose é um tipo de divisão de uma célula eucariótica em que quatro células haplóides são formadas a partir de uma célula diplóide, reduzindo o número de cromossomos. Todo o processo ocorre em duas etapas - redução e equação, cada uma delas composta por quatro fases - prófase, metáfase, anáfase e telófase. A meiose é muito importante para a formação dos gametas, para a transmissão da informação genética às gerações futuras e também realiza a recombinação do material genético.

Teste sobre o tema

Avaliação do relatório

Classificação média: 4.6. Total de avaliações recebidas: 772.

A prófase da primeira divisão da meiose é um processo extremamente longo. Sua duração em diferentes organismos vivos varia de vários dias a várias décadas. A este respeito, costuma-se dividi-lo condicionalmente em várias fases (leptóteno, zigoteno, paquíteno, diplóteno, diacinese), durante as quais ocorrem vários eventos. É importante lembrar que estas fases não estão claramente demarcadas e os eventos de uma fase fluem suavemente para outra.
Durante a Prófase 1 ocorrem eventos de grande significado biológico, entre outros. Por exemplo, trata-se da conjugação, a ligação mútua de cromossomos homólogos duplicados em decorrência da replicação, com a formação de complexos cromossômicos constituídos por quatro cromátides. As cromátides são unidas por uma estrutura especial chamada complexo sinaptonêmico. Durante a prófase 1, ocorre uma troca de seções entre as cromátides dos cromossomos homólogos (mas não entre as cromátides irmãs do mesmo homólogo) - cruzamento. Durante a prófase 1, aproximadamente 1,5% do DNA cromossômico é sintetizado. Além disso, os cromossomos, que retêm regiões incompletamente empacotadas e, portanto, funcionais durante esta fase, continuam a sintetizar ativamente o RNA e a regular a biossíntese de proteínas.

Leptoteno

Fragmento de áudio

Leptoteno é o estágio de fios finos (cromossomos). No início do leptóteno ocorre a compactação dos fios da cromatina e sua transformação em cromossomos. No entanto, esse processo não termina. O comprimento de cada fita da cromatina no final deste estágio é 1-2 ordens de grandeza maior do que o dos cromossomos hiperenrolados na metáfase1. Isto é de grande significado biológico, uma vez que regiões de DNA incompletamente empacotadas retêm atividade funcional ao longo da prófase1.

Isso permite, em primeiro lugar, proporcionar a síntese protéica para os eventos mais complexos durante a conjugação dos cromossomos homólogos, a formação e destruição dos quiasmas e o cruzamento. Em segundo lugar, durante a ovogênese - para criar um suprimento de nutrientes para o futuro zigoto.

A localização de áreas hiperenroladas - cromômeros - em cromossomos finos, específicos para cada espécie, possibilita a compilação de mapas morfológicos dos cromossomos, que são utilizados na análise citológica.

Já durante o leptoteno aparecem sinais do processo mais importante da prófase1 - a conjugação dos cromossomos homólogos, cujos principais eventos ocorrem durante o zigoteno.

Zigoteno

Fragmento de áudio

O zigoteno é o estágio de conjugação dos cromossomos homólogos (sinapsis). Nesse caso, os cromossomos homólogos (já duplicados após o período S da interfase) se aproximam e formam um novo conjunto cromossômico, nunca antes encontrado durante a divisão celular - um bivalente. Bivalentes são compostos emparelhados de cromossomos homólogos duplicados, ou seja, cada bivalente consiste em quatro cromátides. O objetivo final da formação de bivalentes é a passagem conjunta de um par de cromossomos homólogos através da metáfase 1 para a subsequente transferência precisa de cromossomos homólogos para diferentes células-filhas.

A principal questão do processo de conjugação ainda não totalmente compreendido é como os cromossomos encontram seu homólogo específico no espaço do núcleo?

Aparentemente, as regiões do zDNA distribuídas uniformemente ao longo de todo o comprimento do cromossomo são de particular importância para este reconhecimento. A localização dessas regiões é específica para cada par de cromossomos homólogos. A replicação do ZDNA ocorre durante o zigoteno; a inibição dessa replicação (que representa apenas 0,3% do DNA total da célula) interrompe a conjugação e a meiose. Estes fatos indicam o papel especial do zDNA na prófase1.

A convergência dos cromossomos homólogos termina com a formação do complexo sinaptonêmico.

Complexo sinaptonêmico

Fragmento de áudio

O complexo sinaptonêmico é encontrado em quase todos os representantes de eucariotos que possuem processo sexual. É encontrada em protozoários, algas, fungos inferiores e superiores, plantas e animais superiores. A associação de homólogos geralmente começa nos telômeros e centrômeros. Nesses locais, e posteriormente em outros, ao longo de todo o comprimento dos cromossomos de conexão, os filamentos axiais se unem a uma distância de cerca de 100 nm. Em sua morfologia, o complexo sinaptonêmico tem o aspecto de uma fita de três camadas, composta por dois componentes laterais - cordões (30-60 nm de espessura) e um elemento axial central (10-40 nm de espessura); os componentes laterais estão espaçados entre si de 60 a 120 nm, a largura total do complexo é de 160 a 240 nm. O material cromossômico está localizado fora dos elementos laterais. Cada elemento lateral está conectado às alças de duas cromátides irmãs do mesmo homólogo. A maior parte do DNA dessas cromátides está localizada fora do complexo sinaptonêmico, e apenas menos de 5% do DNA genômico está incluído em sua composição, fortemente associado a proteínas. Este DNA contém sequências de nucleotídeos únicas e moderadamente repetitivas. A composição proteica do complexo sinaptonêmico é complexa; consiste em mais de dez proteínas principais com massas moleculares de 26 a 190 kDa.

Paquitena

Fragmento de áudio

Paquíteno é o estágio do filamento grosso. Graças à conjugação completa dos homólogos, os cromossomos prófase pareciam aumentar de espessura. O número desses cromossomos paquítenos espessos é haplóide (n), mas eles consistem em dois homólogos unidos, cada um dos quais com duas cromátides irmãs. Portanto, também aqui a quantidade de DNA é 4c e o número de cromátides é 4n.

Conexões temporárias começam a se formar entre cromátides homólogas (cromátides de cromossomos diferentes), que cruzam repetidamente o bivalente em diferentes pontos - formam-se quiasmas.

Nesse estágio, ocorre o segundo evento extremamente importante, característico da meiose - o cruzamento, a troca mútua de seções idênticas ao longo do comprimento dos cromossomos homólogos. A consequência genética do cruzamento é a recombinação de genes ligados. Aqui surgem cromossomos diferentes dos originais, contendo seções separadas que vieram de seus homólogos. Morfologicamente, este processo no paquíteno não pode ser capturado.

No paquíteno também é sintetizada uma pequena quantidade de DNA (apenas cerca de 1% do DNA total da célula), caracterizado por conter sequências repetidas de nucleotídeos. Mas esta síntese é reparadora; como resultado, não são formadas quantidades adicionais ou em falta de ADN, mas as perdidas são restauradas.

Todo o processo de unificação e troca entre o DNA de homólogos de cromátides não-irmãs pode ser representado da seguinte forma. Espalhadas ao longo do cromossomo estão seções de sequências repetidas de DNA que, quando quebradas com a ajuda de enzimas especiais, podem facilmente formar moléculas híbridas. A reticulação e a restauração da integridade das moléculas com a ajuda de enzimas de reparo especiais levam à incorporação de precursores no DNA na fase de paquíteno. Muito provavelmente, o chamado nó de recombinação, um grande conjunto de proteínas com cerca de 90 nm de tamanho, participa deste processo. Está localizado no complexo sinaptonêmico entre os cromossomos homólogos, sua localização coincide com os locais dos quiasmas.

Sob O ciclo celular é entendido como um conjunto de eventos que ocorrem desde a formação de uma célula (incluindo a própria divisão) até sua divisão ou morte. O intervalo de tempo de divisão a divisão é chamado interfase, que por sua vez é dividido em três períodos - G1 (pré-sintético), S (sintético) e G2 (pós-sintético). G1 é o período de crescimento, o mais longo no tempo e inclui o período G0, quando a célula crescida está em repouso ou se diferencia, transforma-se, por exemplo, em uma célula do fígado e funciona como uma célula do fígado e depois morre. O conjunto de cromossomos e DNA de uma célula diplóide durante este período é 2n2c, onde n é o número de cromossomos, c é o número de moléculas de DNA. No período S, ocorre o principal evento da interfase - a replicação do DNA e o conjunto de cromossomos e DNA torna-se 2n4c, então o número de moléculas de DNA dobrou. No G2, a célula sintetiza ativamente as enzimas necessárias, o número de organelas aumenta, o conjunto de cromossomos e DNA não muda - 2n4c. A possibilidade de uma célula sair do período G2 para o período G0 é atualmente negada pela maioria dos autores.

O ciclo mitótico é observado em células que estão em constante divisão e não possuem período G0. Um exemplo de tais células são muitas células da camada basal do epitélio, células-tronco hematopoiéticas. O ciclo mitótico dura cerca de 24 horas, a duração aproximada dos estágios de divisão rápida das células humanas é a seguinte: período G 1 - 9 horas, período S - 10 horas, período G 2 - 4,5 horas, mitose - 0,5 horas.

Mitose- o principal método de divisão das células eucarióticas, no qual as células-filhas retêm o conjunto cromossômico da célula-mãe original.

A mitose é um processo contínuo com quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Prófase (2n4c) – a membrana nuclear é destruída em fragmentos, os centríolos divergem para diferentes pólos da célula, os filamentos do fuso são formados, os nucléolos “desaparecem” e os cromossomos bicromátides se condensam. Esta é a fase mais longa da mitose.

Metáfase (2n4c) – alinhamento dos cromossomos bicromátides maximamente condensados ​​​​no plano equatorial da célula (uma placa metafásica é formada), fixação dos filamentos do fuso em uma extremidade aos centríolos e a outra aos centrômeros dos cromossomos.

Anáfase (4n4c) - divisão dos cromossomos de duas cromátides em cromátides e a divergência dessas cromátides irmãs para pólos opostos da célula (neste caso, as cromátides tornam-se cromossomos de cromátides únicas independentes).

Telófase (2n2c em cada célula filha) - descondensação dos cromossomos, formação de membranas nucleares ao redor de cada grupo de cromossomos, desintegração dos fios do fuso, aparecimento de nucléolo, divisão do citoplasma (citotomia). A citotomia nas células animais ocorre devido ao sulco de clivagem, nas células vegetais – devido à placa celular.

	Arroz. . Fases da mitose

Significado biológico da mitose. As células-filhas formadas como resultado deste método de divisão são geneticamente idênticas às da mãe. A mitose garante a constância do conjunto cromossômico ao longo de várias gerações de células. Está subjacente a processos como crescimento, regeneração, reprodução assexuada, etc.

A segunda divisão meiótica (meiose 2) é chamada equacional.

Prófase 2 (1n2c). Em suma, prófase 1, a cromatina é condensada, não há conjugação e cruzamento, ocorrem processos usuais da prófase - a desintegração das membranas nucleares em fragmentos, a divergência dos centríolos para diferentes pólos da célula, a formação de filamentos fusiformes.

Metáfase 2 (1n2c). Os cromossomos bicromátides se alinham no plano equatorial da célula e a placa metafásica é formada.

Os pré-requisitos estão sendo criados para a terceira recombinação do material genético - muitas cromátides são em mosaico e sua localização no equador determina para qual pólo elas se moverão no futuro. Os filamentos do fuso estão ligados aos centrômeros das cromátides.

Anáfase 2 (2n2с). Ocorre a divisão dos cromossomos de duas cromátides em cromátides e a divergência dessas cromátides irmãs para os pólos opostos da célula (neste caso, as cromátides tornam-se cromossomos monocromáticos independentes), e ocorre uma terceira recombinação do material genético.

Telófase 2 (1n1c em cada célula). Os cromossomos se descondensam, as membranas nucleares são formadas, os filamentos do fuso são destruídos, os nucléolos aparecem e o citoplasma se divide (citotomia) para formar quatro células haploides.

Significado biológico da meiose.

A meiose é o evento central da gametogênese em animais e da esporogênese em plantas. Com sua ajuda, a constância do conjunto cromossômico é mantida - após a fusão dos gametas, sua duplicação não ocorre. Graças à meiose, células geneticamente diferentes são formadas, porque Durante o processo de meiose, a recombinação do material genético ocorre três vezes: por cruzamento (prófase 1), por divergência aleatória e independente de cromossomos homólogos (anáfase 1) e por divergência aleatória de cromátides (anáfase 2).

Amitose– divisão direta do núcleo interfásico por constrição sem espiralização cromossômica, sem formação de fuso de divisão. As células-filhas têm material genético diferente. Pode ser limitado apenas à divisão nuclear, o que leva à formação de células bi e multinucleadas. Descrito para células envelhecidas, patologicamente alteradas e condenadas. Após a amitose, a célula não consegue retornar ao ciclo mitótico normal. Normalmente é observada em tecidos altamente especializados, em células que não precisam mais se dividir - no epitélio, no fígado.

Gametogênese. Os gametas são formados nas gônadas - gônadas. O processo de desenvolvimento dos gametas é denominado gametogênese. O processo de formação dos espermatozoides é denominado espermatogênese, e a formação de ovócitos é oogênese (oogênese). Precursores de gametas - gametócitos são formados nos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário fora das gônadas e depois migram para elas. Nas gônadas existem três áreas (ou zonas) diferentes - a zona de reprodução, a zona de crescimento e a zona de maturação das células germinativas. Nessas zonas ocorrem as fases de reprodução, crescimento e maturação dos gametócitos. Existe mais uma fase na espermatogênese - a fase de formação.

Fase de reprodução. As células diplóides nesta zona das gônadas (gônadas) dividem-se repetidamente por mitose. O número de células nas gônadas aumenta. Eles são chamados oogônia E espermatogônia.

Fase de crescimento. Durante esta fase, as espermatogônias e oogônias crescem e ocorre a replicação do DNA. As células resultantes são chamadas Ovócitos de 1ª ordem e espermatócitos de 1ª ordem com um conjunto de cromossomos e DNA 2n4s.

Fase de maturação. A essência desta fase é a meiose. Os gametócitos de primeira ordem entram na primeira divisão meiótica. Como resultado, formam-se gametócitos de 2ª ordem (n2c), que entram na segunda divisão meiótica, e formam-se células com conjunto haplóide de cromossomos (nc) - óvulos e espermátides redondas. A espermatogênese também inclui fase de formação, durante o qual as espermátides se transformam em espermatozóides.

Espermatogênese. Durante a puberdade, as células diplóides nos túbulos seminíferos dos testículos dividem-se mitoticamente, produzindo muitas células menores chamadas espermatogônia. Algumas das células resultantes podem sofrer repetidas divisões mitóticas, resultando na formação das mesmas células espermatogônias. A outra parte para de se dividir e aumenta de tamanho, entrando na próxima fase da espermatogênese - a fase de crescimento.

As células de Sertoli fornecem proteção mecânica, suporte e nutrição aos gametas em desenvolvimento. As espermatogônias que aumentaram de tamanho são chamadas Espermatócitos de 1ª ordem. A fase de crescimento corresponde à interfase 1 da meiose, ou seja, Durante esse processo, as células são preparadas para a meiose. Os principais eventos da fase de crescimento são a replicação do DNA e o acúmulo de nutrientes.

Espermatócitos de 1ª ordem ( 2n4s) entram na primeira divisão (de redução) da meiose, após a qual os espermatócitos de 2ª ordem são formados ( n2c). Os espermatócitos de 2ª ordem entram na segunda divisão (equacional) da meiose e as espermátides redondas são formadas ( não). De um espermatócito de primeira ordem surgem quatro espermátides haplóides. A fase de formação é caracterizada pelo fato de as espermátides inicialmente esféricas sofrerem uma série de transformações complexas, como resultado da formação dos espermatozóides.

Em humanos, a espermatogênese começa durante a puberdade, o período de formação dos espermatozoides é de três meses, ou seja, os espermatozoides são renovados a cada três meses. A espermatogênese ocorre contínua e sincronicamente em milhões de células.

A estrutura do esperma. O esperma dos mamíferos tem o formato de um longo fio.

O comprimento de um espermatozóide humano é de 50 a 60 mícrons. A estrutura do esperma pode ser dividida em “cabeça”, “pescoço”, seção intermediária e cauda. A cabeça contém o núcleo e acrossomo. O núcleo contém um conjunto haplóide de cromossomos. Acrossoma (complexo de Golgi modificado) é uma organela que contém enzimas usadas para dissolver as membranas do ovo. Existem dois centríolos no pescoço e mitocôndrias na seção intermediária. A cauda é representada por um, em algumas espécies dois ou mais flagelos. O flagelo é uma organela de movimento e tem estrutura semelhante aos flagelos e cílios dos protozoários. Para a movimentação dos flagelos, utiliza-se a energia das ligações macroérgicas do ATP, a síntese do ATP ocorre nas mitocôndrias. O espermatozóide foi descoberto em 1677 por A. Leeuwenhoek.

Oogênese.

Ao contrário da formação dos espermatozoides, que ocorre somente após a puberdade, o processo de formação dos óvulos em humanos começa no período embrionário e ocorre de forma intermitente. No embrião, as fases de reprodução e crescimento são plenamente realizadas e inicia-se a fase de maturação. Quando uma menina nasce, seus ovários contêm centenas de milhares de oócitos de primeira ordem, parados, “congelados” no estágio diplóteno da prófase 1 da meiose.

Durante a puberdade, a meiose será retomada: aproximadamente a cada mês, sob a influência dos hormônios sexuais, um dos oócitos de 1ª ordem (raramente dois) atingirá metáfase 2 da meiose e ovular nesta fase. A meiose só pode prosseguir até a conclusão sob a condição de fertilização, penetração do espermatozoide, se a fertilização não ocorrer, o ovócito de 2ª ordem morre e é excretado do corpo.

A ovogênese ocorre nos ovários e é dividida em três fases – reprodução, crescimento e maturação. Durante a fase reprodutiva, as oogônias diplóides dividem-se repetidamente por mitose. A fase de crescimento corresponde à interfase 1 da meiose, ou seja, Durante isso, as células são preparadas para a meiose; as células aumentam significativamente de tamanho devido ao acúmulo de nutrientes. O principal evento da fase de crescimento é a replicação do DNA. Durante a fase de maturação, as células se dividem por meiose. Durante a primeira divisão meiótica, eles são chamados de oócitos de 1ª ordem. Como resultado da primeira divisão meiótica, surgem duas células-filhas: pequenas, chamadas primeiro corpo polar e maior - Oócito de 2ª ordem.

A segunda divisão da meiose atinge a metáfase 2, nesta fase ocorre a ovulação - o ovócito sai do ovário e entra nas trompas de falópio.

Se um espermatozoide penetra no oócito, a segunda divisão meiótica prossegue até a conclusão com a formação do óvulo e do segundo corpo polar, e o primeiro corpo polar com a formação do terceiro e quarto corpos polares. Assim, como resultado da meiose, um oócito e três corpos polares são formados a partir de um oócito de 1ª ordem.

A estrutura dos ovos. O formato dos ovos geralmente é redondo. Os tamanhos dos ovos variam amplamente - de várias dezenas de micrômetros a vários centímetros (um óvulo humano tem cerca de 120 mícrons). As características estruturais dos ovos incluem: a presença de membranas localizadas no topo da membrana plasmática; e a presença no citoplasma de mais

ou menos grandes quantidades de nutrientes de reserva. Na maioria dos animais, os ovos possuem membranas adicionais localizadas no topo da membrana citoplasmática. Dependendo da origem existem: camadas primárias, secundárias e terciárias. As membranas primárias são formadas a partir de substâncias secretadas pelo ovócito e, possivelmente, pelas células foliculares. Uma camada é formada em contato com a membrana citoplasmática do ovo. Desempenha uma função protetora, garante a especificidade da espécie na penetração dos espermatozoides, ou seja, não permite que espermatozoides de outras espécies penetrem no óvulo. Nos mamíferos esta membrana é chamada brilhante. As membranas secundárias são formadas por secreções das células foliculares do ovário. Nem todos os ovos os contêm. A casca secundária dos ovos dos insetos contém um canal - a micrópila, através do qual o espermatozóide penetra no óvulo. As conchas terciárias são formadas devido à atividade de glândulas especiais dos ovidutos. Por exemplo, a partir das secreções de glândulas especiais, a proteína, o pergaminho subcasca, a concha e as membranas supraconcha são formadas em aves e répteis.

As membranas secundárias e terciárias, via de regra, são formadas em ovos de animais, cujos embriões se desenvolvem no ambiente externo. Como os mamíferos passam por desenvolvimento intrauterino, seus ovos possuem apenas células primárias, brilhante concha, no topo da qual está localizado coroa radiante- uma camada de células foliculares que fornecem nutrientes ao óvulo.

Nos ovos acumula-se um suprimento de nutrientes, chamado gema. Ele contém gorduras, carboidratos, RNA, minerais, proteínas, sendo a maior parte lipoproteínas e glicoproteínas. A gema está contida no citoplasma geralmente na forma de grânulos de gema. A quantidade de nutrientes acumulados no ovo depende das condições em que o embrião se desenvolve. Assim, se o desenvolvimento do ovo ocorre fora do corpo da mãe e leva à formação de animais de grande porte, a gema pode representar mais de 95% do volume do ovo. Os ovos de mamíferos que se desenvolvem dentro do corpo da mãe contêm uma pequena quantidade de gema - menos de 5%, pois os embriões recebem da mãe os nutrientes necessários ao desenvolvimento.

Dependendo da quantidade de gema contida, distinguem-se os seguintes tipos de ovos: alecital(não contém gema ou apresenta pequena quantidade de inclusões vitelínicas - mamíferos, platelmintos); isolecital(com gema bem distribuída – lanceleta, ouriço-do-mar); moderadamente telolecital(com gema distribuída de forma desigual – peixes, anfíbios); agudamente telolecital(a gema ocupa a maior parte, e apenas uma pequena área do citoplasma no pólo animal está livre dela - pássaros).

Devido ao acúmulo de nutrientes, os ovos desenvolvem polaridade. Pólos opostos são chamados vegetativo E animalesco. A polarização se manifesta no fato de que a localização do núcleo na célula muda (desloca-se em direção ao pólo animal), bem como na distribuição das inclusões citoplasmáticas (em muitos ovos a quantidade de gema aumenta do animal para o pólo vegetativo ).

O óvulo humano foi descoberto em 1827 por KM Baer.

Fertilização. A fertilização é o processo de fusão de células germinativas que leva à formação de um zigoto. O próprio processo de fertilização começa no momento do contato entre o espermatozóide e o óvulo. No momento desse contato, a membrana plasmática do crescimento acrossômico e a parte adjacente da membrana da vesícula acrossômica se dissolvem, a enzima hialuronidase e outras substâncias biologicamente ativas contidas no acrossomo são liberadas e dissolvem a porção da membrana do ovo . Na maioria das vezes, o espermatozóide é completamente retraído para dentro do óvulo; às vezes, o flagelo permanece do lado de fora e é descartado. A partir do momento em que o espermatozoide penetra no óvulo, os gametas deixam de existir, pois formam uma única célula – o zigoto. O núcleo do espermatozoide incha, sua cromatina se afrouxa, a membrana nuclear se dissolve e ele se transforma no pronúcleo masculino. Isso ocorre simultaneamente com a conclusão da segunda divisão meiótica do núcleo do óvulo, que foi retomada devido à fertilização. Gradualmente, o núcleo do ovo se transforma no pró-núcleo feminino. Os pró-núcleos movem-se para o centro do ovo, ocorre a replicação do DNA e, após sua fusão, o conjunto de cromossomos e DNA do zigoto torna-se 2n4c. A união dos pró-núcleos representa a própria fertilização. Assim, a fertilização termina com a formação de um zigoto com núcleo diplóide.

Dependendo do número de indivíduos que participam da reprodução sexuada, distinguem-se: fecundação cruzada - fecundação na qual participam gametas formados por diferentes organismos; autofecundação - fecundação na qual os gametas formados pelo mesmo organismo (tênias) se fundem.

Partenogênese– reprodução virgem, uma das formas de reprodução sexuada, em que não ocorre a fecundação, e um novo organismo se desenvolve a partir de um óvulo não fecundado. É encontrada em diversas espécies de plantas, invertebrados e vertebrados, exceto mamíferos, nos quais os embriões partenogenéticos morrem nos estágios iniciais da embriogênese. A partenogênese pode ser artificial ou natural.

A partenogênese artificial é causada por humanos pela ativação do ovo, expondo-o a diversas substâncias, irritação mecânica, aumento de temperatura, etc.

Durante a partenogênese natural, o óvulo começa a se fragmentar e se desenvolver em um embrião sem a participação do espermatozóide, apenas sob a influência de causas internas ou externas. No permanente (obrigar) na partenogênese, os ovos se desenvolvem apenas partenogeneticamente, por exemplo, em lagartos rochosos caucasianos. Todos os animais desta espécie são apenas fêmeas. opcional Na partenogênese, os embriões se desenvolvem tanto partenogeneticamente quanto sexualmente. Um exemplo clássico é que nas abelhas, a espermateca da rainha é projetada para que ela possa pôr ovos fertilizados e não fertilizados, e os zangões se desenvolvem a partir dos não fertilizados. Os ovos fertilizados se desenvolvem em larvas de abelhas operárias - fêmeas subdesenvolvidas ou em rainhas - dependendo da natureza da nutrição das larvas. No cíclico

Meiose é o processo de divisão dos núcleos das células germinativas durante sua transformação em gametas. A meiose envolve duas divisões celulares chamadas meiose I e meiose II, respectivamente. Cada uma dessas divisões consiste formalmente nos mesmos estágios da mitose: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

A primeira divisão meiótica é a redução. De uma célula com conjunto diplóide de cromossomos, formam-se duas com conjunto haplóide.

· Leptoteno. Estágio de fios finos. Aumento do núcleo (conjunto diplóide de cromossomos), começa a espiralização dos cromossomos.

· Zigoteno. Conjugação de cromossomos homólogos.

· Paquitena. Estágio de filamentos grossos. O bivalente (cromossomos conjugados) consiste em 4 cromátides. O número de bivalentes é igual ao conjunto haplóide. Ocorre mais espiralização. Atravessando.

· Diplotena. Surgem forças repulsivas. Divergência cromossômica (começa no centrômero). Em cada quiasma (local onde ocorre o cruzamento), seções de cromátides são trocadas. Os cromossomos espiralam e encurtam.

· Diacinese. Espiralização máxima, encurtamento e espessamento dos cromossomos. O nucléolo e o envelope nuclear se dissolvem. Os centríolos divergem em direção aos pólos.

Metáfase 1. Os cromossomos bivalentes estão localizados ao longo do equador do fuso de divisão celular, formando uma placa metafásica. Os filamentos do fuso estão ligados aos cromossomos.

Anáfase 1. Os cromossomos movem-se em direção aos pólos do fuso. Apenas um par de cromossomos homólogos entra nas células-filhas.

Telófase 1. O número de cromossomos em cada célula torna-se haplóide. Por um curto período, um envelope nuclear é formado, os cromossomos se despiram e o núcleo entra em interfase. Então em uma célula animal ocorre a divisão do citoplasma, em uma célula vegetal ocorre a formação de uma parede celular.

Interfase 2. (somente em células animais). Durante o período sintético, não ocorre replicação do DNA.

A segunda divisão meiótica é equacional. Parece mitose. A partir de cromossomos que possuem duas cromátides, são formados cromossomos que consistem em uma cromátide.

Prófase 2. Os cromossomos engrossam e encurtam. O nucléolo e o envelope nuclear se dissolvem. Um fuso de fissão é formado.

Metáfase 2. Os cromossomos se alinham ao longo do equador. Os filamentos do fuso da acromatina estendem-se em direção aos pólos. Uma placa metafásica é formada.

Anáfase 2. Os centrômeros se dividem e puxam os cromossomos junto com eles (em direção aos pólos opostos).

Telófase 2. Os cromossomos despiram e tornam-se invisíveis. As roscas do fuso desaparecem. Um envelope nuclear é formado ao redor dos núcleos. Os núcleos contêm um conjunto haplóide. Ocorre divisão citoplasmática/formação de parede celular. De uma célula original - 4 haplóides.

Significado de meiose:

1. Manter um número constante de cromossomos.

2. Durante a meiose, forma-se um grande número de novas combinações de cromossomos não homólogos.

3. Durante o processo de cruzamento ocorre a recombinação do material genético.

Diferenças entre mitose e meiose.

Na mitose: 1) durante o processo de mitose ocorre apenas uma divisão celular;

2) O DNA é sintetizado antes da divisão celular, na interfase (no período S da interfase);

3) a prófase leva pouco tempo;

4) na prófase não ocorrem conjugação e cruzamento;

5) na metáfase, cromossomos separados constituídos por duas cromátides estão localizados ao longo do equador;

6) primeiro, os braços da cromátide são separados;

7) na anáfase, os centrômeros se dividem e as cromátides se deslocam para os pólos;

8) como resultado da mitose, o número de cromossomos na célula permanece inalterado;

9) a mitose ocorre em células haplóides, diplóides e poliplóides;

10) ocorre durante a formação das células somáticas, bem como durante a formação dos gametas nas plantas (nas quais ocorre a alternância de gerações).

Na meiose: 1) durante o processo de meiose ocorrem duas divisões (a primeira e a segunda divisão da meiose);

2) O DNA é sintetizado apenas antes da primeira divisão meiótica. Nenhuma replicação do DNA ocorre entre a primeira e a segunda divisões meióticas;

3) a prófase-I leva um tempo muito longo e é dividida em 5 etapas;

4) durante a prófase, os cromossomos homólogos se conjugam e podem trocar seções (ocorre cruzamento);

5) na metáfase I, ao longo do equador da célula, não estão localizados cromossomos individuais, mas pares de cromossomos conjugados - bivalentes. Na metáfase II, os cromossomos estão localizados ao longo do equador da célula;

6) a força repulsiva se manifesta na região do centrômero;

7) os centrômeros se dividem apenas na segunda divisão da meiose; as cromátides se separam apenas na segunda divisão da meiose;

8) o número de cromossomos em uma célula após a meiose é reduzido pela metade;

9) ocorre apenas em células diplóides e poliplóides;

10) ocorre durante a gameto e esporogênese.

12. Progênese. Espermatogênese. Características citológicas e citogenéticas do processo. A estrutura do testículo de um mamífero. Esperma. Relação entre estrutura e função.

Progênese- o processo de maturação das células germinativas até o corpo atingir o estado adulto.

Espermatogênese– formação de células germinativas nas gônadas nos homens.

Na puberdade, algumas células se diferenciam em espermatócitos de primeira ordem. Meiose de 1ª ordem. Após a conclusão, o espermatócito de 1ª ordem formou dois espermatócitos de segunda ordem, cada um dos quais possui um conjunto duplo de cromossomos haplóides. Na meiose 2, cada espermatócito de segunda ordem se divide para formar duas espermátides. A espermátide se diferencia em espermatozóides. A espermatogênese nos homens é um processo contínuo.

Testes– gônadas masculinas emparelhadas, que produzem produtos reprodutivos e hormônios sexuais. Nos mamíferos placentários, eles são retirados da cavidade corporal e localizados em um órgão especial - o escroto, devido à alta temperatura corporal. Nos mamíferos, a superfície do testículo é coberta por membranas. A parte interna é dividida em segmentos por tecido conjuntivo. Cada lóbulo contém um túbulo seminífero contorcido. Um túbulo contorcido é um tubo cilíndrico que termina cegamente de um lado e está conectado a túbulos retos do outro. A parede do túbulo é formada por células de Sertoli (células de origem epitelial). As células de Sertoli são grandes, seu núcleo está deslocado para a parte externa e o citoplasma fica voltado para o lúmen do túbulo. Representa a base sincicial para o desenvolvimento de células germinativas.

O desenvolvimento dos espermatozoides ocorre nos túbulos seminíferos contorcidos. Este desenvolvimento ocorre em ondas, tanto ao longo do seu comprimento como ao longo da sua secção transversal, ou seja, na extremidade romba existem células em fases iniciais de desenvolvimento, e mais perto do lúmen estão os espermatozoides maduros. Em um corte transversal, gerações sucessivas de células germinativas podem ser detectadas, desde espermatogônias nas células de Sertoli até espermatozoides prontos no centro do túbulo.

Esperma- célula reprodutiva masculina, gameta masculino, que serve para fecundar o gameta feminino, óvulo.

· A cabeça do espermatozoide humano tem o formato de um elipsóide, comprimida lateralmente; há um pequeno buraco de um lado, razão pela qual às vezes as pessoas falam sobre o formato “em forma de colher” da cabeça do espermatozóide em humanos . As seguintes estruturas celulares estão localizadas na cabeça do esperma:

1. Um núcleo que carrega um único conjunto de cromossomos. Esse núcleo é denominado haplóide. Após a fusão de um espermatozoide e um óvulo (cujo núcleo também é haplóide), forma-se um zigoto - um novo organismo diplóide que carrega os cromossomos maternos e paternos. Durante a espermatogênese (desenvolvimento dos espermatozoides), dois tipos de espermatozoides são formados: os que carregam o cromossomo X e os que carregam o cromossomo Y. Quando um óvulo é fertilizado por um espermatozóide portador do X, um embrião feminino é formado. Quando um óvulo é fertilizado por um espermatozóide portador de Y, um embrião masculino é formado. O núcleo do espermatozóide é muito menor que os núcleos de outras células; isso se deve em grande parte à organização única da estrutura da cromatina do espermatozóide (ver protaminas). Devido à forte condensação, a cromatina fica inativa - o RNA não é sintetizado no núcleo do esperma.

2. Acrossoma - um lisossoma modificado - uma vesícula de membrana que transporta enzimas líticas - substâncias que dissolvem a membrana do ovo. O acrossomo ocupa cerca de metade do volume da cabeça e é aproximadamente igual em tamanho ao núcleo. Encontra-se na frente do núcleo e cobre metade do núcleo (portanto, o acrossomo é frequentemente comparado a um gorro). Ao entrar em contato com o óvulo, o acrossomo libera suas enzimas para fora e dissolve uma pequena seção da membrana do óvulo, criando assim uma pequena “passagem” para a penetração do esperma. O acrossomo contém cerca de 15 enzimas líticas, sendo a principal a acrosina.

3. O centrossoma é o centro de organização dos microtúbulos, garante o movimento da cauda do esperma e também está presumivelmente envolvido na união dos núcleos do zigoto e na primeira divisão celular do zigoto.

· Atrás da cabeça está a chamada “parte intermediária” do esperma. A parte central é separada da cabeça por um pequeno estreitamento - o “pescoço”. A cauda está localizada atrás da parte central. O citoesqueleto do flagelo, que consiste em microtúbulos, passa por toda a parte central do esperma. Na parte central ao redor do citoesqueleto do flagelo há uma mitocôndria - uma mitocôndria gigante do esperma. A mitocôndria tem formato espiral e parece envolver o citoesqueleto do flagelo. A mitocôndria desempenha a função de síntese de ATP e, assim, garante a movimentação do flagelo.

· A cauda, ​​ou flagelo, está localizada atrás da parte central. É mais fino que a parte do meio e muito mais longo que ela. A cauda é o órgão de movimentação dos espermatozoides. Sua estrutura é típica de flagelos celulares eucarióticos.