Loomade, taimede ja seente seksuaalset paljunemist seostatakse spetsiaalsete sugurakkude moodustumisega.
Meioos- rakkude jagunemise eritüüp, mille tulemusena moodustuvad sugurakud.
Erinevalt mitoosist, mille puhul säilib tütarrakkude poolt vastuvõetud kromosoomide arv, väheneb meioosi ajal tütarrakkudes kromosoomide arv poole võrra.
Meioosi protsess koosneb kahest järjestikusest raku jagunemisest - meioos I(esimene divisjon) ja meioos II(teine divisjon).
DNA ja kromosoomide dubleerimine toimub ainult enne meioos I.
Meioosi esimese jagunemise tulemusena nn vähendamine, moodustuvad rakud poole väiksema kromosoomide arvuga. Meioosi teine jagunemine lõpeb sugurakkude moodustumisega. Seega sisaldavad kõik keha somaatilised rakud kahekordne, diploidne (2n), kromosoomide komplekt, kus igal kromosoomil on paaris homoloogne kromosoom. Küpsed sugurakud on ainult üksik, haploidne (n), kromosoomide komplekt ja vastavalt pool DNA kogusest.
Meioosi faasid
ajal profaas I meioosi topeltkromosoomid on valgusmikroskoobis selgelt nähtavad. Iga kromosoom koosneb kahest kromatiidist, mis on omavahel ühendatud ühe tsentromeeriga. Spiraliseerumise käigus lühenevad topeltkromosoomid. Homoloogsed kromosoomid on üksteisega pikisuunas tihedalt seotud (kromatiidist kromatiidini) või, nagu öeldakse, konjugaat. Sellisel juhul kromatiidid sageli ristuvad või keerduvad üksteise ümber. Siis hakkavad homoloogsed topeltkromosoomid üksteist justkui tõrjuma. Kromatiidide ristumiskohtades tekivad põikirebendid ja nende sektsioonide vahetused. Seda nähtust nimetatakse kromosoomide ristumine. Samal ajal, nagu mitoosi puhul, laguneb tuumaümbris, tuum kaob ja moodustuvad spindliniidid. Erinevus meioosi I profaasi ja mitoosi profaasi vahel seisneb homoloogsete kromosoomide konjugeerimises ja kromosoomide ristumise protsessis kohtade vastastikune vahetus.
iseloomulik tunnus metafaas I- paarikaupa paiknevate homoloogsete kromosoomide raku asukoht ekvatoriaaltasandil. Sellele järgneb anafaas I, mille käigus terved homoloogsed kromosoomid, millest igaüks koosneb kahest kromatiidist, liiguvad raku vastaspoolustele. Väga oluline on selles meioosi staadiumis rõhutada üht kromosoomide lahknemise tunnust: iga paari homoloogsed kromosoomid lahknevad juhuslikult, sõltumata teiste paaride kromosoomidest. Igal poolusel on poole vähem kromosoome kui rakus jagunemise alguses. Siis tuleb telofaas I, mille käigus moodustub kaks rakku poole väiksema kromosoomide arvuga.
Interfaas on lühike, kuna DNA süntees ei toimu. Sellele järgneb teine meiootiline jagunemine ( meioos II). See erineb mitoosist ainult kromosoomide arvu poolest metafaas II pool sama organismi mitoosi metafaasis olevate kromosoomide arvust. Kuna iga kromosoom koosneb kahest kromatiidist, siis II metafaasis kromosoomide tsentromeerid jagunevad ja kromatiidid lahknevad poolustele, millest saavad tütarkromosoomid. Alles nüüd tuleb tõeline vahefaas. Igast algsest rakust tekib neli haploidse kromosoomikomplektiga rakku.
Sugurakkude mitmekesisus
Vaatleme raku meioosi, millel on kolm paari kromosoome ( 2n = 6). Sel juhul moodustub pärast kahte meiootilist jagunemist neli rakku haploidse kromosoomikomplektiga ( n = 3). Kuna iga paari kromosoomid lahknevad tütarrakkudeks sõltumatult teiste paaride kromosoomidest, on võrdselt tõenäoline kaheksa suguraku rehvi moodustumine erineva kromosoomikombinatsiooniga, mis olid algses emarakus.
Veelgi suurema sugurakkude mitmekesisuse annab homoloogsete kromosoomide konjugatsioon ja ristumine meioosi profaasis, millel on suur üldine bioloogiline tähtsus.
Meioosi bioloogiline tähtsus
Kui meioosi käigus kromosoomide arvu vähenemist ei toimunud, siis iga järgmise põlvkonna munaraku ja spermatosoidi tuumade ühinemisel suureneks kromosoomide arv lõpmatult. Meioosi tõttu saavad küpsed sugurakud haploidse (n) arvu kromosoome, viljastamisel taastatakse sellele liigile omane diploidne (2n) arv. Meioosi käigus satuvad homoloogsed kromosoomid erinevatesse sugurakkudesse ning viljastumise käigus homoloogsete kromosoomide paaritumine taastub. Järelikult esitatakse iga liigi jaoks konstant, täielik diploidne kromosoomide komplekt ja konstantne kogus DNA-d.
Meioosis esinev kromosoomide ristumine, kohtade vahetus, samuti iga homoloogsete kromosoomide paari sõltumatu lahknevus määravad kindlaks tunnuse päriliku ülekandumise mustrid vanematelt järglastele. Igast kahe homoloogse kromosoomi paarist (ema ja isa), mis kuulusid diploidsete organismide kromosoomikomplekti, sisaldub munaraku või sperma haploidses komplektis ainult üks kromosoom. Ta võib olla:
- isa kromosoom;
- ema kromosoom;
- isapoolne emapoolse süžeega;
- emapoolne isapoolse süžeega.
Mõnel juhul ei pruugi sugurakkudel homoloogsete kromosoomide mittelahutamise tõttu meioosiprotsessi rikkumise tõttu olla homoloogset kromosoomi või vastupidi, neil on mõlemad homoloogsed kromosoomid. See toob kaasa tõsiseid häireid organismi arengus või selle surma.
Meioos (kreeka keelest. meioos- vähenemine) on eukarüootsete rakkude eritüüpi jagunemine, mille käigus rakk pärast ühekordset DNA dubleerimist jagatud kaks korda ja ühest diploidsest rakust moodustub 4 haploidset rakku. Koosneb 2 järjestikusest jaotusest (tähistatakse II ja II); igaüks neist, nagu mitoos, sisaldab 4 faasi (profaas, metafaas, anafaas, telofaas) ja tsütokineesi.
Meioosi faasid:
Profaas I , see on keeruline, jagatud 5 etappi:
1. Leptonema (kreeka keelest. leptos- õhuke, nema- niit) - kromosoomid spiraalivad ja muutuvad nähtavaks õhukeste niitidena. Iga homoloogne kromosoom on juba 99,9% replitseeritud ja koosneb kahest õdekromatiidist, mis on omavahel ühendatud tsentromeeri piirkonnas. Geneetilise materjali sisaldus - 2 n 2 xp 4 c. Kromosoomid valguklastrite abil ( kinnituskettad ) on mõlemast otsast kinnitatud tuumaümbrise sisemembraani külge. Tuumamembraan on säilinud, tuum on nähtav.
2. Zigonema (kreeka keelest. zygon - paaris) - homoloogsed diploidsed kromosoomid tormavad üksteise poole ja ühenduvad kõigepealt tsentromeeri piirkonnas ja seejärel kogu pikkuses ( konjugatsioon ). Moodustuvad kahevalentsed (alates lat. bi - kahekordne, valens- tugev) või tetrad kromatiidid. Bivalentide arv vastab haploidsele kromosoomide komplektile, geneetilise materjali sisalduse saab kirjutada järgmiselt. 1 n 4 xp 8 c. Iga kromosoom ühes bivalentsis pärineb kas isalt või emalt. sugukromosoomid asub sisemise tuumamembraani lähedal. Seda piirkonda nimetatakse seksuaalne vesiikul.
Homoloogsete kromosoomide vahel igas kahevalentses, spetsialiseerunud sünaptonemaalsed kompleksid (kreeka keelest. sünapsis- side, ühendus), mis on valgustruktuurid. Suurel suurendusel on kompleksil kaks paralleelset 10 nm paksust valgufilamenti, mis on ühendatud õhukeste, umbes 7 nm suuruste ristribadega, mille mõlemal küljel paiknevad kromosoomid paljude silmuste kujul.
Kompleksi keskel läbib aksiaalne element paksusega 20-40 nm. Sünaptonemaalset kompleksi võrreldakse nöörredel mille küljed moodustavad homoloogsed kromosoomid. Täpsem võrdlus on tõmblukk .
Sügonema lõpuks on iga homoloogsete kromosoomide paar omavahel ühendatud sünaptonemaalsete kompleksidega. Ainult sugukromosoomid X ja Y ei konjugeeri täielikult, kuna need ei ole täielikult homoloogsed.
3. Sisse pachinema (kreeka keelest. pahys- paks) kahevalentsed lühenevad ja paksenevad. Ema ja isa päritolu kromatiidide vahel tekivad ühendused mitmes kohas - chiasma (kreeka keelest c hiazma- rist). Iga chiasma piirkonnas moodustub valkude kompleks, mis on seotud rekombinatsioon (d ~ 90 nm) ja toimub homoloogsete kromosoomide vastavate osade vahetus - isalt emale ja vastupidi. Seda protsessi nimetatakse üle minemine (inglise keelest. Koosrossing- läbi- ristteel). Näiteks iga inimese kahevalentsi puhul toimub ristumine kahes kuni kolmes kohas.
4. Sisse diplomoom (kreeka keelest. diploosid- topelt) sünaptonemaalsed kompleksid lagunevad ja iga kahevalentsi homoloogsed kromosoomid eemalduda üksteisest, kuid side nende vahel säilib chiasma tsoonides.
5. diakinees (kreeka keelest. diakineiin- läbi pääsema). Diakineesis on kromosoomide kondenseerumine lõpule viidud, need eraldatakse tuumaümbrisest, kuid homoloogsed kromosoomid jäävad jätkuvalt üksteisega seotuks otsasektsioonide kaudu ning iga kromosoomi sõsarkromatiidid on tsentromeerid. Bivalentsid võtavad veidra kuju sõrmused, ristid, kaheksad jne. Sel ajal on tuumaümbris ja tuumad hävinud. Replitseeritud tsentrioolid saadetakse poolustele, spindlikiud kinnituvad kromosoomide tsentromeeridele.
Üldiselt on meioosi profaas väga pikk. Sperma arenguga võib see kesta mitu päeva ja munarakkude arenguga aastaid.
metafaas I sarnaneb mitoosi sarnase staadiumiga. Kromosoomid on paigaldatud ekvatoriaaltasandile, moodustades metafaasiplaadi. Erinevalt mitoosist kinnituvad spindli mikrotuubulid iga kromosoomi tsentromeeri külge ainult ühel pool (pooluse küljelt), samas kui homoloogsete kromosoomide tsentromeerid asuvad mõlemal pool ekvaatorit. Jätkuvalt säilib side kromosoomide vahel chiasma abil.
AT anafaasis I chiasmata laguneb, homoloogsed kromosoomid eralduvad üksteisest ja lahknevad pooluste suunas. Tsentromeerid need kromosoomid, erinevalt mitoosi anafaasist, ei korrata, mis tähendab, et sõsarkromatiidid ei lahkne. Kromosoomide lahknemine on juhuslik tegelane. Geneetilise informatsiooni sisu muutub 1 n 2 xp 4 c raku igal poolusel, kuid üldiselt rakus - 2(1 n 2 xp 4 c) .
AT telofaas I , nagu mitoosi korral, moodustuvad tuumamembraanid ja tuumad, lõhustumise vagu. Siis tuleb tsütokinees . Erinevalt mitoosist ei toimu kromosoomi despiraliseerumist.
I meioosi tulemusena moodustub 2 tütarrakku, mis sisaldavad haploidset kromosoomide komplekti; igal kromosoomil on 2 geneetiliselt erinevat (rekombinantset) kromatiidi: 1 n 2 xp 4 c. Seetõttu tekib meioosi tagajärjel I vähendamine (poolitades) kromosoomide arvu, sellest ka esimese jagunemise nimi - vähendamine .
Pärast meioosi I lõppu on lühike periood - interkinees , mille käigus ei toimu DNA replikatsiooni ja kromatiidide kahekordistumist.
Profaas II on lühiajaline ja kromosoomide konjugatsiooni ei toimu.
AT metafaas II kromosoomid reastuvad ekvaatori tasandil.
AT anafaasis II Tsentromeeri DNA replitseerub, nagu see juhtub mitoosi anafaasis, kromatiidid lahknevad pooluste suunas.
Pärast telofaas II ja tsütokinees II Tütarrakud moodustuvad geneetilise materjali sisaldusega igas - 1 n 1 xp 2 c. Üldiselt nimetatakse teist jaotust võrrand (võrdsustamine).
Niisiis moodustub meioosi kahe järjestikuse jagunemise tulemusena 4 rakku, millest igaüks kannab haploidset kromosoomide komplekti.
Meioos
- eukarüootsete rakkude jagamise meetod, mille käigus ühest diploidsest rakust moodustatakse 4 haploidset. Meioosi tagajärjel väheneb kromosoomide arv 2 korda. seetõttu nimetatakse seda ka redutseerimisjaotuseks (õigem on nimetada ainult meioosi redutseerimise esimest jaotust ja teist - võrrandit). Meioos toodab loomade sugurakke ja kõrgemate taimede eoseid (millest arenevad gametofüüdid – sugupõlvkond, mis moodustab mitoosi teel sugurakke).
Meioosi ajal järgneb teineteisele kiiresti kaks jagunemist, millest igaüks koosneb 4-st meile juba tuntud faasist: profaas, metafaas, anafaas ja telofaas; kahe jagunemise vahel võib olla lühike vahefaas, kuid DNA replikatsiooni ei toimu kunagi.
Meioosi kulg.
Enne meioosi algust (nagu ka enne mitoosi algust) kahekordistub raku pärilik informatsioon, s.t. DNA replitseerub ja kromosoomikomplekti valem on 2n4c.
meioosi esimene jagunemine on redutseerimine.
Profaas 1. 2n4c .
Meioosi pikim faas. Sageli jaguneb see viieks etapiks (leptoteen, zygoteen, pahhüteen, diploten ja diakinees). Kromosoomid lühenevad ja muutuvad nähtavaks eraldi struktuuridena. Ema ja isa sugurakkude tuumadest pärinevad homoloogsed kromosoomid lähenevad üksteisele jakonjugaat. Need on ühepikkused, nende tsentromeerid on samas asendis ja sisaldavad tavaliselt sama arvu geene, mis on paigutatud samasse lineaarsesse järjestusse. Konjugeerivate homoloogsete kromosoomide paare nimetataksekahevalentsed. Bivalentsid lühenevad ja paksenevad, muutuvad selgelt nähtavaks.
Bivalentse moodustavad homoloogsed kromosoomid on osaliselt eraldatud, selgub, et igaüks koosneb kahest kromatiidist. Kromosoomid jäävad ühendatuks mitmes punktis - kiasmus. Igas kiasmis vahetuvad kromatiidisegmendid katkemiste ja ühenduste tulemusena, milles osaleb kaks kiasmis olevast neljast filamendist. Selle tulemusena on ühe kromosoomi geenid seotud teise kromosoomi geenidega, mis toob kaasa uued geenikombinatsioonid tekkivates kromatiidides. Seda protsessi nimetatakse üle minemine. Pärast ristumist homoloogsed kromosoomid ei eraldu, vaid jäävad kindlalt seotuks. Rakus migreeruvad tsentrioolid poolustele, tuumad ja tuumamembraan hävivad ning tekivad spindlikiud.
Metafaas 1. 2
n4c.
Bivalentsid reastuvad ekvatoriaaltasandil, moodustades metafaasi plaat. Nende tsentromeerid käituvad üksikute struktuuridena ja korraldavad nende külge kinnitatud lõhustumisspindli filamente. Tõmbejõu tulemusena on iga bivalent ekvaatoril ja selle mõlemad tsentromeerid on ekvaatorist võrdsel kaugusel (alt ja ülevalt).
Anafaas 1. 1 n2c * 2 (iga raku poolusele!) Mõlemas kahevalentsis olevad kaks tsentromeeri ei jagune veel, kuid õdekromatiidid ei külgne enam üksteisega. Spindli filamendid tõmbavad tsentromeere, millest igaüks on seotud kahe kromatiidiga, spindli vastaspoolustele. Selle tulemusena jagunevad kromosoomid kaheks haploidseks komplektiks, mis langevad tütarrakkudesse. Iga paari homoloogsed kromosoomid lahknevad pooluste suunas sõltumata teise paari kromosoomidest.
Telofaas 1. 1 n2c igas saadud lahtris. Homoloogiliste tsentromeeride ja nendega seotud kromatiidide lahknemine vastaspoolustele tähendab meioosi esimese jagunemise lõpuleviimist. Ühe komplekti kromosoomide arv on poole väiksemaks jäänud, kuid igal poolusel paiknevad kromosoomid koosnevad kahest kromatiidist. Ristumise tõttu ei ole need kromatiidid geneetiliselt identsed. Tavaliselt kaovad spindlid ja nende keermed. Mõnikord pärast seda faasi kromosoomid despiraliseerivad ja ilmub tuumaümbris. Seejärel toimub tsütoplasma jagunemine. Mõnikord seda faasi ei täheldata ja rakk läheb anafaasist 1 profaasini 2.
Meioosi teine jaotus on võrdne.
2. vahefaas.1n2c igas lahtris. See etapp on levinud ainult loomarakkudes; kestus varieerub. Faas S puudub ja edasist DNA replikatsiooni ei toimu. Sünteesitakse olulisi aineid, peamiselt ATP-d.
Profaas 2.1 n2c. Kui telofaasi1 ei olnud, siis seda etappi ka ei eksisteeri (pöördprotsessid). Tuumamembraanid ja nukleoolid hävivad, kromatiidid lühenevad ja pakseneb. Tsentrioolid liiguvad vastaspoolustele, ilmuvad spindli kiud. Kromatiidid on paigutatud nii, et nende pikad teljed on risti esimese meiootilise jagunemise spindli teljega.
Metafaas 2.1 n2c. Tsentromeerid käituvad nagu topeltstruktuurid. Nad korraldavad spindli keermed mõlema pooluse suunas ja joonduvad seega piki spindli ekvaatorit.
Anafaas 2.1 n1c * 2 (iga raku poolusele!) . Tsentromeerid jagunevad ja spindli kiud tõmbavad need vastaspoolusteks lahku. Tsentromeerid tõmbavad üksteisest eraldatud kromatiidid, mida nüüd nimetatakse kromosoomideks.
Telofaas 2.1 n1c (igas lahtris). Sarnaselt mitoosi telofaasiga. Kromosoomid despiraliseerivad, venivad ja on pärast seda halvasti eristatavad. Spindli kiud kaovad ja tsentrioolid paljunevad. Iga tuuma ümber, mis sisaldab nüüd haploidset arvu kromosoome, moodustub tuumamembraan. Sellele järgneb tsütoplasma jagunemine. Moodustub 4 tütarrakku.
Meioosi tähendus:
1. seksuaalne paljunemine. Kromosoomide arvu kahekordistumise vältimine igas järgmises põlvkonnas.
2. geneetiline varieeruvus. Meioos loob võimalused sugurakkudes uute geenikombinatsioonide tekkeks.
Mitoosi ja meioosi sarnasused:
- eukarüootsete rakkude jagunemise viisid;
- identsed faasid: profaas, metafaas, anafaas, telofaas;
- enne rakkude jagunemist toimub DNA dubleerimine, kromosoomid spiraliseeruvad.
Mitoosi ja meioosi erinevuse tunnused
Mitoos |
Mõiste määratlus
Meioos- see on sugurakkude kahekordne jagunemine, mis tekib kromosoomide komplekti vähenemisega topeltdiploidist ühe haploidi suunas, kus kromosoomid jagunevad õigesti neljaks tütarrakuks. © 2015-2017 Sazonov V.F., © 2015-2016kineziolog.bodhy.ru, © 2016-2017veebisait .
Meioosi tagajärjeks on sugurakud, st. sugurakud ühe haploidse kromosoomikomplektiga kahekordse diploidse komplekti asemel.
Selleks, et saada kahekordse kromosoomikomplekti asemel üksainus, toimub meioosis kaks jagunemist järjest. Pealegi lahendatakse põhiülesanne - kahekordse kromosoomikomplekti asemel ühe kromosoomikomplekti saamine - juba esimeses jaotuses. Seetõttu nimetatakse meioosi esimest jagunemist - vähendamine, st. vähendades. Meioosi teine jagunemine lahendab sekundaarse probleemi – see jagab iga kromosoomi 2 sõsarkromatiidiks ja jaotab need kromatiidid ühtlaselt 2 rakuks.
Märkus meioosi I faasi etappide kohta:
"Suvi lämbe lihav topelt kinnisus".
Leptoteen, sügoteen, pahhüteen, diploteen, diakinees.
1. Leptotena (õhukesed niidid). Kromosoomid on nõrgalt kondenseerunud, seega õhukesed ja raskesti nähtavad. Need on juba kahekordistunud pärast interfaasis möödunud sünteesiperioodi ja iga kromosoom koosneb kahest sõsarkromatiidist. Kuid need sõsarkromatiidid on üksteisele nii lähedal, et kromosoomid näevad välja nagu üksikud õhukesed niidid. Kromosoomide telomeerid on endiselt kinnitatud tuumamembraani külge.
2. Sügoteen (paarikaupa kleepuvad niidid). Algab kogu meioosi kõige olulisem sündmus – homoloogsed kromosoomid liidetakse paarideks. See on kõige olulisem samm üleminekul diploidselt (kahekordselt) kromosoomide komplektilt haploidsele (ühekordsele) kromosoomikomplektile. Näiteks inimestel saab pärast homoloogsete kromosoomide adhesiooni nüüd 46 eraldiseisva kromosoomimoodustise asemel loendada ainult 23, mis ei vasta mitte diploidsele, vaid haploidsele komplektile, kuigi kromosoomide kogumit on endiselt 46 ja nende komplekt rakus on endiselt diploidne. Pange tähele, et see homoloogsete kromosoomide ühendamise protsess mitoosis puudub. Seega toimub homoloogsete kromosoomide konjugatsioon (adhesioon). Konjugeerivate homoloogsete kromosoomide paari nimetatakse " kahevalentne" ("bi-" tähendab "topelt") või " tetrad"("tetra" tähendab "neli"). Iga topeltkromosomaalne bivalent koosneb neljast kromatiidist, seega on see samal ajal kromatiidi tetraad. Tuumaümbris hakkab lagunema fragmentideks, tsentrioolid lahknevad kromosoomi erinevatele poolustele rakk, tekib jagunemisspindel, nukleoolid kaovad Jätkub kondenseerumine (tihendamine) kahekromatiidiliste kromosoomide, mis on juba kahevalentsete kujul. Muide, just zygoteeni staadiumis liiguvad küpsevad isased sugurakud läbi tugirakkude (sustentotsüütide) pidevate protsesside käigus tekkiva hemato-munandibarjääri kihi ja muutuvad barjääristruktuurideks. Nad sisenevad seemnetorukeste sisemisse ossa, mis on eraldatud ülejäänud keha kudedest ja kaitstud immuunsüsteemi toime eest, mis võimaldab neil toota valke, mis on nende enda keha antigeenid.
3. Pachytene (jämedad lihavad niidid). Kromosoomide spiraliseerumise protsess jätkub ja homoloogsetes kromosoomides toimub see sünkroonselt. Selgelt on näha, et kromosoomid on bikromatiidid. Pathüteeni kõige olulisem sündmus on ristumine – kohtade vahetus homoloogsete kromosoomide mitte-õsarkromatiidide vahel. Üleminek viib meioosi ajal geenide esimese rekombinatsioonini.
4. Diploteen (kahekordsed kiud). Kromosoomid kahevalentsetes ainetes keerduvad ja hakkavad üksteist tõrjuma. Tõukeprotsess algab tsentromeeri piirkonnast ja levib kogu bivalentide pikkuses. Siiski jäävad nad mõnes punktis siiski üksteisega seotuks. Neid nimetatakse chiasmaks. Need punktid ilmuvad ristumispunktidesse.
5. diakinees
(laienemine). Kromosoomid lühenevad ja paksenevad nii palju kui võimalik kromatiidide spiraliseerumise tõttu, tuumaümbris hävib peaaegu täielikult. Chiasmata libiseb kromatiidide otste suunas.
Video:Meioos
Video:Meioos
Riis. 1: Spermatogenees
Riis. 2.
Riis. Ovogenees (oogenees).
Riis. Gametogeneesi meeste ja naiste variantide võrdlus. Pildi allikas:
Õppeülesanded:
- jätkata teadmiste kujundamist paljunemise kohta, iseloomustada meioosi,
- kujundada teadmisi DNA molekulide ja kromosoomide muutustest meioosi ajal, paljastada meioosi bioloogiline tähendus.
Õppeülesanded:
- jätkata moraalset, hügieenilist haridust, tõestades narkootikumide, alkoholi ja suitsetamise ohtu lõhustumise spindli moodustumisel.
Arendusülesanded:
- probleemsete küsimuste arutamine, võrdluse rakendamine,
- analüüs, süntees iseseisva töö käigus õpikuga ja tabeli täitmine, arendada õpilaste loogilist mõtlemist ning intellektuaalseid, loomingulisi võimeid.
Tunni varustus:
- dünaamiline käsiraamat "Chromosome Crossing", "Cell Division",
- tabelid, mis illustreerivad meioosi etappe,
- esitlus meioosi etappidest.
Tunni etapid
I. Õpilaste teadmiste aktualiseerimine (kõneetapp).
Teadmiste kontrollimine rakkude kaudse jagunemise kohta vestluse ajal järgmistel küsimustele:
1. Mis on diploidne kromosoomide komplekt? (Somaatilistele rakkudele iseloomulik kromosoomide topeltkomplekt).
2. Mis on haploidne kromosoomide komplekt? (Üks kromosoomide komplekt on iseloomulik sugurakkudele).
3. Milline on kromosoomide ja DNA kogum interfaasi eelsünteesiperioodil? (2p2s).
4. Milline on kromosoomide ja DNA kogum sünteesijärgsel interfaasi perioodil? (2p4s).
5. Milline on kromosoomide ja DNA kogum mitoosi profaasis ja metafaasis? (2p4s).
6. Milline on kromosoomide ja DNA kogum mitoosi anafaasis? (4p4s).
7. Milline on mitoosi telofaasi kromosoomide ja DNA kogum? (2p2s).
8. Mitu DNA molekuli on inimese somaatilise raku tuumas enne mitoosi? (92 molekuli).
9. Mitu DNA molekuli on somaatilise raku tuumas pärast mitoosi? (46).
10. Millised on kromosoomide nimetused faasidevahelisel perioodil? (kromatiin).
II. Uue materjali õppimine. Mõistmise staadium.
1. Õpetaja jutt meioosist - rakkude jagunemise eriliigist, mille tulemuseks on kromosoomide arvu vähenemine poole võrra uutes moodustunud erirakkudes.
2. Vestlus meioosi keerulisest mehhanismist ja selle kahe etapi iseärasustest, kromosoomide muutumisest kromatiidideks, konjugatsioonist ja ristumisest.
Esimese meiootilise jagunemise tunnused
1. vahefaas.
Sünteesieelne periood (G1-periood).
Iseärasused:
a) elutsüklit alustavad tütarrakud on mahult ja valkude ja RNA üldsisalduselt poole väiksemad kui algsel vanemrakul;
b) RNA süntees taastub perioodi alguses;
c) toimub aktiivne valkude, RNA metabolismi ensüümide ja DNA prekursorite moodustamiseks vajalike ensüümide süntees;
d) puriini ja pürimidiini nukleotiidide ning nelja nukleosiidtrifosfaadi süntees, millest koosneb DNA molekul;
e) toimub rakkude kasv, mis on vajalik tsütoplasma teatud "kriitilise massi" saavutamiseks, mis määrab DNA sünteesi alguse;
f) ATP akumuleerumine energiareservuaari kujul, mis tagab mitootilise aparaadi mehaanilise ja keemilise töö;
g) sel perioodil on rakkudel diploidne DNA sisaldus (2p2s)
Sünteetiline periood (S-periood). See on aeg, mille jooksul toimub DNA replikatsioon (2p4s).
Iseärasused:
a) RNA sünteesi tase tõuseb jätkuvalt vastavalt DNA koguse suurenemisele;
b) paralleelselt DNA sünteesiga rakus toimub intensiivne histoonide süntees tsütoplasmas ja nende migreerumine tuuma, kus nad seonduvad DNA-ga.
Sünteetiline periood (G-periood, 2p4s). See on ajavahemik, mida iseloomustavad protsessid, mille eesmärk on raku ettevalmistamine jagunemiseks.
Iseärasused:
a) intensiivne valgusüntees, mis läheb tütarrakkude tsütoplasmaatilistesse valkudesse;
b) mitootilise aparatuuri moodustumine;
c) koguvalgu, RNA tõhustatud süntees, rakkude jagunemist määravate valkude süntees;
d) tsütoplasma mass kahekordistub;
e) tuuma maht suureneb järsult.
Profaas 1. Pikim faas, seega on see jagatud viieks etapiks.
1 .Leptotena .
Kromosoomid spiraliseeruvad, lühenevad ja muutuvad nähtavaks eraldi struktuuridena.
2. Sügoteen.
Homoloogsed kromosoomid kogunevad pikkuses ja moodustavad paare. Need kromosoomid on ühepikkused, nende tsentromeerid on samas asendis ja sisaldavad tavaliselt sama arvu geene samas lineaarses järjestuses. Algab kromosoomide sünaps (konjugatsioon).
Konjugatsioon algab mõnest kromosoomi punktist ja seejärel liituvad kromosoomid kogu pikkuses. Konjugeeritud homoloogsete kromosoomide paari nimetatakse kahevalentseks. Sel juhul toimub nii tihedam pakkimine molekulaarsel tasemel kui ka väliselt märgatav väändumine (spiraliseerumine). Kuna igal homoloogsel kromosoomil on oma tsentromeer, on bivalentses kaks tsentromeeri.
3 .Pachytene.
Iga homoloogne kromosoom pahhüteeni staadiumis lõheneb pikisuunas konjugatsioonitasandiga risti. Seega koosneb iga element nüüd juba neljast kromatiidist. Neid punkte nimetatakse chiasmata(rist). Selle tulemusena on ühe kromosoomi geenid seotud teise kromosoomi geenidega, mis toob kaasa uued geenikombinatsioonid tekkivates kromatiidides. Seda protsessi nimetatakse üle minemine.
4. Diploteen.
Homoloogsed kromosoomid despiraliseerivad osaliselt ja eemalduvad üksteisest mõnevõrra. Samal ajal jäävad need omavahel seotuks sildade – chiasmuse – abil, mis on eelmises etapis toimuva ülekäigu struktuurne väljendus.
5. diakinees .
Selles etapis on kromosoomid täielikult tihendatud ja intensiivselt värvitud. Tuumaümbris ja tuum kaovad. Tsentrioolid, kui need on olemas, rändavad pooluste suunas ja moodustavad seejärel spindli filamente.
Metafaas 1.
Homoloogsed kromosoomid (kahevalentsed) reastuvad ekvatoriaaltasandil. Nende tsentromeerid näivad olevat kahekordsed, kuid käituvad nagu üksikud struktuurid.
Anafaas 1.
Spindlid lahknevad piki filamente tsentromeeri poolustele, millest igaüks on seotud kahe kromatiidiga. Seega lahknevad esimese jaotuse anafaasis homoloogsete kromosoomide mittetütarkromatiidid, nagu mitoosis, aga otse homoloogsed kromosoomid ja igal poolusel on haploidne hulk n2s ja terves rakus 2n4s.
Telofaas 1.
Homoloogiliste kromosoomide lahknemine vastaspoolustele tähendab esimese meiootilise jagunemise lõpuleviimist. Komplektis olevate kromosoomide arv on poole võrra väiksem, kuid iga kromosoom koosneb kahest kromatiidist. Loomadel ja mõnedel taimedel on kromatiidid despiraliseeritud.
Teise meiootilise jagunemise tunnused.
2. vahefaas.
Seda etappi täheldatakse ainult loomarakkudes. Sünteetiline periood puudub ja edasist DNA replikatsiooni ei toimu. Interfaasile 2 järgneb profaas 2.
Profaas 2.
Rakkudes, kus interfaas 2 langeb välja, puudub ka see staadium Profaasis 2 hävivad nukleoolid ja tuumamembraanid, kromatiidid lühenevad ja paksenevad Toimub spindli moodustumine, mis tähistab metafaasi 2 algust.
Metafaas 2.
Selles etapis on kromosoomide arv väiksem kui somaatilistes rakkudes. Kromosoomid reastuvad ekvaatori tasapinnal ja tsentromeerid käituvad nagu topeltstruktuurid.
Anafaas 2.
Tsentromeerid jagunevad ja kaks sõsarkromatiidi liiguvad vastaspooluste poole. Üksteisest eraldatud kromatiide nimetatakse kromosoomideks ja raku igas pooluses moodustub haploidne komplekt (ps).
Telofaas 2.
See etapp on sarnane mitoosi telofaasiga. Kromosoomid on despiraliseeritud. Spindli kiud kaovad ja tsentrioolid paljunevad.Iga tuuma ümber, mis sisaldab nüüd algse vanemraku haploidset arvu kromosoome, moodustub taas tuumamembraan. Seega saadakse algsest vanemrakust neli alamrakku.
III. refleksiooni etapp.
Õppetunni kokkuvõte aruteluga meioosi tulemusest, spetsiaalsete haploidsete rakkude moodustumisest poolitatud kromosoomide komplekti ja spontaanselt vahetatud homoloogsete kromosoomide osadega, meioosi etappide esitluse vaatamine, tabeli täitmine. Õpilase aruanne kromosoomide mittelahknemisest tingitud kõrvalekallete kohta inimestel.
Võrdlev diagramm.
| MITOOS | SARNASUS | MEIOOS |
| 1.Üks jaotus. | 1. Interfaasi käigus koguneb jagunemiseks vajalik energia ja ained. | 1. Kaks jaotust. |
| 2. Kui emarakk jaguneb, saadakse kaks tütarrakku, millel on sama kromosoomikomplekt. | 2. Jagamise etapid: 1. kariokinees: Profaas metafaas Anafaas Telofaas; 2. tsütokinees. |
2. Kui diploidne emarakk jaguneb, saadakse neli haploidset rakku. |
| 3. Mitoos on vajalik mitmerakulise organismi normaalseks kasvuks ja arenguks. Mitoos on haavade paranemise ja mittesugulise paljunemise protsesside aluseks. | 3. Interfaas 2 praktiliselt puudub. Profaasi 1 jaotuses esineb konjugatsioon ja ristumine. |
|
| 4. Meioos suurendab sugurakkude geneetilist mitmekesisust, kuna selle protsessi tulemusena tekivad kromosoomid, mis kannavad nii isa kui ka ema geene. 5. Sugulisel teel paljunevatel organismidel ei võimaldata iga uue põlvkonna kromosoomide arvu kahekordistada. |
Inimestel kromosoomide mittelahkumisest tingitud kõrvalekalded.
| SÜNDROOM | GENOTÜÜP | SÜMPTOMID |
| Klinefelter | 44+xxy=47 | Mees, naiselik vaimne alaareng, viljatus. |
| Šereševski-Turner | 44+ho=45 | Naine, madala kasvuga, kerge vaimne alaareng, sekundaarsed seksuaalomadused on halvasti väljendunud, viljatud. |
| Trisoomia soo järgi | 44+xxx=47 | Naine, norm, viljakas, vaimselt vähearenenud. Mees, pikk, suurenenud agressiivsus. |
| Downi sündroom | 47 (trisoomia 21 paaris) | Vaimne alaareng, elujõu langus, mongoolia silmad, alanenud huulenurgad. |
| "Suulaelõhe" | 47 (trisoomia 15. paaris) | Kõva suulae mitte ülekasvamine, näo deformatsioonid. Vähendatud elujõud |
| Trisoomia teistes paarides | 47 | Sugurakkude või embrüote letaalsus. |
Lõpukõne teemal “Meioos”.
1. Milline on kromosoomide ja DNA kogum enne meioosi esimest jagunemist? (2p4s).
2. Milline on kromosoomide ja DNA kogum enne meioosi teist jagunemist? (p2s).
3. Milliseid kromosoome nimetatakse homoloogseteks? (Paaritud identsed kromosoomid, mis kannavad samu geene.)
4. Millised on kõige olulisemad protsessid, mis toimuvad meioosi I profaasis? (Konjugeerimine ja ületamine.)
5. Mis on iseloomulik meioosi esimese ja teise jagunemise vahelisele interfaasile? (S-punkt puudub.)
6. Milline on kromosoomide ja DNA kogum profaasis II ja metafaasis II? (p2s.)
7. Milline on kromosoomide ja DNA kogum teise meiootilise jagunemise lõpus? (ps.)
Test "Mitootiline tsükkel". "Meioos"
1. Mitootilise tsükli interfaasis DNA kahekordistub:
b) sünteesiperioodil;
c) sünteesijärgsel perioodil;
d) metafaasis.
2. Toimub aktiivne rakukasv:
a) sünteesieelsel perioodil;
b) sünteesiperioodil;
c) sünteesijärgsel perioodil
d) metafaasis.
3. Rakul on kromosoomide komplekt ja DNA 2n4 ning see valmistub jagunemiseks:
a) sünteesieelsel perioodil;
b) sünteesiperioodil;
c) sünteesijärgsel perioodil
d) metafaasis.
4. Algab kromosoomide spiraliseerumine, tuumaümbris lahustub:
a) profaasis;
b) anafaasis;
c) telofaasis;
d) metafaasis.
5. Kromosoomid reastuvad piki raku ekvaatorit:
a) profaasis;
b) anafaasis;
c) telofaasis;
d) metafaasis.
6. Kromatiidid eemalduvad üksteisest ja muutuvad iseseisvateks kromosoomideks:
a) profaasis;
b) anafaasis;
c) telofaasis;
d) metafaasis.
7. Homoloogiliste kromosoomide konjugatsioon toimub:
a) faas 1;
b) metafaas 1;
c) anafaas 1;
d) telofaas 1;
e) faas 2;
f) metafaas 2;
g) anafaas 2;
h) telofaas 2.
8. Ristumine meioosis toimub perioodil:
a) faas 1;
b) metafaas 1;
c) anafaas 1;
d) telofaas 1;
e) faas 2;
f) metafaas 2;
g) anafaas 2;
h) telofaas 2.
9. Milline kromosoomide komplekt saadakse diploidse tuuma mitootilise jagunemise käigus?
a) haploidne;
b) diploidne.
10. Milline kromosoomide komplekt on rakkudes pärast mitoosi teel jagunemist, kui emal oli 6 kromosoomi?
11. Milline kromosoomide komplekt on rakkudes pärast meioosi teel jagunemist, kui emal oleks 6 kromosoomi?
1V. Kodutöö: uurige lõiku 30.