§ 29. МЕЙОЗ. РЕКОМБИНАЦИЯ ДНК

Основные понятия и ключевые термины: МЕЙОЗ. РЕКОМБИНАЦИЯ ДНК.

Вспомните! Что такое деление клеток?

Новости науки

«Научный интерес к мейозу значительно вырос, когда оказалось, что одни и те же ферменты могут участвовать в репликации ДНК, обмене её отдельных участков и репарации. Ныне некоторые биологи развивают оригинальную гипотезу о том, что в процессе мейоза происходит проверка цепей ДНК и восстановление повреждений. При этом наблюдается полное омоложение клеток, участвующих в половом размножении».

Что же такое мейоз?

СОДЕРЖАНИЕ

Каково биологическое значение мейоза?

Мейоз был впервые описан у морских ежей немецким биологом А. Гертвигом (1849-1922) в 1876 г. А. Вайсману (1834-1914) принадлежит объяснение биологического значения мейоза. Один из основателей цитогенетики С. Дарлингтон (1903-1981) разработал теорию, объясняющую механизм сочетания хромосом в мейозе (1932). Изучением мейоза занимается цитогенетика.

Ил. 74. Схема мейоза

МЕЙОЗ (от греч. мейозиз - уменьшение) - это деление эукариотических клеток, в результате которого образуются дочерние клетки с вдвое меньшим набором хромосом (ил. 74). Значение мейоза заключается в поддержке в поколениях стабильности хромосомных наборов и в создании новых сочетаний родительских и материнских генов, что способствует изменчивости. Согласно современным исследованиям во время мейоза происходит и репарация ДНК с участием гомологичной рекомбинации. Мейоз является основой размножения.

Ил. 75. Типы мейоза: 1 - гаметний; 2 - споровый; 3 - зиготный

У животных вследствие мейоза образуются половые клетки - гаметы (гаметный мейоз), у высших растений - споры для бесполого размножения (споровый мейоз), а у грибов и низших растений - клетки мицелия или талома, формируемых из зиготы (зиготный мейоз) (ил. 75). Из гаплоидной споры прорастает половое поколение высших растений (гаметофитов), которое образует гаметы. У животных образовавшиеся половые клетки сливаются с образованием зиготы, в которой после оплодотворения восстанавливается диплоидный набор хромосом. Если бы в процессе мейоза число хромосом не уменьшалось, то в каждом следующем поколении при слиянии яйцеклетки и сперматозоона количество хромосом увеличивалось бы вдвое. А у грибов и водорослей из диплоидной зиготы образуются гаплоидные клетки грибницы и талома, которые впоследствии образуют гаметы или споры.

Итак, биологическое значение мейоза заключается в: 1) обеспечении изменения наследственного материала; 2) поддержании постоянства кариотипа при половом размножении; 3) образовании гамет для полового размножения животных; 4) формировании спор для бесполого размножения высших растений; 5) восстановлении повреждений ДНК.

Каковы отличия мейоза от митоза?

Мейоз в процессе эволюции возник на основе митоза, но имеет ряд принципиальных отличий:

• происходит в два последовательных этапа - мейоз I и мейоз ІІ, каждый из которых состоит из 4 фаз;

• на первом этапе происходит распределение гомологичных двухроматидных хромосом на две клетки с образованием в них гаплоидных наборов хромосом, поэтому этот раздел называют редукционным (от лат. reductio - возвращение);

• состояние наследственной информации после первого деления уже изменено благодаря рекомбинации ДНК;

• на втором этапе расходятся хроматиды гомологичных хромосом, и он осуществляется по митотическому типу;

• общим результатом мейоза является образование из одной материнской клетки четырёх дочерних клеток с гаплоидным набором однохроматидных хромосом (табл. 7).

Таблица 7. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ МЕЙОЗА

Итак, мейоз происходит в два этапа деления с образованием гаплоидных клеток с видоизменённой наследственной информацией.

Как изменяется наследственная информация в мейозе?

Генетическая стабильность очень важна для жизнедеятельности организмов в постоянных условиях. Для существования видов в течение длительных исторических промежутков времени жизненно необходима генетическая изменчивость, обеспечивающая приспособленность к изменяющимся условиям окружающей среды. Для обеспечения изменчивости организмов самая загадочная из молекул живого - ДНК - обладает ещё одним удивительным свойством, а именно способностью к перестройкам.

РЕКОМБИНАЦИЯ ДНК (генетическая рекомбинация) - это перераспределение генетической информации ДНК, приводящее к появлению новых комбинаций генов. При рекомбинации цепочка ДНК разрывается, а затем её фрагменты объединяются в ином порядке. Этот процесс универсален и наблюдается в про- и эукариотических клетках. Среди процессов рекомбинации ДНК у живых организмов чаще всего выделяют гомологическую и негомологическую рекомбинации.

Ил. 76. Рекомбинация ДНК во время кроссинговера

Гомологическая рекомбинация - это процесс обмена нуклеотидных последовательностей между гомологичными хромосомами или цепями ДНК. Этот тип рекомбинации используется клетками для исправления повреждений ДНК, образования новых комбинаций генов во время мейоза и т. п. Самый известный пример гомологической рекомбинации ДНК - обмен участками между чётными хромосомами - кроссинговер (ил. 76). Этот процесс происходит в мейозе после конъюгации - сочетания гомологических хромосом на стадии профазы І.

Негомологическая рекомбинация - это процесс обмена нуклеотидными последовательностями между негомологическими хромосомами или цепями ДНК. Пример такой рекомбинации - случайное встраивание вирусных или бактериальных фрагментов ДНК в ДНК клетки-хозяина.

Итак, механизмы генетической рекомбинации в мейозе обеспечивают возможность перемещения из хромосомы в хромосому фрагментов ДНК, что повышает комбинативную изменчивость организмов.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сравнение

Сравните в рабочей тетради митоз и мейоз по плану и сделайте вывод о причинах различий.

План сравнения

1. Количество делений.

2. Количество образованных клеток из одной.

3. Набор хромосом перед делением в клетках.

4. Набор хромосом в дочерних клетках.

5. Состояние наследственной информации в клетках.

6. Биологическое значение.

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Декоративные растения

Папоротник нефролепис возвышенный (Nephrolepis exaltata) считается красивым, выносливым и полезным декориативным растением, которое очищает воздух в помещении от формальдегидов, толуола и ксилола. Это является одной из причин размещения этого папоротника в офисах, школах, детских садах. На этом конкретном примере оцените значение мейоза в жизни высших растений.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)