Breve descrizione delle fasi e dello schema della divisione cellulare attraverso la meiosi. Fasi della meiosi Viene chiamata la divisione 1 della meiosi

Meiosi(Meiosi greca - diminuzione, diminuzione) o divisione di riduzione. Come risultato della meiosi, il numero di cromosomi diminuisce, ad es. da un insieme diploide di cromosomi (2n) si forma un insieme aploide (n).

Meiosiè composto da 2 divisioni consecutive:
La prima divisione si chiama riduzione o diminutivo.
La divisione II è chiamata equazionale o equalizzante, cioè procede secondo il tipo di mitosi (il che significa che il numero di cromosomi nelle cellule madre e figlia rimane lo stesso).

Il significato biologico della meiosi è che da una cellula madre con un set diploide di cromosomi si formano quattro cellule aploidi, quindi il numero di cromosomi viene ridotto della metà e la quantità di DNA viene ridotta di quattro volte. Come risultato di questa divisione, negli animali si formano le cellule sessuali (gameti) e nelle piante le spore.

Le fasi sono chiamate come nella mitosi e, prima dell'inizio della meiosi, anche la cellula attraversa l'interfase.

La profase I è la fase più lunga ed è convenzionalmente divisa in 5 fasi:
1) Leptonema (leptotene)– o lo stadio dei fili sottili. I cromosomi si sviluppano a spirale, un cromosoma è costituito da 2 cromatidi e sui filamenti ancora sottili dei cromatidi sono visibili ispessimenti o grumi di cromatina, che sono chiamati cromomeri.
2) Zygonema (zigotene, greco unione dei thread) - fase dei thread accoppiati. In questa fase, i cromosomi omologhi (identici per forma e dimensione) si uniscono a coppie, si attraggono e aderiscono tra loro per tutta la lunghezza, cioè. coniugato nella regione del cromomero. È simile a una serratura con cerniera. Una coppia di cromosomi omologhi è detta bivalente. Il numero di bivalenti è uguale all'insieme aploide dei cromosomi.
3) Pachinema (pachitene, greco spessi) – stadio di filamenti spessi. Si verifica un'ulteriore spiralizzazione dei cromosomi. Successivamente ogni cromosoma omologo viene diviso nella direzione longitudinale e diventa chiaramente visibile che ogni cromosoma è costituito da due cromatidi; tali strutture sono chiamate tetradi, cioè 4 cromatidi. In questo momento si verifica il crossover, ad es. scambio di regioni omologhe dei cromatidi.
4) Diplonema (diplotene)– fase di doppi fili. I cromosomi omologhi iniziano a respingersi a vicenda, ad allontanarsi l'uno dall'altro, ma mantengono la loro relazione con l'aiuto di ponti: chiasmi, questi sono i luoghi in cui avverrà l'incrocio. Ad ogni giunzione cromatidica (cioè chiasma), vengono scambiate sezioni di cromatidi. I cromosomi si spiralizzano e si accorciano.
5) Diacinesi– stadio di doppi fili isolati. In questa fase, i cromosomi sono completamente condensati e intensamente colorati. La membrana nucleare e i nucleoli vengono distrutti. I centrioli si spostano verso i poli cellulari e formano i filamenti del fuso. Il set cromosomico della profase I è 2n4c.
Pertanto, nella profase I:
1. coniugazione di cromosomi omologhi;
2. formazione di bivalenti o tetradi;
3. attraversamento.

A seconda della coniugazione dei cromatidi si possono avere diversi tipi di crossover: 1 – corretto o errato; 2 – uguali o disuguali; 3 – citologico o efficace; 4 – singolo o multiplo.

Metafase I: la spiralizzazione dei cromosomi raggiunge il suo massimo. I bivalenti si allineano lungo l'equatore della cellula, formando una placca metafasica. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi omologhi. I bivalenti si trovano collegati a diversi poli della cellula.
Il set cromosomico della metafase I è - 2n4c.

Anafase I: i centromeri dei cromosomi non si dividono; la fase inizia con la divisione dei chiasmi. Interi cromosomi, non cromatidi, si disperdono ai poli della cellula. Solo uno di una coppia di cromosomi omologhi entra nelle cellule figlie, cioè sono ridistribuiti in modo casuale. Si scopre che su ciascun polo c'è un set di cromosomi - 1n2c, e in generale il set cromosomico dell'anafase I è - 2n4c.

Telofase I – ai poli della cellula ci sono cromosomi interi, costituiti da 2 cromatidi, ma il loro numero è diventato 2 volte inferiore. Negli animali e in alcune piante, i cromatidi despirano. Attorno a ciascun polo si forma una membrana nucleare.
Poi arriva la citocinesi
. L'insieme cromosomico di cellule formato dopo la prima divisione è - n2c.

Non esiste un periodo S tra le divisioni I e II e la replicazione del DNA non avviene, perché i cromosomi sono già duplicati e sono costituiti da cromatidi fratelli, quindi l'interfase II è chiamata intercinesi - cioè c'è un movimento tra due divisioni.

La profase II è molto breve e procede senza particolari cambiamenti; se nella telofase I non si forma l'involucro nucleare, si formano immediatamente i filamenti del fuso.

Metafase II: i cromosomi si allineano lungo l'equatore. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi.
Il set cromosomico della metafase II è - n2c.

Anafase II: i centromeri si dividono e i filamenti del fuso spostano i cromatidi verso poli diversi. I cromatidi fratelli sono chiamati cromosomi figli (o i cromatidi madri saranno cromosomi figli).
Il set cromosomico dell'anafase II è - 2n2c.

Telofase II: i cromosomi despirano, si allungano e sono quindi scarsamente distinguibili. Si formano le membrane nucleari e i nucleoli. La telofase II termina con la citocinesi.
Il cromosoma impostato dopo la telofase II è – nc.

Schema di divisione meiotica

Questo articolo ti aiuterà a conoscere il tipo di divisione cellulare. Parleremo brevemente e chiaramente della meiosi, delle fasi che accompagnano questo processo, ne delineeremo le caratteristiche principali e scopriremo quali caratteristiche caratterizzano la meiosi.

Cos'è la meiosi?

La divisione cellulare di riduzione, in altre parole, la meiosi, è un tipo di divisione nucleare in cui il numero di cromosomi viene dimezzato.

Tradotto dal greco antico, meiosi significa riduzione.

Questo processo avviene in due fasi:

• Ridurre ;

In questa fase del processo di meiosi, il numero di cromosomi nella cellula è dimezzato.

• Equatoriale ;

Durante la seconda divisione l'aploidia cellulare viene mantenuta.

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La particolarità di questo processo è che si verifica solo nelle cellule diploidi e anche in quelle poliploidi. E tutto perché a causa della prima divisione nella profase 1 in poliploidi dispari, non è possibile garantire la fusione a coppie dei cromosomi.

Fasi della meiosi

In biologia, la divisione avviene in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase . La meiosi non fa eccezione; la particolarità di questo processo è che avviene in due fasi, tra le quali c'è un breve periodo interfase .

Prima divisione:

Profase 1 è una fase piuttosto complessa dell’intero processo nel suo complesso; si compone di cinque fasi, che sono elencate nella tabella seguente:

La profase termina con la formazione di un fuso di fissione, la distruzione delle membrane nucleari e del nucleolo stesso.

Metafase La prima divisione è significativa in quanto i cromosomi si allineano lungo la parte equatoriale del fuso.

Durante anafase 1 I microtubuli si contraggono, i bivalenti si separano e i cromosomi si spostano verso poli diversi.

A differenza della mitosi, nella fase anafase, interi cromosomi, costituiti da due cromatidi, si spostano verso i poli.

Sul palco telofasi i cromosomi despirano e si forma una nuova membrana nucleare.

Riso. 1. Schema della meiosi del primo stadio di divisione

Seconda divisione presenta i seguenti segni:

• Per profase 2 caratterizzato dalla condensazione dei cromosomi e dalla divisione del centro cellulare, i cui prodotti della divisione divergono ai poli opposti del nucleo. L'involucro nucleare viene distrutto e si forma un nuovo fuso di fissione, posizionato perpendicolarmente al primo fuso.
• Durante metafasi I cromosomi si trovano nuovamente all'equatore del fuso.
• Durante anafase i cromosomi si dividono e i cromatidi si trovano ai poli diversi.
• Telofase indicato dalla despiralizzazione dei cromosomi e dalla comparsa di una nuova membrana nucleare.

Riso. 2. Schema della meiosi del secondo stadio della divisione

Di conseguenza, da una cellula diploide attraverso questa divisione otteniamo quattro cellule aploidi. Sulla base di ciò, concludiamo che la meiosi è una forma di mitosi, a seguito della quale i gameti si formano dalle cellule diploidi delle gonadi.

Il significato della meiosi

Durante la meiosi, nella fase della profase 1, avviene il processo attraversando - ricombinazione del materiale genetico. Inoltre, durante l'anafase, sia la prima che la seconda divisione, i cromosomi e i cromatidi si spostano verso poli diversi in ordine casuale. Ciò spiega la variabilità combinatoria delle cellule originali.

In natura, la meiosi è di grande importanza, vale a dire:

• Questa è una delle fasi principali della gametogenesi;

Riso. 3. Schema della gametogenesi

• Effettua il trasferimento del codice genetico durante la riproduzione;
• Le cellule figlie risultanti non sono simili alla cellula madre e differiscono anche l'una dall'altra.

La meiosi è molto importante per la formazione delle cellule germinali poiché, a seguito della fecondazione dei gameti, i nuclei si fondono. Altrimenti lo zigote avrebbe il doppio del numero di cromosomi. Grazie a questa divisione, le cellule sessuali diventano aploidi e durante la fecondazione viene ripristinata la diploidità dei cromosomi.

Cosa abbiamo imparato?

La meiosi è un tipo di divisione di una cellula eucariotica in cui quattro cellule aploidi si formano da una cellula diploide riducendo il numero di cromosomi. L'intero processo si svolge in due fasi: riduzione ed equazione, ciascuna delle quali è composta da quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. La meiosi è molto importante per la formazione dei gameti, per la trasmissione dell'informazione genetica alle generazioni future e provvede anche alla ricombinazione del materiale genetico.

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Meiosi è un metodo speciale di divisione delle cellule eucariotiche, in cui il numero originale di cromosomi viene dimezzato (dal greco antico “meion” - meno - e da “meiosi” - diminuire).

La caratteristica principale della meiosi è la coniugazione (accoppiamento) di cromosomi omologhi con la loro successiva separazione in cellule diverse. Pertanto, nella prima divisione della meiosi, a causa della formazione di bivalenti, i cromosomi non monocromatici, ma bicromatici divergono ai poli della cellula. Di conseguenza, il numero di cromosomi viene ridotto della metà e le cellule aploidi si formano da una cellula diploide.

Il numero iniziale di cromosomi in una cellula che entra nella meiosi è chiamato diploide (2n). Il numero di cromosomi nelle cellule formate durante la meiosi è chiamato aploide (n).

La meiosi consiste in due successive divisioni cellulari, chiamate rispettivamente meiosi I e meiosi II. Nella prima divisione il numero dei cromosomi diminuisce della metà, motivo per cui si chiama riduzione. Nella seconda divisione il numero dei cromosomi non cambia; quindi è chiamato equazionale (equalizzante).

L'interfase pre-meiotica differisce dall'interfase normale in quanto il processo di replicazione del DNA non raggiunge il completamento: circa lo 0,2...0,4% del DNA rimane non duplicato. Tuttavia, in generale, possiamo supporre che in una cellula diploide (2n) il contenuto di DNA sia 4c. Se sono presenti centrioli raddoppiano. Pertanto, la cellula ha due diplosomi, ciascuno dei quali contiene una coppia di centrioli.

La prima divisione della meiosi (riduzione o meiosi I)

L'essenza della divisione di riduzione è ridurre della metà il numero di cromosomi: dalla cellula diploide originale si formano due cellule aploidi con cromosomi bicromatidi (ogni cromosoma comprende 2 cromatidi).

Profase I (profase della prima divisione) comprende una serie di fasi.

Leptotene (fase di filamento sottile). I cromosomi sono visibili al microscopio ottico sotto forma di una palla di fili sottili.

Zigotene (fase di fusione dei fili). Si verifica la coniugazione dei cromosomi omologhi (dal latino conjugatio - connessione, accoppiamento, fusione temporanea). I cromosomi omologhi (o omologhi) sono cromosomi accoppiati che sono morfologicamente e geneticamente simili tra loro. Come risultato della coniugazione, si formano i bivalenti. Un bivalente è un complesso relativamente stabile di due cromosomi omologhi. Gli omologhi sono tenuti vicini tra loro da complessi proteici sinaptonemali. Il numero di bivalenti è uguale al numero aploide dei cromosomi. Altrimenti i bivalenti sono detti tetradi, poiché ogni bivalente comprende 4 cromatidi.

Pachitene (fase di filamento spesso). I cromosomi sono spiralizzati e la loro eterogeneità longitudinale è chiaramente visibile. La replicazione del DNA viene completata. L'incrocio è completato: l'incrocio dei cromosomi, a seguito del quale si scambiano sezioni di cromatidi.

Diplotene (stadio a doppio filamento). I cromosomi omologhi nei bivalenti si respingono a vicenda. Sono collegati in punti separati, chiamati chiasmata (dall'antica lettera greca χ - "chi").

Diacinesi (stadio di divergenza dei bivalenti). I chiasmi si spostano nelle regioni telomeriche dei cromosomi. I bivalenti si trovano alla periferia del nucleo. Alla fine della profase I, l’involucro nucleare viene distrutto e i bivalenti vengono rilasciati nel citoplasma.

Metafase I (metafase della prima divisione). Si forma il fuso di fissione. I bivalenti si spostano sul piano equatoriale della cellula. Si forma una piastra metafasica di bivalenti.

Anafase I (anafase della prima divisione). I cromosomi omologhi che compongono ciascun bivalente vengono separati e ciascun cromosoma si sposta verso il polo più vicino della cellula. La separazione dei cromosomi in cromatidi non avviene.

Telofase I (telofase della prima divisione). I cromosomi bicromatidi omologhi divergono completamente verso i poli cellulari. Normalmente, ciascuna cellula figlia riceve un cromosoma omologo da ciascuna coppia di omologhi. Si formano due nuclei aploidi, che contengono la metà dei cromosomi del nucleo della cellula diploide originale. Ogni nucleo aploide contiene un solo corredo cromosomico, cioè ogni cromosoma è rappresentato da un solo omologo. Il contenuto di DNA nelle cellule figlie è 2c.

Nella maggior parte dei casi (ma non sempre), la telofase I è accompagnata dalla citocinesi.

Dopo la prima divisione meiotica avviene l'intercinesi, un breve intervallo tra due divisioni meiotiche. L'intercinesi differisce dall'interfase in quanto non si verificano la replicazione del DNA, la duplicazione dei cromosomi e la duplicazione dei centrioli: questi processi si sono verificati nell'interfase pre-meiotica e, parzialmente, nella profase I.

Seconda divisione della meiosi (equazionale o meiosi II)

Durante la seconda divisione della meiosi, il numero dei cromosomi non diminuisce. L'essenza della divisione equazionale è la formazione di quattro cellule aploidi con cromosomi a singolo cromatide (ogni cromosoma contiene un cromatide).

Profase II (profase della seconda divisione). Non differisce significativamente dalla profase della mitosi. I cromosomi sono visibili al microscopio ottico come fili sottili. In ciascuna delle cellule figlie si forma un fuso di divisione.

Metafase II (metafase della seconda divisione). I cromosomi si trovano nei piani equatoriali delle cellule aploidi indipendentemente l'uno dall'altro. Questi piani equatoriali possono essere paralleli tra loro o reciprocamente perpendicolari.

Anafase II (anafase della seconda divisione). I cromosomi sono separati in cromatidi (come nella mitosi). I cromosomi monocromatici risultanti, come parte di gruppi anafase, si spostano verso i poli delle cellule.

Telofase II (telofase della seconda divisione). I cromosomi monocromatici si sono completamente spostati verso i poli della cellula e si formano i nuclei. Il contenuto di DNA in ciascuna cellula diventa minimo e ammonta a 1c.

Pertanto, come risultato dello schema di meiosi descritto, da una cellula diploide si formano quattro cellule aploidi. L'ulteriore destino di queste cellule dipende dall'appartenenza tassonomica degli organismi, dal sesso dell'individuo e da una serie di altri fattori.

Tipi di meiosi. Durante la meiosi zigotica e delle spore, le cellule aploidi risultanti danno origine a spore (zoospore). Questi tipi di meiosi sono caratteristici degli eucarioti inferiori, dei funghi e delle piante. La meiosi zigotica e sporale è strettamente correlata alla sporogenesi. Durante la meiosi gametica, i gameti si formano dalle cellule aploidi risultanti. Questo tipo di meiosi è caratteristico degli animali. La meiosi gametica è strettamente correlata alla gametogenesi e alla fecondazione. Pertanto, la meiosi è la base citologica della riproduzione sessuale e asessuata (spore).

Significato biologico della meiosi. Il biologo tedesco August Weissmann (1887) sostenne teoricamente la necessità della meiosi come meccanismo per mantenere un numero costante di cromosomi. Poiché durante la fecondazione i nuclei delle cellule germinali si fondono (e quindi i cromosomi di questi nuclei si uniscono in un nucleo) e poiché il numero di cromosomi nelle cellule somatiche rimane costante, è necessario contrastare il costante raddoppio del numero di cromosomi durante le fecondazioni successive. mediante un processo che porta ad una riduzione del loro numero nei gameti esattamente del doppio. Pertanto, il significato biologico della meiosi è quello di mantenere un numero costante di cromosomi in presenza del processo sessuale. La meiosi fornisce anche variabilità combinatoria: l'emergere di nuove combinazioni di inclinazioni ereditarie durante l'ulteriore fecondazione.

La divisione cellulare attraverso la meiosi avviene in due fasi principali: meiosi I e meiosi II. Alla fine del processo meiotico se ne formano quattro. Prima che una cellula in divisione entri nella meiosi, attraversa un periodo chiamato interfase.

Interfase

• Fase G1: stadio dello sviluppo cellulare prima della sintesi del DNA. In questa fase, la cellula, preparandosi alla divisione, aumenta di massa.
• Fase S: il periodo durante il quale viene sintetizzato il DNA. Per la maggior parte delle cellule, questa fase richiede un breve periodo di tempo.
• Fase G2: il periodo successivo alla sintesi del DNA ma prima dell'inizio della profase. La cellula continua a sintetizzare ulteriori proteine ​​e ad aumentare di dimensioni.

Nell'ultima fase dell'interfase, la cellula ha ancora nucleoli. circondato da una membrana nucleare, e i cromosomi cellulari sono duplicati, ma sono in forma. Le due coppie, formate dalla replicazione di una coppia, si trovano all'esterno del nucleo. Al termine dell’interfase la cellula entra nel primo stadio della meiosi.

Meiosi I:

Profase I

Nella profase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si condensano e si attaccano all'involucro nucleare.
• Si verifica la sinapsi (riunione a coppie di cromosomi omologhi) e si forma una tetrade. Ogni tetrade è composta da quattro cromatidi.
• Può verificarsi una ricombinazione genetica.
• I cromosomi si condensano e si staccano dall'involucro nucleare.
• Allo stesso modo, i centrioli migrano gli uni dagli altri e l’involucro nucleare e i nucleoli vengono distrutti.
• I cromosomi iniziano la migrazione verso la placca metafase (equatoriale).

Al termine della profase I la cellula entra nella metafase I.

Metafase I

Nella metafase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Le tetradi sono allineate sulla piastra metafase.
• i cromosomi omologhi sono orientati ai poli opposti della cellula.

Al termine della metafase I la cellula entra nell’anafase I.

Anafase I

Nell'anafase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si spostano alle estremità opposte della cellula. Similmente alla mitosi, i cinetocori interagiscono con i microtubuli per spostare i cromosomi verso i poli della cellula.
• A differenza della mitosi, rimangono insieme dopo essersi spostati ai poli opposti.

Al termine dell’anafase I la cellula entra nella telofase I.

Telofase I

Nella telofase I della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Le fibre del fuso continuano a spostare i cromosomi omologhi verso i poli.
• Una volta completato il movimento, ciascun polo della cellula ha un numero aploide di cromosomi.
• Nella maggior parte dei casi, la citocinesi (divisione) avviene contemporaneamente alla telofase I.
• Alla fine della telofase I e della citocinesi, vengono prodotte due cellule figlie, ciascuna con la metà del numero di cromosomi della cellula madre originale.
• A seconda del tipo di cellula, possono verificarsi diversi processi in preparazione alla meiosi II. Tuttavia, il materiale genetico non viene nuovamente replicato.

Al termine della telofase I la cellula entra nella profase II.

Meiosi II:

Profase II

Nella profase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Il nucleo e i nuclei vengono distrutti mentre appare il fuso di fissione.
• I cromosomi non si replicano più in questa fase.
• I cromosomi iniziano a migrare verso la piastra metafase II (all'equatore delle cellule).

Al termine della profase II, le cellule entrano nella metafase II.

Metafase II

Nella metafase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromosomi si allineano sulla piastra metafase II al centro delle cellule.
• I filamenti del cinetocore dei cromatidi fratelli divergono ai poli opposti.

Al termine della metafase II, le cellule entrano nell’anafase II.

Anafase II

Nell'anafase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• I cromatidi fratelli si separano e iniziano a spostarsi verso le estremità opposte (poli) della cellula. Le fibre del fuso non collegate ai cromatidi allungano e allungano le cellule.
• Una volta che i cromatidi fratelli accoppiati vengono separati l'uno dall'altro, ciascuno è considerato un cromosoma completo, chiamato cromosoma.
• In preparazione alla fase successiva della meiosi, anche i due poli cellulari si allontanano l'uno dall'altro durante l'anafase II. Alla fine dell'anafase II, ciascun polo contiene una raccolta completa di cromosomi.

Dopo l'anafase II, le cellule entrano nella telofase II.

Telofase II

Nella telofase II della meiosi si verificano i seguenti cambiamenti:

• Ai poli opposti si formano nuclei separati.
• Avviene la citocinesi (divisione del citoplasma e formazione di nuove cellule).
• Alla fine della meiosi II vengono prodotte quattro cellule figlie. Ogni cellula ha la metà del numero di cromosomi della cellula madre originale.

Risultato della meiosi

Il risultato finale della meiosi è la produzione di quattro cellule figlie. Queste cellule hanno la metà dei cromosomi del genitore. Durante la meiosi vengono prodotte solo le parti sessuali. Altri si dividono attraverso la mitosi. Quando i sessi si uniscono durante la fecondazione, diventano . Le cellule diploidi hanno un set completo di cromosomi omologhi.