Die längste Phase der Meiose. Empfehlungen zur Lösung der Aufgaben C5 (Zählung der Chromosomenzahl und der DNA-Menge)

Damit einher geht eine Halbierung der Chromosomenzahl. Sie besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten, die die gleichen Phasen wie die Mitose haben. Allerdings, wie in gezeigt Tabelle „Vergleich von Mitose und Meiose“, die Dauer einzelner Phasen und die darin ablaufenden Prozesse unterscheiden sich deutlich von den bei der Mitose ablaufenden Prozessen.

Diese Unterschiede sind hauptsächlich wie folgt.

In der Meiose Prophase I länger haltbar. Was passiert darin Konjugation(Verbindung homologer Chromosomen) und Austausch genetischer Informationen. In Anaphase I Zentromere, Chromatiden zusammenhalten, nicht teilen, und eine der Homologmeiosen von Mitose und Eichromosomen geht zu den Polen. Interphase vor der zweiten Liga sehr kurze, drin DNA wird nicht synthetisiert. Zellen ( Halit), die als Ergebnis zweier meiotischer Teilungen entstanden sind, enthalten einen haploiden (einzelnen) Chromosomensatz. Die Diploidie wird durch die Verschmelzung zweier Zellen – der mütterlichen und der väterlichen – wiederhergestellt. Die befruchtete Eizelle heißt Zygote.

Mitose und ihre Phasen

Mitose, oder indirekte Teilung, am weitesten verbreitet in der Natur. Mitose liegt der Teilung aller nicht fortpflanzungsfähigen Zellen (Epithel-, Muskel-, Nerven-, Knochenzellen usw.) zugrunde. Mitose besteht aus vier aufeinanderfolgenden Phasen (siehe Tabelle unten). Dank Mitose eine gleichmäßige Verteilung der genetischen Information der Mutterzelle zwischen den Tochterzellen gewährleistet ist. Der Zeitraum des Zelllebens zwischen zwei Mitosen wird als bezeichnet Interphase. Sie dauert zehnmal länger als die Mitose. Vor der Zellteilung laufen darin eine Reihe sehr wichtiger Prozesse ab: ATP und Proteinmoleküle werden synthetisiert, jedes Chromosom verdoppelt sich und bildet zwei Schwesterchromatiden, zusammengehalten durch eine gemeinsame Zentromer, die Anzahl der Hauptorganellen des Zytoplasmas nimmt zu.

In der Prophase Spirale und als Ergebnis Chromosomen verdicken sich, bestehend aus zwei Schwesterchromatiden, die durch ein Zentromer zusammengehalten werden. Bis zum Ende der Prophase Die Kernmembran und die Nukleolen verschwinden und die Chromosomen verteilen sich in der gesamten Zelle. Die Zentriolen wandern zu den Polen und bilden sich Spindel. In der Metaphase kommt es zu einer weiteren Spiralisierung der Chromosomen. In dieser Phase sind sie am deutlichsten sichtbar. Ihre Zentromere liegen entlang des Äquators. An ihnen sind die Spindelgewinde befestigt.

In der Anaphase Zentromere teilen sich, Schwesterchromatiden trennen sich voneinander und wandern durch die Kontraktion der Spindelfilamente zu entgegengesetzten Polen der Zelle.

In der Telophase Das Zytoplasma teilt sich, die Chromosomen lösen sich und es bilden sich erneut Nukleolen und Kernmembranen. In tierischen Zellen das Zytoplasma ist geschnürt, im Werk- Im Zentrum der Mutterzelle bildet sich ein Septum. Aus einer ursprünglichen Zelle (Mutter) werden also zwei neue Tochterzellen gebildet.

Tabelle – Vergleich von Mitose und Meiose

Vergleichstabelle zwischen Mitose und Meiose.

In den letzten zwei Jahren tauchten in den Prüfungsversionen des Einheitlichen Staatsexamens in Biologie immer mehr Fragen zu Methoden der Reproduktion von Organismen, Methoden der Zellteilung, Unterschieden zwischen verschiedenen Stadien der Mitose und Meiose sowie Chromosomensätzen auf ( n) und DNA-Gehalt (c) in verschiedenen Stadien des Zelllebens.

Ich stimme den Autoren der Aufgaben zu. Um das Wesen der Prozesse der Mitose und Meiose gründlich zu verstehen, müssen Sie nicht nur verstehen, wie sie sich voneinander unterscheiden, sondern auch wissen, wie sich der Chromosomensatz verändert ( N) und vor allem ihre Qualität ( Mit), in verschiedenen Phasen dieser Prozesse.

Wir erinnern uns natürlich daran, dass Mitose und Meiose unterschiedliche Teilungsmethoden sind Kerne Zellen und nicht die Teilung der Zellen selbst (Zytokinese).

Wir erinnern uns auch daran, dass sich dank der Mitose diploide (2n) Körperzellen vermehren und die asexuelle Fortpflanzung gewährleistet ist und dass die Meiose die Bildung haploider (n) Keimzellen (Gameten) bei Tieren oder haploider (n) Sporen bei Pflanzen gewährleistet.

Zur leichteren Wahrnehmung von Informationen

In der folgenden Abbildung sind Mitose und Meiose zusammen dargestellt. Wie wir sehen können, enthält dieses Diagramm weder eine vollständige Beschreibung dessen, was in Zellen während der Mitose oder Meiose geschieht. Der Zweck dieses Artikels und dieser Abbildung besteht darin, Ihre Aufmerksamkeit nur auf die Veränderungen zu lenken, die an den Chromosomen selbst in verschiedenen Stadien der Mitose und Meiose auftreten. Genau darauf liegt der Schwerpunkt bei den neuen USE-Testaufgaben.

Um die Figuren nicht zu überladen, wird der diploide Karyotyp in Zellkernen nur durch zwei Paare dargestellt homolog Chromosomen (d. h. n = 2). Das erste Paar besteht aus größeren Chromosomen ( Rot Und orange). Das zweite Paar sind kleinere ( Blau Und Grün). Wenn wir beispielsweise einen menschlichen Karyotyp (n = 23) konkret darstellen würden, müssten wir 46 Chromosomen zeichnen.

Wie war also der Chromosomensatz und seine Qualität vor Beginn der Teilung in der Interphase-Zelle während des Zeitraums? G1? Natürlich war er das 2n2c. Zellen mit einem solchen Chromosomensatz sehen wir in dieser Abbildung nicht. Seither S Während der Interphase-Periode (nach der DNA-Replikation) bleibt die Anzahl der Chromosomen zwar gleich (2n), aber da jedes Chromosom nun aus zwei Schwesterchromatiden besteht, wird die Zellkaryotypformel wie folgt geschrieben : 2n4c. Und das sind die Zellen mit solchen Doppelchromosomen, die bereit sind, mit der Mitose oder Meiose zu beginnen, die in der Abbildung gezeigt werden.

Mit dieser Zeichnung können wir folgende Testfragen beantworten:

— Wie unterscheidet sich die Prophase der Mitose von der Prophase I der Meiose? In der Prophase I der Meiose sind die Chromosomen nicht frei im gesamten Volumen des ehemaligen Zellkerns verteilt (die Kernmembran löst sich in der Prophase auf), wie in der Prophase der Mitose, sondern Homologe vereinigen sich und konjugieren (verflechten) sich miteinander. Dies kann zu Überschneidungen führen : Austausch einiger identischer Regionen von Schwesterchromatiden zwischen Homologen.

— Wie unterscheidet sich die Metaphase der Mitose von der Metaphase I der Meiose? In der Metaphase I der Meiose sind die Zellen nicht entlang des Äquators aufgereiht Bichromatid-Chromosomen wie in der Metaphase der Mitose, in Bivalente(zwei Homologe zusammen) oder Tetraden(Tetra - vier, entsprechend der Anzahl der an der Konjugation beteiligten Schwesterchromatiden).

— Wie unterscheidet sich die Anaphase der Mitose von der Anaphase I der Meiose? Während der Anaphase der Mitose werden die Filamente der Spindel in Richtung der Pole der Zelle auseinandergezogen. Schwesterchromatiden(die zu diesem Zeitpunkt bereits aufgerufen werden sollte einzelne Chromatidchromosomen). Bitte beachten Sie, dass zu diesem Zeitpunkt die Chromosomenformel dieser Zellen 4n4c lautet, da aus jedem Bichromatid-Chromosom zwei Einzelchromatid-Chromosomen gebildet wurden und zwei neue Kerne noch nicht gebildet wurden. In der Anaphase I der Meiose werden Dichromatid-Homologe durch Spindelfilamente in Richtung der Zellpole auseinandergezogen. Übrigens sehen wir in der Abbildung bei Anaphase I, dass eines der Schwesterchromatiden des orangefarbenen Chromosoms Abschnitte vom roten Chromatid hat (und dementsprechend umgekehrt) und eines der Schwesterchromatiden des grünen Chromosoms Abschnitte davon hat das blaue Chromatid (und dementsprechend umgekehrt). Daher können wir behaupten, dass während der Prophase I der Meiose nicht nur eine Konjugation, sondern auch ein Crossing-over zwischen homologen Chromosomen stattfand.

— Wie unterscheidet sich die Telophase der Mitose von der Telophase I der Meiose? Während der Telophase der Mitose werden die beiden neu gebildeten Kerne (es gibt noch keine zwei Zellen, sie werden durch Zytokinese gebildet) enthalten diploid Satz einzelner Chromatidchromosomen - 2n2c. In der Telophase I der Meiose enthalten die beiden resultierenden Kerne haploid Satz bichromatider Chromosomen - 1n2c. Wir sehen also, dass die Meiose I bereits bereitgestellt wurde die Ermäßigung Teilung (die Anzahl der Chromosomen hat sich halbiert).

— Was sorgt für Meiose II? Meiose II heißt gleichwertig(ausgleichende) Teilung, wodurch die vier resultierenden Zellen einen haploiden Satz normaler Einzelchromatid-Chromosomen enthalten – 1n1c.

— Wie unterscheidet sich Prophase I von Prophase II? In der Prophase II enthalten die Zellkerne keine homologen Chromosomen wie in der Prophase I, sodass Homologe nicht kombiniert werden.

— Wie unterscheidet sich die Metaphase der Mitose von der Metaphase II der Meiose? Eine sehr „heimtückische“ Frage, denn aus jedem Lehrbuch wissen Sie, dass Meiose II im Allgemeinen als Mitose verläuft. Aber Vorsicht: Während der Metaphase der Mitose richten sich die Zellen entlang des Äquators aus Dichromatid Chromosomen und jedes Chromosom hat sein Homolog. In der Metaphase II der Meiose richten sie sich ebenfalls entlang des Äquators aus Dichromatid Chromosomen, aber keine homologen . In einer Farbzeichnung, wie in diesem Artikel oben, ist dies deutlich sichtbar, in der Prüfung sind die Zeichnungen jedoch schwarz-weiß. Diese Schwarz-Weiß-Zeichnung einer der Testaufgaben stellt die Metaphase der Mitose dar, da es homologe Chromosomen gibt (großes Schwarz und großes Weiß sind ein Paar; kleines Schwarz und kleines Weiß sind das andere Paar).

— Möglicherweise stellt sich eine ähnliche Frage bezüglich der Anaphase der Mitose und der Anaphase II der Meiose .

— Wie unterscheidet sich Telophase I der Meiose von Telophase II? Obwohl der Chromosomensatz in beiden Fällen haploid ist, sind die Chromosomen während der Telophase I bichromatid und während der Telophase II eineinzelchromatid.

Als ich einen solchen Artikel auf diesem Blog schrieb, hätte ich nie gedacht, dass sich die Testinhalte in drei Jahren so stark ändern würden. Offensichtlich haben die Autoren aufgrund der Schwierigkeiten, immer mehr neue Tests auf der Grundlage des Schullehrplans in Biologie zu erstellen, keine Möglichkeit mehr, „in die Breite zu graben“ (alles ist längst „ausgegraben“) und sie sind dazu gezwungen "tief graben".

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Die Entwicklung und das Wachstum lebender Organismen ist ohne den Prozess der Zellteilung nicht möglich. In der Natur gibt es verschiedene Arten und Methoden der Teilung. In diesem Artikel werden wir kurz und anschaulich über Mitose und Meiose sprechen, die Hauptbedeutung dieser Prozesse erläutern und vorstellen, wie sie sich unterscheiden und wie ähnlich sie sind.

Mitose

Der Prozess der indirekten Teilung oder Mitose kommt in der Natur am häufigsten vor. Es ist die Grundlage für die Teilung aller vorhandenen nichtreproduktiven Zellen, nämlich Muskel-, Nerven-, Epithelzellen und andere.

Die Mitose besteht aus vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Hauptaufgabe dieses Prozesses ist die gleichmäßige Verteilung des genetischen Codes von der Elternzelle auf die beiden Tochterzellen. Gleichzeitig ähneln die Zellen der neuen Generation eins zu eins den mütterlichen.

Reis. 1. Schema der Mitose

Die Zeit zwischen Teilungsvorgängen wird aufgerufen Interphase . Meistens ist die Interphase viel länger als die Mitose. Dieser Zeitraum ist gekennzeichnet durch:

• Synthese von Protein- und ATP-Molekülen in der Zelle;
• Chromosomenverdoppelung und Bildung von zwei Schwesterchromatiden;
• Erhöhung der Anzahl der Organellen im Zytoplasma.

Meiose

Die Teilung der Keimzellen wird Meiose genannt, sie geht mit einer Halbierung der Chromosomenzahl einher. Die Besonderheit dieses Prozesses besteht darin, dass er in zwei Schritten abläuft, die kontinuierlich aufeinander folgen.

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Die Übergangsphase zwischen den beiden Stadien der meiotischen Teilung ist so kurz, dass sie praktisch nicht wahrnehmbar ist.

Reis. 2. Meiose-Schema

Die biologische Bedeutung der Meiose besteht in der Bildung reiner Gameten, die einen haploiden, also einen einzigen Chromosomensatz enthalten. Nach der Befruchtung, also der Verschmelzung der mütterlichen und väterlichen Zellen, wird die Diploidie wiederhergestellt. Durch die Verschmelzung zweier Gameten entsteht eine Zygote mit einem vollständigen Chromosomensatz.

Die Abnahme der Chromosomenzahl während der Meiose ist sehr wichtig, da sonst die Chromosomenzahl mit jeder Teilung zunehmen würde. Dank der Reduktionsteilung bleibt die Chromosomenzahl konstant.

Vergleichsmerkmale

Der Unterschied zwischen Mitose und Meiose besteht in der Dauer der Phasen und den darin ablaufenden Prozessen. Nachfolgend bieten wir Ihnen eine Tabelle „Mitose und Meiose“, die die wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Teilungsmethoden zeigt. Die Phasen der Meiose sind die gleichen wie die der Mitose. Mehr über die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Verfahren erfahren Sie in der vergleichenden Beschreibung.

Reis. 3. Vergleichsdiagramm von Mitose und Meiose

Was haben wir gelernt?

In der Natur unterscheidet sich die Zellteilung je nach Zweck. Beispielsweise teilen sich nichtreproduktive Zellen durch Mitose und Geschlechtszellen durch Meiose. Diese Prozesse weisen in einigen Phasen ähnliche Teilungsmuster auf. Der Hauptunterschied besteht in der Anzahl der Chromosomen in der gebildeten neuen Zellgeneration. Während der Mitose hat die neu gebildete Generation also einen diploiden Chromosomensatz und während der Meiose einen haploiden Chromosomensatz. Auch der Zeitpunkt der Spaltungsphasen ist unterschiedlich. Beide Teilungsmethoden spielen im Leben von Organismen eine große Rolle. Ohne Mitose findet keine einzige Erneuerung alter Zellen, keine Reproduktion von Geweben und Organen statt. Meiose trägt dazu bei, während der Fortpflanzung eine konstante Anzahl von Chromosomen im neu gebildeten Organismus aufrechtzuerhalten.

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Biologische Bedeutung der Meiose: Dank der Meiose wird die Anzahl der Chromosomen reduziert. Aus einer diploiden Zelle entstehen 4 haploide Zellen.

Dank der Meiose werden sie gebildet genetisch unterschiedliche Zellen (einschließlich Gameten), weil während des Prozesses der Meiose die Rekombination von genetischem Material dreimal erfolgt:

1) wegen Überkreuzung;

2) aufgrund der zufälligen und unabhängigen Divergenz homologer Chromosomen;

3) aufgrund der zufälligen und unabhängigen Divergenz der Crossover-Chromatiden.

Der erste und zweite Abschnitt der Meiose bestehen aus den gleichen Phasen wie die Mitose, das Wesen der Veränderungen im Erbapparat ist jedoch unterschiedlich.

Prophase 1. (2n4c) Die längste und komplexeste Phase der Meiose. Besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen. Homologe Chromosomen werden durch ähnliche Bereiche zueinander hingezogen und konjugieren.

Konjugation ist der Prozess der engen Zusammenführung homologer Chromosomen. Ein Paar konjugierender Chromosomen wird als bivalent bezeichnet. Die Bivalente werden immer kürzer und dicker. Jedes Bivalent besteht aus vier Chromatiden. Deshalb wird es Tetrade genannt.

Das wichtigste Ereignis ist das Crossing Over – der Austausch von Chromosomenabschnitten. Crossing-over führt zur ersten Rekombination von Genen während der Meiose.

Am Ende der Prophase 1 wird die Spindel gebildet und die Kernhülle verschwindet. Die Bivalente bewegen sich zur Äquatorialebene.

Metaphase 1. (2n; 4c) Die Bildung der Spaltspindel endet. Die Chromosomenspiralisierung ist maximal. Die Bivalente liegen in der Äquatorialebene. Darüber hinaus liegen die Zentromere homologer Chromosomen unterschiedlichen Zellpolen gegenüber. Die Lage von Bivalenten in der Äquatorialebene ist gleichermaßen wahrscheinlich und zufällig, das heißt, jedes der väterlichen und mütterlichen Chromosomen kann dem einen oder anderen Pol zugewandt sein. Dadurch werden die Voraussetzungen für die zweite Gen-Rekombination während der Meiose geschaffen.

Anaphase 1. (2n; 4c) Ganze Chromosomen wandern zu den Polen, nicht Chromatiden wie bei der Mitose. Jeder Pol verfügt über die Hälfte des Chromosomensatzes. Darüber hinaus divergieren Chromosomenpaare, da sie sich während der Metaphase in der Äquatorialebene befanden. Dadurch entstehen vielfältige Kombinationen väterlicher und mütterlicher Chromosomen und es kommt zu einer zweiten Rekombination des genetischen Materials.

Telophase 1. (1n; 2c) Bei Tieren und einigen Pflanzen sind die Chromatiden spiralförmig und um sie herum bildet sich eine Kernhülle. Dann teilt sich das Zytoplasma (bei Tieren) bzw. es bildet sich eine teilende Zellwand (bei Pflanzen). In vielen Pflanzen geht die Zelle von der Anaphase 1 sofort in die Prophase 2 über.

Zweite meiotische Abteilung

Interphase 2. (1n; 2s) Nur für tierische Zellen charakteristisch. Es findet keine DNA-Replikation statt. Das zweite Stadium der Meiose umfasst auch Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.

Prophase 2. (1n; 2c) Chromosomen spiralen, die Kernmembran und die Nukleolen werden zerstört, Zentriolen, falls vorhanden, wandern zu den Polen der Zelle und es entsteht eine Spindel.

Metaphase 2. (1n; 2c) Die Metaphasenplatte und die Spindel werden gebildet und die Spindelfilamente werden an den Zentromeren befestigt.

Anaphase 2. (2n; 2c) Die Zentromere der Chromosomen teilen sich, die Chromatiden werden zu unabhängigen Chromosomen und die Filamente der Spindel strecken sie zu den Polen der Zelle. Die Anzahl der Chromosomen in der Zelle wird diploid, an jedem Pol bildet sich jedoch ein haploider Satz. Da in der Metaphase 2 die Chromatiden der Chromosomen zufällig in der Äquatorialebene angeordnet sind, findet in der Anaphase die dritte Rekombination des genetischen Materials der Zelle statt.

Telophase 2. (1n; 1s) Die Filamente der Spindel verschwinden, die Chromosomen despirieren, die Kernmembran um sie herum wird wiederhergestellt und das Zytoplasma teilt sich.

Als Ergebnis zweier aufeinanderfolgender meiotischer Teilungen entstehen aus einer diploiden Zelle vier genetisch unterschiedliche Tochterzellen mit einem haploiden Chromosomensatz.

Aufgabe 1.

Der Chromosomensatz der somatischen Zellen einer Blütenpflanze N beträgt 28. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle in den Zellen der Eizelle vor Beginn der Meiose, in der Metaphase der Meiose I und der Metaphase der Meiose II. Erklären Sie, welche Prozesse in diesen Zeiträumen ablaufen und wie sie sich auf Veränderungen der DNA- und Chromosomenzahl auswirken.

Lösung: Somatische Zellen haben 28 Chromosomen, was 28 DNA entspricht.

1. Vor Beginn der Meiose beträgt die DNA-Menge 56, da sie sich verdoppelt hat, aber die Anzahl der Chromosomen hat sich nicht verändert – es sind 28 davon.
2. In der Metaphase der Meiose I beträgt die DNA-Menge 56, die Chromosomenzahl 28, homologe Chromosomen liegen paarweise oberhalb und unterhalb der Äquatorialebene, die Spindel wird gebildet.
3. In der Metaphase der Meiose II beträgt die Anzahl der DNA 28, die der Chromosomen 14, da nach der Reduktionsteilung der Meiose I die Anzahl der Chromosomen und der DNA um das Zweifache abgenommen hat, die Chromosomen in der Äquatorialebene liegen und die Teilungsspindel gebildet wird .

Aufgabe 2.

Der Chromosomensatz somatischer Weizenzellen beträgt 28. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle in den Eizellen vor Beginn der Meiose, in der Anaphase der Meiose I und der Anaphase der Meiose II. Erklären Sie, welche Prozesse in diesen Zeiträumen ablaufen und wie sie sich auf Veränderungen der DNA- und Chromosomenzahl auswirken.

Aufgabe 3.

Eine somatische Zelle eines Tieres ist durch einen diploiden Chromosomensatz gekennzeichnet. Bestimmen Sie den Chromosomensatz (n) und die Anzahl der DNA-Moleküle (c) in der Zelle in der Prophase der Meiose I und der Metaphase der Meiose II. Erklären Sie jeweils die Ergebnisse.

Aufgabe 4.

Der Chromosomensatz somatischer Weizenzellen beträgt 28. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle in der Eizelle am Ende der Meiose I und Meiose II. Erklären Sie jeweils die Ergebnisse.

Aufgabe 5.

Der Chromosomensatz somatischer Stachelbeerzellen beträgt 16. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle in der Telophase der Meiose I und der Anaphase der Meiose II. Erklären Sie jeweils die Ergebnisse.

Aufgabe 6.

Somatische Zellen von Drosophila enthalten 8 Chromosomen. Bestimmen Sie die Anzahl der Chromosomen und DNA-Moleküle, die während der Gametogenese vor der Teilung in der Interphase und am Ende der Telophase der Meiose I in den Kernen enthalten sind.

Aufgabe 7.

Der Chromosomensatz somatischer Weizenzellen beträgt 28. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle im Zellkern (Zelle) der Eizelle vor Beginn der Meiose I und Meiose II. Erklären Sie jeweils die Ergebnisse.

Aufgabe 8.

Der Chromosomensatz somatischer Weizenzellen beträgt 28. Bestimmen Sie den Chromosomensatz und die Anzahl der DNA-Moleküle im Kern (Zelle) der Eizelle vor Beginn der Meiose I und in der Metaphase der Meiose I. Erklären Sie die Ergebnisse jeweils.

Aufgabe 9.

Somatische Zellen von Drosophila enthalten 8 Chromosomen. Bestimmen Sie die Anzahl der Chromosomen und DNA-Moleküle, die in den Kernen während der Gametogenese vor der Teilung in die Interphase und am Ende der Telophase der Meiose I enthalten sind. Erklären Sie, wie eine solche Anzahl von Chromosomen und DNA-Molekülen gebildet wird.

1. Vor Beginn der Teilung beträgt die Anzahl der Chromosomen = 8, die Anzahl der DNA-Moleküle = 16 (2n4c); Am Ende der Meiose Telophase I beträgt die Anzahl der Chromosomen = 4, die Anzahl der DNA-Moleküle = 8.

2. Bevor die Teilung beginnt, verdoppeln sich die DNA-Moleküle, aber die Anzahl der Chromosomen ändert sich nicht, da jedes Chromosom bichromatid wird (besteht aus zwei Schwesterchromatiden).

3. Meiose ist eine Reduktionsteilung, d. h. die Anzahl der Chromosomen und DNA-Moleküle wird halbiert.

Aufgabe 10.

Rinder haben 60 Chromosomen in ihren Körperzellen. Wie viele Chromosomen und DNA-Moleküle gibt es in Hodenzellen in der Interphase vor Beginn der Teilung und nach der Meiose-I-Teilung?

1. In der Interphase vor Beginn der Teilung: Chromosomen – 60, DNA-Moleküle – 120; nach Meiose I: Chromosomen – 30, DNA – 60.

2. Bevor die Teilung beginnt, verdoppeln sich die DNA-Moleküle, ihre Zahl nimmt zu, aber die Zahl der Chromosomen ändert sich nicht – 60, jedes Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden.

3) Meiose I ist eine Reduktionsteilung, daher nimmt die Anzahl der Chromosomen und DNA-Moleküle um das Zweifache ab.

Aufgabe 11.

Welcher Chromosomensatz ist charakteristisch für Kiefernpollen und Spermien? Erklären Sie, aus welchen Ausgangszellen und durch welche Teilung diese Zellen entstehen.

1. Zellen von Kiefernpollen und Spermien haben einen haploiden Chromosomensatz – n.

2. Zellen von Kiefernpollenkörnern entwickeln sich durch MITOSIS aus haploiden Sporen.

3. Kiefernspermien entwickeln sich durch MITOSE aus Pollenkörnern (generativen Zellen).

Meiose - Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Teilung eukaryontischer Zellen, bei der aus einer Mutterzelle 4 Tochterzellen mit der halben Chromosomenzahl entstehen. Diese Art der Aufteilung umfasst 2 aufeinanderfolgende Unterteilungen, die jeweils aus 4 Phasen bestehen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Der Chromosomensatz vor der Teilung ist in Mutterzellen diploid und in Tochterzellen haploid. Der Zustand der Erbinformation nach der Trennung wird durch die Prozesse der Konjugation und des Crossing-Over verändert. Die Meiose wurde erstmals 1876 vom deutschen Biologen A. Hertrig am Beispiel von Seeigeleiern beschrieben. Die Bedeutung der Meiose für die Vererbung wurde jedoch erst 1890 vom deutschen Biologen A. Weissmann beschrieben.

Stadien und Phasen der Meiose

Stadium I – Reduktionsteilung oder Meiose I:

Prophase I - Spiralisierungsphase (Kondensation) Bichromatid-Chromosomen. Sie ist die längste in der Meiose, in der eine Reihe von Prozessen ablaufen.

Spiralisierung Bichromatid-Chromosomen. Chromosomen verkürzen sich, werden dichter und nehmen das Aussehen stäbchenförmiger Strukturen an. Danach kommen sich homologe Chromosomen näher und konjugieren (über die gesamte Länge eng aneinander angrenzend, verschlungen, gekreuzt).

So entstehen Komplexe mit 4 miteinander verbundenen Chromatiden an bestimmten Stellen, den sogenannten Notizbücher, oder Bivalente.

Konjugation (Zusammenführen und Verschmelzen von Abschnitten homologer Chromosomen) und überqueren (Austausch bestimmter Regionen zwischen homologen Chromosomen). Durch die Überkreuzung entstehen neue Kombinationen von Erbgut. Daher ist Crossing Over eine der Ursachen für erbliche Variabilität. Nach einiger Zeit beginnen sich homologe Chromosomen voneinander zu entfernen. Es fällt auf, dass jeder von ihnen aus zwei Chromatiden besteht.

Unterschied zwischen Zentriolen und Polen.

Verschwinden der Nukleolen.

Zerfall der Kernhülle in Fragmente.

Bildung der Spaltspindel.

Metaphase I - Standortphase Notizbuch am Äquator:

Am Zentromer sind nur auf einer Seite kurze Filamente befestigt und die Chromosomen sind in zwei Reihen angeordnet;

Zellen befinden sich am Äquator Notizbücher.

Anaphase I - Differenzphase bichromatisch homologe Chromosomen.

Jede Tetrade ist in zwei Chromosomen unterteilt;

Die Spindelfäden ziehen sich zusammen und strecken die dichromatischen Chromosomen zu den Polen hin. Am Ende der Anaphase verfügt jeder Pol der Zelle über einen haploiden (halben) Chromosomensatz. Die Divergenz der Chromosomen jedes Paares ist ein zufälliges Ereignis, das eine weitere Quelle erblicher Variabilität darstellt.

Telophase I - Despiralisierungsphase der Dichromatid-Chromosomen:

Bildung von zwei Zellen mit haploider Satz bichromatider Chromosomen;

In den Zellen von Tieren und einigen Pflanzen sind die Chromosomen despiral und das Zytoplasma der Mutterzelle teilt sich, aber in den Zellen der meisten Pflanzenarten teilt sich das Zytoplasma nicht.

Das Ergebnis der Meiose ist die Bildung von zwei Tochterzellen mit einem haploiden Satz bichromatider Chromosomen aus einer Mutterzelle.

Die Interphase zwischen meiotischen Teilungen ist kurz oder fehlt, da keine DNA-Synthese stattfindet.

Stadium II – Mitose oder MeioseII

Prophase II - Phase der Spiralisierung der Dichromatid-Chromosomen.

Metaphase II - Phase der Anordnung der Dichromatid-Chromosomen am Äquator.

■ An den Zentromeren sind kurze Filamente befestigt;

■ Am Äquator der Zelle sind die bichromatischen Chromosomen in einer Reihe angeordnet.

Anaphase II - Phase der Differenzierung von Einzelchromatidchromosomen zu den Zellpolen:

■ jedes Chromosom ist in Chromatiden unterteilt;

■ Spindelfilamente ziehen sich zusammen und strecken die Chromatiden zu den Polen hin.

Telophase II - Despiralisierungsphase von Einzelchromatidchromosomen:

■ Bildung von zwei Zellen mit einem haploiden Satz von Einzelchromatid-Chromosomen.

Das allgemeine Ergebnis der Meiose ist also die Bildung von 4 Tochterzellen aus einer Mutterzelle mit einem haploiden Satz einzelner Chromatidchromosomen.

Die biologische Bedeutung der Meiose: 1) sorgt für die Veränderung des Erbmaterials; 2) behält die Konstanz des Karyotyps während der sexuellen Fortpflanzung bei; 3) liegt der sexuellen Fortpflanzung zugrunde.

Vergleichende Merkmale von Mitose und Meiose

Neben der Mitose können sich eukaryotische Zellen auch auf andere Weise teilen. Dies sind Amitose und Endomitose.

Amitose (direkte Teilung) - Teilung, die ohne Chromosomenspiralisierung und ohne Bildung einer Teilungsspindel erfolgt. Dies geschieht durch Neuschnürung des Kerns, Bildung eines Septums und dergleichen. Die Hauptzeichen einer Amitose sind: a) der Kern wird durch Verengung in zwei oder mehr gleiche oder ungleiche Teile geteilt; b) es gibt keine genaue Verteilung von DNA und Chromosomen zwischen zwei oder mehr Teilen des Zellkerns; c) der Nukleolus und die Kernmembran verschwinden nicht. Amitose wird in der Regel in zum Tode verurteilten Zellen, in bestrahlten Zellen und dergleichen beobachtet.

Endomitose- Trennung, die mit der Reproduktion von Chromosomen ohne Bildung einer Spindel unter Beibehaltung der Kernmembran einhergeht. Alle Phasen der mitotischen Teilung finden im Zellkern statt. Endomitose tritt in Zellen verschiedener Gewebe auf, die intensiv funktionieren, und das Ergebnis einer solchen Trennung kann sein: a) eine mehrfache Zunahme der Chromosomenzahl in der Zelle (z. B. in Leberzellen, Muskelfasern) b) eine Zunahme der Ploidie der Zelle unter Beibehaltung einer konstanten Anzahl von Polytänen (Polychromatiden) in den Chromosomen (z. B. in den Zellen von Amöben, Ciliaten, Euglena, Speicheldrüsen von Dipteren-Insekten und dem Embryosack einiger Pflanzen).

BIOLOGIE +Edward Strasburger (1844-1912 ) - Deutscher Botaniker, dessen wissenschaftliche Hauptwerke sich auf die Zytologie, Anatomie und Embryologie von Pflanzen beziehen. Er führte das Konzept des Zytoplasmas, eines haploiden Chromosomensatzes, in die Wissenschaft ein, beschrieb die Meiose bei höheren Pflanzen, die Befruchtung bei Farnen und Gymnospermen, entdeckte, dass Pflanzenzellen und -kerne durch Teilung entstehen, erklärte die biologische Bedeutung der Verringerung der Chromosomenzahl usw. Seine „Werkstatt über Botanik“ war lange Zeit das wichtigste Werkzeug für die Pflanzenmikroskopie.

Energie wird weder erzeugt noch zerstört, sondern nur von einer Form in eine andere übertragen.

Gesetz der Energieeinsparung