Set cromozomal de gameți. Care sunt caracteristicile structurale ale spermatozoizilor? În ce glande se dezvoltă gameții?
Meioza și formarea gameților
Formarea ouălor și a spermatozoizilor implică o reducere a numărului normal de cromozomi exact la jumătate; acest proces se numește meioză. Gameții, sau celulele sexuale, sunt haploide, adică. ele conţin câte un membru din fiecare pereche cromozomi omologiși, astfel, doar jumătate din numărul de cromozomi al fiecăruia dintre părinți intră în toate celelalte celule somatice ale organismului urmașilor. Distribuția cromozomilor în meioză are loc aleatoriu, astfel încât oricare dintre membrii unei perechi omoloage se poate afla în celulele germinale nou formate.
Trisomia de pe cromozomul 21 este cauza sindromului Down și afectează 1 din 800 de născuți vii. Poliploidia este un fenomen în care sunt prezente mai mult de două seturi de cromozomi haploizi. Această afecțiune este rară la animale, dar comună la șopârle, amfibieni, pești și foarte frecventă la diferite plante. Fertilizarea gameților gameților haploizi are ca rezultat formarea unui zigot cu trei seturi de cromozomi. Autotriploizii produc adesea gameți dezechilibrati genetic cu un număr impar de cromozomi.
Cercetarea națională a genomului uman. Deleția cromozomului are loc atunci când un cromozom se rupe în unul sau mai multe locuri și o parte este pierdută sau lipsește. Delețiile pot apărea fie în apropierea unui capăt, fie în interiorul cromozomului, care sunt cunoscute sub denumirea de ștergeri intercalare. Liniile de deleție sunt regiuni nepereche ale omologului normal care apare la sinapsa între un cromozom cu o deleție intercalară și un omolog normal. Mărimea unei deleții cromozomiale poate determina supraviețuirea unui organism și, spre deosebire de ștergerile mari, delețiile mici pot duce la supraviețuire.
În timpul fertilizării, seturile haploide de cromozomi ale spermatozoizilor și ovulelor sunt combinate. Astfel, se restabilește un set complet de perechi de cromozomi omologi, fiecare dintre membrii cărora provine din ovul și din spermatozoizii părinților respectivi. Starea diploidă a oului fecundat este menținută în continuare în toate celulele somatice prin mecanismul diviziunii mitotice. Uneori, organismele mature se pot dezvolta din ouă haploide nefertilizate sau din ouă fecundate cu un set incomplet de cromozomi parentali. După cum sa menționat deja, oricare dintre membrii unei perechi omoloage poate intra într-un gamet funcțional. Într-un ovul matur sau spermatozoid, un membru al fiecărei perechi intră în procesul de reducere a numărului de cromozomi din meioză.
Dublările cromozomilor apar atunci când majoritatea cromozomului este prezentă de mai multe ori în genom. Ele pot apărea din încrucișarea inegală între cromozomii sinapsați în timpul meiozei. Genele sunt localizate pe cromozomi. Cromozomii sunt izolați și sortați independent în timpul meiozei. Dovezile provin din experimentul lui Morgan cu muștele de fructe. A ales musca fructelor pentru că pot fi cultivate cu ușurință, foarte prolifice, au un timp scurt generație și au doar patru perechi de cromozomi care pot fi ușor identificați la microscop. trei perechi de autozomi și o pereche de cromozomi sexuali.
Structura cromozomilor
Cromozomii de metafază sunt cei mai ușor de observat. Sunt fotografiate sau desenate la microscop. În această etapă, cromozomii sunt cel mai condensați și formează structuri discrete. În multe organisme, cromozomii individuali și omologii lor sunt ușor de distins ca mărime și formă. Fiecare cromozom de metafază constă de fapt din două părți identice, numite cromatide surori, deoarece duplicarea ADN-ului cromozomial are loc chiar înainte de metafaza, în faza S a ciclului celular.
Ce poate perturba procesul normal de gametogeneză?
A folosit muște obișnuite cu ochi roșii și muște mutante cu ochi albi și le-a încrucișat. pentru a concluziona că gena pentru culoarea ochilor se afla pe cromozomul X. Acesta este cel de-al cincilea număr săptămânal al miniseriei de genetică a puiului. Articolele sunt menite să fie citite în ordine.
Diviziunea celulară în timpul mitozei. Va rog sa iertati si numarul de fotografii. Săptămâna viitoare vom aplica aceste informații și vom discuta despre cum să ne reproducem pentru actul sexual. Cariotip uman cu culoare adăugată pentru a evidenția perechile de cromozomi.
Cromozomul are o constricție numită centromer. Poziția centromerului pentru fiecare cromozom este strict definită. Funcțiile cromozomiale specifice sunt asociate cu centromerul; acesta este ultimul punct care leagă brațele cromatidelor surori înainte de divergența completă în timpul diviziunii mitotice sau meiotice II. Umerii înșiși arată ca formațiuni separate cu mult înainte de divergența centromerului în anafază.
În ce glande se dezvoltă gameții?
Genetics Mini Series Articolul #5 Amintiți-vă că întotdeauna am discutat despre gene în perechi. Unde culoarea albastra pe un cromozom? Fiecare genă este localizată într-o anumită poziție pe cromozom. Oamenii de știință au comparat cu adevărat și au descoperit unde se află fiecare genă în raport cu celelalte.
Douăzeci și doi dintre ei sunt autozomi sau cromozomi non-sexuali. De aceea sunt aproximativ 50% bărbați și 50% femei! Informații importante pentru înțelegerea comunicării sexuale. Adică primesc 39 de cromozomi de la fiecare părinte, iar unul dintre ei este un cromozom sexual. La păsări, acestea sunt femei heterogematice - opusul oamenilor! Un cromozom sexual, unul dintr-o pereche de cromozomi care determină dacă o persoană este bărbat sau femeie. Oamenii de știință numesc, de asemenea, cromozomii oamenilor și ale altor mamifere. La om, cromozomii sexuali conțin o pereche de numărul total 23 de perechi de cromozomi.
Formarea gameților haploizi în timpul meiozei și fuziunea a doi gameți pentru a forma o celulă diploidă în timpul fertilizării. Rețineți că la D. melanogaster, considerat aici ca exemplu, ca și în alte organisme, inclusiv mamifere, cei doi cromozomi sexuali la mascul nu sunt omologi unul cu celălalt. În timpul meiozei se formează două tipuri de spermatozoizi, dintre care unul poartă cromozomul X, iar celălalt poartă cromozomul Y. La femelele care poartă o pereche de cromozomi X, ca urmare a meiozei, se formează gameți de același tip. Sexul urmașilor depinde de care dintre cromozomii - X sau Y - poartă spermatozoizii fertilizatori. În unele organisme, cromozomul non-omologul care determină sexul este purtat de femelă.
Care sunt caracteristicile structurale ale spermatozoizilor?
Celelalte 22 de perechi de cromozomi sunt numite. Cromozomul X seamănă cu un cromozom autozomal mare cu un braț lung și scurt. Această cale către masculinitate sau feminitate apare în momentul în care se face diviziunea, sau celulele germinale, având jumătate din numărul normal de cromozomi. Ouăle fertilizate de spermatozoizii X devin femele, în timp ce cele fertilizate de spermatozoizii X devin masculi. La majoritatea speciilor de animale, sexul indivizilor este determinat decisiv în momentul fertilizării oului prin intermediul distribuției cromozomiale.
Diferența dintre regiunea centromeră și brațele cromozomilor devine evidentă după tratamentul cu anumite pete. După colorare, centromerii par mai denși și mai compacti decât brațele. Astfel de regiuni cromozomiale dense, intens colorate sunt numite heterocromatice. Heterocromatina centromeră poate fi observată după colorare chiar și în cromozomii de interfaza slab distinși. Alte regiuni non-heterocromatice ale cromozomilor sunt numite eucromatice. Regiunile eucromatice se colorează mult mai puțin intens decât regiunile heterocromatice.
Acest proces este cea mai clară formă de determinare a genului. Spre deosebire de autozomii perechi, în care fiecare membru poartă de obicei aceleași gene, cromozomii sexuali perechi nu au un complement identic cu informația genetică. Se crede că trăsăturile controlate de gene găsite doar pe cromozomul X sunt legate de sex. Trăsăturile sexuale recesive, cum ar fi roșu-verde, sunt mult mai frecvente la bărbați decât la femei. Pe de altă parte, o femeie trebuie să moștenească o alelă recesivă pe ambii cromozomi X pentru a afișa pe deplin trăsătura.
Capetele cromozomilor se numesc telomeri. Adesea sunt și heterocromatici. Adesea, în cromozomii mitotici se pot observa mici constricții, numite regiunea organizatorului nucleolar. În cromozomii meiotici, ei arată ca niște îngroșări. În cadrul unei specii date, regiunile organizatoare nucleolare apar pe unul sau mai mulți cromozomi specifici și, dacă sunt prezente, sunt întotdeauna în aceeași locație. În faza G 1 a ciclului celular, unii organizatori nucleolari încep să se extindă; dacă există mai multe dintre ele, atunci astfel de zone supra-aglomerate sunt combinate într-una sau mai multe structuri mari, aproape sferice - nucleoli. Acest model este reprodus fidel și fiecare cromozom din set poate fi identificat. Pe fig. I.9 prezintă setul complet de cromozomi de prometafază dintr-o celulă umană. Această imagine, numită cariotip uman, arată dimensiunea și forma relativă a cromozomilor împreună cu poziția centromerului și vedere caracteristică dungi.
O femeie care moștenește o alelă recesivă pentru o tulburare legată de sex pe unul dintre cromozomii ei X poate, totuși, să arate o expresie limitată a trăsăturii. Motivul pentru aceasta este că la fiecare femeie normală, unul dintre cromozomii X este dezactivat aleatoriu. Acest cromozom X dezactivat poate fi văzut ca o culoare mică, închisă -. În cele mai multe cazuri, acest gamet sau celulă reproductivă este haploid, iar cel somatic sau celula celulara organismul este diploid. Adică, o celulă somatică are un set pereche de cromozomi; o celulă reproductivă haploidă are un set de cromozomi nepereche sau jumătate din cromozomii unei celule somatice.
În interfază, cromozomii sunt puternic întinși și, de regulă, nu sunt vizibili. Există, totuși, excepții semnificative, care au fost studiate intens de mulți ani. Celulele secretoare ale larvelor unor insecte cresc la dimensiuni enorme și trec prin mai multe faze S fără mitoză și diviziune celulară. Ca urmare, se formează un complex de multe, uneori până la o mie de cromatide, care rămân legate și se află una lângă alta, formând fire groase numite cromozomi politenici. La fel ca toți cromozomii de interfază, cromozomii politenici sunt mult mai întinși decât cromozomii de metafază condensați. La colorarea cromozomilor politenici cu coloranți speciali, se dezvăluie un anumit model de benzi alternante întunecate și luminoase. Spre deosebire de ceea ce se observă în cromozomii în metafază puternic condensat, numărul benzilor este enorm. De exemplu, aproape 5000 de benzi întunecate pot fi numărate pe patru cromozomi politenici ai D. melanogaster și cel puțin 2000 de benzi sunt vizibile în setul complet de 23 de cromozomi umani în metafază.
Când gameții haploizi fuzionează, aceștia formează un organism diploid. Cu toate acestea, în unele cazuri, gameții pot fi diploizi sau pot prezenta poliploidie. De exemplu, un organism poate fi un tetraploid și o modalitate de a crea un astfel de tetraploid este atunci când există o combinație de gameți diploizi. Pot exista, de asemenea, fuziuni de gameți diploizi și gameți haploizi pentru a da organisme triploide și așa mai departe.
În funcție de specie, gameții pot avea aceeași dimensiune sau dimensiuni diferite. La speciile care produc două tipuri morfologic distincte de gameți și în care fiecare individ produce un singur tip, femela este orice individ care produce tipul de gameți mai mare, de obicei imobil, numit ovul, și masculul care produce mormolocul mai mic al unui tip similar numit spermatozoid. În schimb, izogamia este starea gameților de ambele sexe de aceeași dimensiune.
clar distins caracteristici morfologice cromozomii individuali de prometafază și politen sunt reproduși stabil de la o generație la alta la o anumită specie. Forma neobișnuită a cromozomilor sau natura dungilor, împreună cu un număr atipic de cromozomi, semnalează deteriorarea materialului cromozomial. Prezența unor astfel de cromozomi alterați este adesea asociată cu boli ereditare. De exemplu, un segment al unui cromozom se deplasează uneori la un cromozom complet neînrudit, iar astfel de rearanjamente sunt identificate imediat prin dimensiunea sau natura neobișnuită a benzilor. Astfel de translocări sunt uneori reciproce, adică. doi cromozomi neînrudiți pot face schimb de fragmente. Un alt exemplu de modificări sau aberații ale cromozomilor sunt ștergerile unei părți a unui cromozom normal, dublările anumitor regiuni și chiar inversările de segmente. Uneori apar pierderi de cromozomi sau, dimpotrivă, apariția unora în plus. De exemplu, boala umană cunoscută sub numele de sindrom Down este cauzată de prezența a trei copii ale cromozomului 21 în loc de cele două obișnuite. Progresele în studiul structurii cromozomilor au fost determinate de alegerea obiectelor experimentale adecvate. Astfel, uriașii cromozomi politenici ai D. melanogaster au devenit un sistem experimental preferat în zorii dezvoltării domeniului biologiei numit acum citogenetică; studiul sistematic al cromozomilor mici ai oamenilor și a altor mamifere a putut începe doar cu îmbunătățirea tehnicilor experimentale la începutul anilor 1950. Cromozomii procarioți nu sunt vizibili la microscop cu lumină; nu este disponibil pentru analiză cu microscop luminosși cromozomii mici, difuzi ai eucariotelor inferioare, cum ar fi drojdia și tripanozomii.
Gameții transportă jumătate din informația genetică a unei persoane. Diagrama care prezintă analogii în procesul de maturare a oului și de dezvoltare a spermatidelor urmând căile lor individuale. Ovocitele și spermatocitele sunt gametocitele. Ovulele și spermatidele sunt gameți completi.
Animalele produc gameți direct prin meioză în organe numite gonade. Masculii și femelele unei specii care se reproduc sexual au diferite forme de gametogeneză. Oogeneza spermatogenezei. . Cu toate acestea, înainte de a se transforma în gametogonie, dezvoltarea embrionară a gameților este aceeași la bărbați și la femele.
1. În ce glande se dezvoltă gameții?
Răspuns. Formarea celulelor germinale (gametogeneza) are loc în glandele sexuale. Dezvoltarea gameților (ouălor) feminine are loc în ovare și se numește ovogeneză (lat. ovul ovul + originea genezei). Gameții masculini (spermatozoizi) se formează în testicule în timpul spermatogenezei.
Gametogonia este de obicei privită ca stadiul inițial al gametogenezei. Cu toate acestea, gametogonia în sine este succesorul celulelor germinale primare. În timpul dezvoltării embrionare timpurii, celulele germinale primare din endodermul dorsal al sacului vitelin migrează de-a lungul membrului posterior către creasta gonadală. Se reproduc prin mitoză și odată ce au ajuns la coloana gonadală se numesc gametogamie. Gametogonia nu mai este aceeași între bărbați și femei.
Din gametogonie, gameții masculini și feminini se dezvoltă diferit - masculii prin spermatogeneză și femelele prin oogeneză. Cu toate acestea, prin convenție, următoarea schemă este comună ambelor. Ciupercile, algele și plantele primitive formează structuri haploide specializate numite gametangia, unde gameții sunt produși prin mitoză. La unele ciuperci, cum ar fi zygomycota, gametangia sunt celule unice la capătul hifelor și acționează ca gameți prin fuziunea cu zigotul. Mai tipic, gametangia sunt structuri multicelulare care se diferențiază în organe masculine și feminine.
2. Care este setul de cromozomi din gameți?
Răspuns. Gameții se formează ca urmare a meiozei. Fiecare gamet are un set haploid (unic) de material genetic sub formă de cromatide.
În organismele masculine, o celulă diploidă formează 4 gameți, în organismele feminine, o celulă diploidă formează 1 gamet.
Întrebări după § 33
1. Unde se formează celulele germinale la animale?
Gametogeneza la plantele cu flori
Antheridium archegonium. . La plantele cu flori, gametul masculin este produs în interiorul bobului de polen prin divizarea celulei generatoare în doi nuclei de spermatozoizi. În funcție de specie, acest lucru poate apărea atunci când polenul este produs în anteră sau după polenizare și creșterea tubului de polen. Gametul feminin este produs în interiorul sacului de ou embrionar.
Gameții dintr-o generație creează în cele din urmă gameți în generația următoare, păstrând în același timp aceeași cantitate de informații genetice. Gameții sunt de obicei celule haploide; adică conţin jumătate din setul complet de cromozomi. Când doi gameți fuzionează, ei formează o celulă zigotă, care are două seturi complete de cromozomi și, prin urmare, este diploidă. Zigotul primește câte un set de cromozomi de la fiecare dintre cei doi gameți prin fuziunea a doi nuclei de gameți. După multiple diviziunile celulareși diferențierea celulară, zigotul se dezvoltă mai întâi în embrion și în cele din urmă într-un individ matur capabil să producă gameți.
Răspuns. Procesul de formare a celulelor germinale se numește gametogeneză (de la gamet și greacă geneza - naștere). La animale, gameții se formează în organele genitale: în testicule la masculi și în ovare la femele.
2. Ce determină, de regulă, mărimea ouălor?
Răspuns. Mărimea ouălor depinde de prezența sau absența unui aport de nutrienți în ele. Ovocitele care conțin mult gălbenuș (de exemplu, la păsări) variază în dimensiune de la câțiva milimetri până la 15 cm. Ovocitele care nu conțin aproape nicio aport de nutrienți sunt mult mai mici. La rândul său, cantitatea de gălbenuș este determinată dacă oul fertilizat se dezvoltă de la sine, sau corpul mamei are grijă de embrion. În acest din urmă caz, nu este nevoie de o aprovizionare semnificativă de hrană (la mamiferele placentare, dimensiunea ouălor este de numai 0,1-0,3 mm).
Spre deosebire de gamet, celulele somatice diploide ale unui individ conțin o copie a setului de cromozomi din spermatozoizi și o copie a setului de cromozomi din ovul; adică celulele urmașilor au gene care exprimă caracteristicile atât ale tatălui, cât și ale mamei. Cromozomii gameți nu sunt duplicate exacte ale niciunuia dintre seturile de cromozomi transportați în celulele somatice ale individului care au produs gameți. Pot fi hibrizi produși prin încrucișarea cromozomilor care are loc în meioză. Această hibridizare este aleatorie, iar cromozomii tind să fie ușor diferiți în fiecare gamet pe care îl produce un individ.
3. Care sunt fazele gametogenezei?
Răspuns. Spermatogeneza este împărțită în faze: 1) reproducere; 2) creștere; 3) maturare și 4) formare. În oogeneză se disting faze: 1) reproducere; 2) creștere și 3) maturare.
4. Care sunt caracteristicile structurale ale spermatozoizilor?
Răspuns. Spermatozoizii sunt de obicei celule foarte mici. De exemplu, lungimea capului spermei umane este de numai 4,5–5,5 microni. Se compune dintr-un cap, care este aproape complet ocupat de un nucleu cu un set haploid de cromozomi; gâtul, în care există o structură similară ca structură cu centriolele și mitocondriile; o coadă formată din microtubuli și care asigură mobilitatea întregului spermatozoid. În fața capului spermatozoizilor se află un complex Golgi modificat numit acrozom. Stochează o enzimă specială, care este necesară pentru a dizolva coaja oului, fără de care fertilizarea este imposibilă.
Un genom care conține trei sau mai multe copii complete ale unui număr de cromozomi haploid este poliploid. În general, poliploidele pot fi transportate de plante, dar sunt rare la animale. Un motiv este că echilibrul sexual este important la animale, iar o abatere de la numărul diploid duce la infertilitate. Puținele animale, precum creveții de saramură, care evită pericolele poliploidiei folosesc partenogeneza, dezvoltarea unui individ dintr-un ou fără fertilizare, pentru a iniția dezvoltarea embrionilor.
Compoziția cromozomală a celei de-a doua specii va fi. Dificultatea apare atunci când autotriploizii încearcă să se împerecheze, deoarece gameții dezechilibrati rezultă din problemele de împerechere cu setul suplimentar de cromozomi. Astfel, sunt invariabil sterili. Autotetraploizii sunt derivați dintr-o dublare a compoziției cromozomilor. Acest lucru se poate întâmpla în mod natural prin dublarea în timpul ciclu de viață sau artificial prin aplicarea de căldură, frig sau colchicină chimică. Deoarece există un set suplimentar de cromozomi, autotetraploizii pot suferi meioză normală.
5. Când și unde se termină mitoza în timpul maturării ouălor?
Răspuns. Prima fază a gametogenezei se numește faza de reproducere. În această fază, celulele germinale primordiale se divid în mod repetat prin mitoză, reținând un set diploid de cromozomi în nuclee. Astfel, numarul viitorilor gameti creste, se formeaza celule sexuale imature (celule predecesoare).Se termina in faza de crestere.
6. Ce sunt corpurile țintă? Care este scopul educației lor?
Răspuns. În timpul maturării ouălor, diviziunea meiotică se desfășoară după cum urmează: citoplasma este distribuită neuniform între celulele fiice. În acest caz, doar una dintre cele patru celule formate devine un ou viabil, iar celelalte trei celule fiice se transformă în așa-numitele corpuri direcționale cu un conținut minim de nutrienți, care sunt apoi distruse. Sensul formării corpurilor direcționale este reducerea numărului de ouă mature capabile de fertilizare. Și, ca rezultat, un ou matur are o cantitate suficientă de nutrienți.
7. Ce se poate rupe proces normal gametogeneza?
Răspuns. În momentul diviziunii, celulele germinale sunt deosebit de sensibile la acțiunea diferiților factori nocivi: radiații, substanțe chimice(alcool, droguri, otravuri etc.). O doză de radiații care nu provoacă modificări vizibile în organism poate duce la deteriorarea semnificativă a gameților. Mai ales periculoase sunt efectele adverse asupra ouălor. La urma urmei, aceste celule încep să se formeze chiar și în embrion, iar aprovizionarea lor nu poate fi completată în timpul vieții. Prin urmare, cu fiecare efect dăunător asupra ouălor, probabilitatea apariției anomaliilor genetice la descendenți crește.
