Хромосомный набор гаметы. Каковы особенности строения сперматозоида? В каких железах развиваются гаметы
Мейоз и образование гамет
Образование яйцеклеток и сперматозоидов подразумевает уменьшение нормального числа хромосом ровно вполовину; этот процесс называется мейозом. Гаметы, или половые клетки, гаплоидны, т.е. в них содержится по одному члену каждой пары гомологичных хромосом, и, таким образом, только половинное число хромосом каждого из родителей попадает во все другие, соматические, клетки организма потомка. Распределение хромосом в мейозе происходит случайно, поэтому любой из членов гомологичной пары может оказаться во вновь образовавшихся зародышевых клетках.
Трисомия в хромосоме 21 является причиной синдрома Дауна, и она поражает 1 ребенка на каждые 800 живорождений. Полиплоидия - явление, в котором присутствуют более двух наборов гаплоидных хромосом. Это состояние редко встречается у животных, но распространено у ящериц, амфибий, рыб и очень распространено на разных растениях. Оплодотворение гамет гаплоидной гамет приводит к образованию зиготы с тремя наборами хромосом. Автотриплоиды часто производят генетически неуравновешенные гаметы с нечетным числом хромосом.
Национальные исследования генома человека. Удаление хромосом происходит, когда хромосома ломается в одном или нескольких местах, и часть теряется или отсутствует. Удаления могут происходить либо вблизи одного конца, либо внутри хромосомы, которые известны как интеркалярные делеции. Линии удаления являются непарными областями нормального гомолога, который возникает при синапсисе между хромосомой с интеркалярной делецией и нормальным гомологом. Размер удаления хромосомы может определять выживаемость организма и, в отличие от крупных делеций, небольшие делеции могут приводить к выживанию.
При оплодотворении гаплоидные наборы хромосом сперматозоидов и яйцеклеток объединяются. Таким образом восстанавливается полный набор гомологичных хромосомных пар, каждый из членов которых произошел из яйцеклетки и из сперматозоида соответствующих родителей. Диплоидное состояние оплодотворенной яйцеклетки поддерживается далее во всех соматических клетках механизмом митотического деления. Иногда зрелые организмы могут развиться из неоплодотворенных гаплоидных яйцеклеток или из оплодотворенных яйцеклеток с неполным набором родительских хромосом. Как уже отмечалось, любой из членов гомологичной пары может попасть в функциональную гамету. В зрелую яйцеклетку или сперматозоид попадает по одному члену каждой пары в процессе редукции числа хромосом в мейозе.
Дубликации в хромосомах возникают, когда большая часть хромосомы присутствует более одного раза в геноме. Они могут возникать из-за неравного пересечения между синапсированными хромосомами во время мейоза. Гены расположены на хромосомах. Хромосомы выделяются и сортируются независимо во время мейоза. Свидетельство исходит из эксперимента Моргана с фруктовыми мухами. Он выбрал фруктовую муху, потому что их можно легко культивировать, очень плодовито, иметь короткое время генерации и иметь только четыре пары хромосом, которые можно легко идентифицировать под микроскопом. три пары аутосом и пара половых хромосом.
Строение хромосом
Легче всего наблюдать метафазные хромосомы. Под микроскопом их фотографируют или зарисовывают. В этой стадии хромосомы наиболее сконденсированны и образуют дискретные структуры. У многих организмов индивидуальные хромосомы и их гомологи легко различимы по размеру и форме. Каждая метафазная хромосома действительно состоит из двух идентичных частей, называемых сестринскими хроматидами, поскольку дупликация хромосомной ДНК протекает как раз перед метафазой, в S-фазе клеточного цикла.
Что может нарушить нормальный процесс гаметогенеза?
Он использовал обычных мух с красными глазами, а мутировал мух с белыми глазами и скрещивал их. чтобы заключить, что ген для цвета глаз был на Х-хромосомах. Это пятый еженедельный выпуск мини-серии куриных генетиков. Статьи предназначены для чтения в порядке.
Деление клеток во время митоза. Прошу также простить количество фотографий. На следующей неделе мы будем применять эту информацию и обсуждать, как размножаться для сексуальной связи. Кариотип человека с цветом, добавленным для выделения хромосомных пар.
У хромосомы имеется перетяжка, называемая центромерой. Положение центромеры для каждой хромосомы строго определено. С центромерой связаны специфические хромосомные функции; это последняя точка, соединяющая плечи сестринских хроматид перед полным расхождением при митотическом или II мейотическом делении. Сами плечи имеют вид отдельных образований задолго до расхождения центромер в анафазе.
В каких железах развиваются гаметы?
Генетика Мини-серия Статья № 5. Помните, что мы всегда обсуждали гены в парах. Где синий цвет на хромосоме? Каждый ген находится в определенном положении на хромосоме. Ученые действительно сопоставили и обнаружили, где каждый ген сидит относительно других.
Двадцать два из них - аутосомы или не-половые хромосомы. Вот почему есть около 50% мужчин и 50% женщин! Важная информация для понимания сексуального общения. То есть, они получают 39 хромосом от каждого родителя, и одна из них - половая хромосома. У птиц это гетерогематические женщины - противоположные людям! Сексуальная хромосома, одна из пары хромосом, которая определяет, является ли человек мужчиной или женщиной. Ученые так же называют хромосомы людей и других млекопитающих. У людей половые хромосомы содержат одну пару из общего числа 23 пар хромосом.
Образование гаплоидных гамет при мейозе и слияние двух гамет с образованием диплоидной клетки при оплодотворении. Обратите внимание на то, что у D. melanogaster, рассмотренной здесь в качестве примера, как и у других организмов, включая млекопитающих, две половые хромосомы у самца не гомологичны друг другу. При мейозе формируются два типа сперматозоидов, из которых один несет Х-, а другой - Y-хромосому. У самок, несущих пару Х-хромосом, в результате мейоза образуются гаметы одного типа. Пол потомков зависит от того, какую из хромосом - X или Y - несут оплодотворяющие сперматозоиды. У некоторых организмов негомологичную, определяющую пол хромосому несет самка.
Каковы особенности строения сперматозоида?
Вызываются другие 22 пары хромосом. Х-хромосома напоминает большую аутосомную хромосому с длинной и короткой рукой. Этот путь к мужественности или женственности возникает в момент, когда деление производится, или половые клетки, имеющие половину нормального числа хромосом. Яйца, оплодотворенные спермой Х-спермы, становятся самками, тогда как те, которые оплодотворяются спермой-спермой, становятся самцами. У большинства видов животных пол индивидуумов определяется решительно во время оплодотворения яйца с помощью хромосомного распределения.
Различие между областью центромеры и плечами хромосом становится очевидным после обработки определенными красителями. После окрашивания центромеры выглядят более плотными и компактными по сравнению с плечами. Такие плотные, интенсивно окрашиваемые хромосомные области называются гетерохроматиновыми. Гетерохроматин центромеры можно наблюдать после окрашивания даже в плохо различимых интерфазных хромосомах. Другие, негетерохроматиновые области хромосом принято называть эухроматиновыми. Эухроматиновые области окрашиваются гораздо менее интенсивно, чем гетерохроматиновые.
Этот процесс является наиболее четкой формой определения пола. В отличие от парных аутосом, в которых каждый член обычно несет одни и те же гены, парные половые хромосомы не имеют идентичного дополнения к генетической информации. Черты, контролируемые генами, обнаруженными только на Х-хромосоме, считаются связанными с полом. Рецессивные сексуальные черты, такие как и красно-зеленые, встречаются гораздо чаще у мужчин, чем у женщин. С другой стороны, женщина должна наследовать рецессивный аллель на обеих ее Х-хромосомах, чтобы полностью отобразить признак.
Концевые участки хромосом называются теломерами. Часто они тоже гетерохроматиновые. Нередко в митотических хромосомах можно наблюдать небольшие перетяжки, называемые районом ядрышкового организатора. В мейотических хромосомах они имеют вид утолщений. В пределах данного вида районы ядрышковых организаторов встречаются на одной или нескольких специфических хромосомах, и если они есть, то всегда находятся в одном и том же месте. В G 1 -фазе клеточного цикла некоторые ядрышковые организаторы начинают разрастаться; если их больше, чем один, то такие разросшиеся области объединяются в одну или несколько больших, почти сферических структур - нуклеолей. Этот рисунок достоверно воспроизводится, и каждую хромосому в наборе можно идентифицировать. На рис. I.9 представлен полный набор прометафазных хромосом в клетке человека. На этом изображении, называемом кариотипом человека, отражены относительный размер и форма хромосом наряду с положением центромеры и характерным видом полос.
Женщина, которая наследует рецессивный аллель для связанного с полом расстройства на одной из ее Х-хромосом, может, однако, показать ограниченное выражение признака. Причиной этого является то, что в каждой нормальной женщине одна из Х-хромосом случайным образом дезактивируется. Эту дезактивированную Х-хромосому можно рассматривать как небольшую, темную окраску -. В большинстве случаев эта гамет или репродуктивная клетка гаплоидна, а соматическая или клеточная клетка организма диплоидна. То есть, соматическая клетка имеет парный набор хромосом; гаплоидная репродуктивная клетка имеет один набор неспаренных хромосом или одну половину хромосом соматической клетки.
В интерфазе хромосомы сильно растягиваются и, как правило, не видны. Встречаются, однако, и существенные исключения, которые уже много лет интенсивно исследуются. Секреторные клетки личинок некоторых насекомых разрастаются до огромных размеров и проходят несколько S-фаз без митоза и клеточного деления. В результате формируется комплекс из множества, иногда вплоть до тысячи, хроматид, которые остаются сцепленными и лежат рядом друг с другом, образуя толстые нити, называемые политенными хромосомами. Так же как и все интерфазные хромосомы, политенные хромосомы растянуты значительно сильнее, чем конденсированные метафазные хромосомы. При окрашивании политенных хромосом специальными красителями выявляется определенный рисунок чередования темных и светлых полос. В отличие от того, что наблюдается в высококонденсированных метафазных хромосомах, число полос огромно. Например, на четырех политенных хромосомах D. me-lanogaster можно насчитать почти 5000 темных полос, а в полном наборе из 23 метафазных хромосом человека видны по крайней мере 2000 полос.
Когда гаплоидные гаметы сливаются, они образуют диплоидный организм. Однако в некоторых случаях гамет может быть диплоидным или проявлять полиплоидию. Например, организм может быть тетраплоидом и одним из способов создания такого тетраплоида, когда существует соединение диплоидных гамет. Могут также быть сплавления диплоидных гамет и гаплоидных гамет, чтобы дать триплоидные организмы и т.д.
В зависимости от вида гаметы могут быть одного размера или разных размеров. У видов, которые производят два морфологически различных типа гамет, и в которых каждый индивидуум производит только один тип, самка - это любое лицо, которое производит более крупный, обычно немобильный тип гаметы, называемый яйцеклеткой, а самца производит меньший головастик подобный тип, называемый спермой. Напротив, изогамия - это состояние гамет из обоих полов того же размера.
Четко различимые морфологические признаки индивидуальных прометафазных и политенных хромосом стабильно воспроизводятся из поколения в поколение у данного вида. Необычная форма хромосом или характер полос наряду с атипичным числом хромосом сигнализируют о повреждении хромосомного материала. Наличие таких измененных хромосом часто связано с наследственными заболеваниями. Например, сегмент одной хромосомы иногда перемещается на совершенно неродственную хромосому, и такие перестройки сразу выявляются по необычному размеру или характеру полос. Подобные транслокации иногда бывают реципрокными, т.е. две неродственные хромосомы могут обменяться фрагментами. Другим примером изменений, или аберраций, хромосом служат делеции части нормальной хромосомы, дупликации некоторых областей и даже инверсии сегментов. Иногда наблюдаются потери хромосом или, напротив, появление лишних. Например, заболевание человека, известное как синдром Дауна, обусловлено присутствием трех копий 21-й хромосомы вместо обычных двух. Успехи в изучении структуры хромосом определялись выбором подходящих экспериментальных объектов. Так, огромные политенные хромосомы D. melanogaster стали излюбленной экспериментальной системой еще на заре развития области биологии, именуемой теперь цитогенетикой; систематическое изучение небольших по размеру хромосом человека и других млекопитающих могло начаться лишь с усовершенствованием экспериментальной техники в начале 50-х годов. Хромосомы прокариот не видны в световом микроскопе; недоступны для анализа с помощью светового микроскопа и мелкие, диффузные хромосомы таких низших эукариот, как дрожжи и трипаносомы.
Гаметы несут половину генетической информации человека. Схема, показывающая аналогии в процессе созревания яйцеклетки и развития сперматид, следуя их индивидуальным путям. Ооциты и сперматоциты являются гаметоцитами. Ова и сперматиды - это полные гаметы.
Животные производят гаметы непосредственно через мейоз в органах, называемых гонадами. Самцы и самки вида, который размножается половым путем, имеют разные формы гаметогенеза. Оогенез сперматогенеза. . Однако, прежде чем превратиться в гаметогонию, эмбриональное развитие гамет одинаково у мужчин и женщин.
1. В каких железах развиваются гаметы?
Ответ. Формирование половых клеток (гаметогенез) происходит в половых железах. Развитие женских гамет (яйцеклеток) происходит в яичниках и носит название овогенеза (лат. ovum яйцо + genesis происхождение). Мужские гаметы (сперматозоиды) формируются в семенниках в процессе сперматогенеза.
Гаметогония обычно рассматривается как начальная стадия гаметогенеза. Однако гаметогония сама по себе является преемниками первичных зародышевых клеток. Во время раннего эмбрионального развития первичные зародышевые клетки из дорсальной энтодермы желточного мешка мигрируют вдоль задней конечности к гонадному гребню. Они размножаются митозом, и как только они достигли гонадального хребта, их называют гаметогамией. Гаметогония больше не то же самое между мужчинами и женщинами.
Из гаметогонии мужские и женские гаметы развиваются по-разному - самцы сперматогенезом и самки путем оогенеза. Однако, по соглашению, следующая схема является общей для обоих. Грибы, водоросли и примитивные растения образуют специализированные гаплоидные структуры, называемые гаметангиями, где гаметы продуцируются через митоз. В некоторых грибах, например зигомикота, гаметангия - это отдельные клетки на конце гиф и действуют как гаметы, сливаясь с зиготой. Более типично, гаметангия - это многоклеточные структуры, которые дифференцируются в мужские и женские органы.
2. Каков набор хромосом в гаметах?
Ответ. Гаметы образуются в результате мейоза. Каждая гамета имеет гаплоидный (одинарный) набор генетического материала в виде хроматид.
У мужских организмов одна диплоидная клетка образует 4 гаметы, у женских - одна диплоидная клетка образует 1 гамету.
Вопросы после § 33
1. Где формируются половые клетки у животных?
Гаметогенез в цветковых растениях
Антеридиум архегоний. . В цветущих растениях мужская гамета производится внутри пыльцевого зерна через разделение генеративной клетки на два ядра спермы. В зависимости от вида это может происходить, когда пыльца образуется в пыльнике или после опыления и роста пыльцевой трубки. Женская гамета производится внутри эмбрионального мешка яйцеклетки.
Гаметы одного поколения в конечном итоге создают гаметы в следующем поколении, сохраняя при этом одинаковое количество генетической информации. Гаметы обычно представляют собой гаплоидные клетки; то есть они содержат половину полного набора хромосом. Когда два гамета сливаются, они образуют клетку зиготы, которая имеет два полных набора хромосом и, следовательно, диплоидна. Зигота получает один набор хромосом от каждого из двух гамет через слияние двух ядер гаметов. После множественных клеточных делений и клеточной дифференциации зигота развивается сначала во эмбрионе и, в конечном счете, в зрелого индивидуума, способного продуцировать гаметы.
Ответ. Процесс образования половых клеток называют гаметогенезом (от гамета и греч. генезис - рождение). У животных гаметы образуются в половых органах: в семенниках у самцов и яичниках у самок.
2. От чего, как правило, зависит размер яйцеклеток?
Ответ. Размер яйцеклеток зависит от наличия или отсутствия в них запаса питательных веществ. Яйцеклетки, содержащие много желтка (например, у птиц), имеют размеры от нескольких миллиметров до 15 см. Яйцеклетки, почти не содержащие запаса питательных веществ, значительно мельче. В свою очередь, количество желтка определяется тем, развивается ли оплодотворенная яйцеклетка самостоятельно, либо заботу о зародыше берет на себя материнский организм. В последнем случае какой-либо значительный запас питания не нужен (у плацентарных млекопитающих размер яйцеклеток составляет всего 0,1-0,3 мм).
В отличие от гаметы диплоидные соматические клетки индивидуума содержат одну копию набора хромосом из спермы и одну копию набора хромосом из яйца; то есть клетки потомства имеют гены, выражающие характеристики как отца, так и матери. Хромосомы гаметы не являются точными дубликатами любого из наборов хромосом, переносимых в соматических клетках индивидуума, которые продуцировали гаметы. Они могут быть гибридами, продуцируемыми через кроссовер хромосом, который имеет место в мейозе. Эта гибридизация имеет случайную и хромосомы имеют тенденцию быть немного разными в каждой гамете, которую производит индивидуум.
3. На какие фазы подразделяется гаметогенез?
Ответ. Сперматогенез подразделяется на фазы: 1)размножения; 2)роста; 3)созревания и 4)формирования. В оогенезе различают фазы: 1)размножения; 2)роста и 3) созревания.
4. Каковы особенности строения сперматозоида?
Ответ. Обычно сперматозоиды – очень мелкие клетки. Например, длина головки сперматозоида человека всего 4,5–5,5 мкм. Он состоит из головки, которая почти полностью занята ядром с гаплоидным набором хромосом; шейки, в которой находится структура, сходная по строению с центриолями, и митохондрии; хвоста, образованного микротрубочками и обеспечивающего подвижность всего сперматозоида. В передней части головки сперматозоида находится видоизменённый комплекс Гольджи, называемый акросомой. В ней запасается особый фермент, который необходим для растворения оболочки яйцеклетки, без чего невозможно оплодотворение.
Геном, содержащий три или более полных копий номера гаплоидной хромосомы, является полиплоидным. Как правило, полиплоиды могут переноситься растениями, но редко встречаются у животных. Одна из причин заключается в том, что половой баланс важен для животных, а отклонение от диплоидного числа приводит к бесплодию. Те немногие животные, как креветки из рассола, которые избегают опасностей полиплоидии, используют партеногенез, развитие индивидуума из яйца без оплодотворения, чтобы инициировать развитие эмбрионов.
Хромосомный состав второго вида будет. Трудность возникает, когда автотриплоиды пытаются спариваться, потому что неуравновешенные гаметы возникают из-за проблем с сопряжением с дополнительным набором хромосом. Таким образом, они неизменно стерильны. Автотетраплоиды происходят от удвоения хромосомной композиции. Это может происходить естественным путем путем удвоения в течение жизненного цикла или искусственно путем применения тепла, холода или химического колхицина. Поскольку существует дополнительный набор хромосом, автотетраплоиды могут подвергаться нормальному мейозу.
5. Когда и где заканчивается митоз при созревании яйцеклетки?
Ответ. Первая фаза гаметогенеза называется фазой размножения. Во время этой фазы первичные половые клетки многократно делятся митозом, сохраняя диплоидный набор хромосом в ядрах. Таким образом, увеличивается количество будущих гамет, образуются незрелые половые клетки (клетки-предшественницы).Завершается в фазу роста.
6. Что такое направительные тельца? В чём смысл их образования?
Ответ. При созревании яйцеклеток мейотическое деление протекает следующим образом: цитоплазма распределяется между дочерними клетками неравномерно. При этом только одна из образовавшихся четырёх клеток становится жизнеспособной яйцеклеткой, а три остальные дочерние клетки превращаются в так называемые направительные тельца с минимальным содержанием питательных веществ, которые затем разрушаются. Смысл образования направительных телец заключается в уменьшении количества зрелых, способных к оплодотворению яйцеклеток. И в результате зрелая яйцеклетка имеет достаточное количество питательных веществ.
7. Что может нарушить нормальный процесс гаметогенеза?
Ответ. В момент деления половые клетки особенно чувствительны к действию различных вредных факторов: радиации, химических веществ (алкоголь, наркотики, яды и т. п.). Доза радиации, не вызывающая заметных изменений в организме, может привести к значительным повреждениям гамет. Особенно опасны неблагоприятные воздействия для яйцеклеток. Ведь эти клетки начинают формироваться ещё в эмбрионе, и их запас не может пополняться в течение жизни. Поэтому с каждым повреждающим воздействием на яйцеклетки увеличивается вероятность появления генетических отклонений у потомства.
