Второе деление мейоза (эквационное)

Второе мейотическое деление следует сразу же после первого и сходно с обычным митозом. Второе деление мейоза состоит из тех же стадий, что и митоз, с тем отличием, что в каждой клетке находится не диплоидное, а гаплоидное число хромосом.

Второе деление мейоза проходит гораздо быстрее первого и обычно занимает несколько часов. В целом же мейоз – значительно более длительный процесс по сравнению с митозом: у ржи он идет более двух суток, у дрозофилы – около недели, у человека – три с половиной недели.

Профаза II. Профаза II непродолжительна. При втором делении мейоза, в профазе II, хромосомы спирализуются, ядерные мембраны исчезают, в каждой клетке формируется веретено деления. Формула клеток №2с.

Метафаза II. В метафазе II хромосомы располагаются на экваторе. Как и во время метафазы митоза, центромеры хромосом находятся на экваторе клетки, а плечи хроматид направлены к полюсам. Формула клеток сохраняется (n2с).

Анафаза II. В анафазе II центромеры хромосом делятся, хроматиды расходятся, происходит случайное комбинирование хроматид негомологичных хромосом у полюсов (третий эффект мейоза), что также приводит к появлению новых комбинаций неаллельных генов. Формула этих клеток 2n2с.

Телофаза II. В телофазе II хромосомы деспирализуются, образуются ядерные мембраны, клетки делятся.

Таким образом, после второго деления мейоза из каждой гаплоидной клетки с двойным набором хроматид (n2с) возникают две гаплоидные клетки с одинарным набором хроматид (nc), отличные друг от друга по набору генетического материала (генов).

Следовательно, клетки, образующиеся в результате мейоза, гаплоидны, и содержат по одному гену из каждой аллельной пары (одинарный набор генов диплоидного организма).

Биологический смысл мейоза состоит в том, что из одной диплоидной клетки образуются четыре уникальные (по набору генов) гаплоидные клетки (не похожие друг на друга и на материнскую клетку по набору генетического материала). Гаплоидными клетки получаются потому, что деления (первое деление мейоза и второе деление мейоза) происходит дважды, а синтез ДНК – только один раз. Уникальность набора генов каждой клетки достигается благодаря эффектам мейоза: кроссинговеру, независимому расхождению и комбинированию негомологичных хромосом при первом делении, а также независимому расхождению и комбинированию хроматид при втором делении. Уменьшение числа хромосом в половых клетках в два раза (n) и восстановление диплоидности (2n) при оплодотворении (слиянии половых клеток) в зиготе способствует генетической стабильности вида.

Вопрос 3

Функции биологических мембран. Трансмембранный перенос малых молекул: диффузия (пассивная и облегченная) и активный транспорт

Фосфолипидный бислой, как уже было сказано, составляет основу структуры мембраны. Он также ограничивает проникновение полярных молекул и ионов в клетку и выход их из нее. Ряд функций выполняют и другие компоненты мембран.

1. Белки-каналы и белки-переносчики осуществляют избирательный транспорт полярных молекул и ионов через мембрану (об активном транспорте и облегченной диффузии смотрите соответствующие статьи).

2. Ферменты. Белки нередко функционируют как ферменты. В качестве примера укажем на микроворсинки эпителия, выстилающего некоторые отделы кишечника. Плазматические мембран этих эпителиальных клеток содержат пищеварительные ферменты.

3. Рецепторные молекулы. У всех белковых молекул весьма специфическая конформация, о чем мы уже говорили в наших статьях. Это делает их идеальными рецепторами, т. е. молекулами, при помощи которых от клетки к клетке передаются те или иные сигналы. Например, гормоны являющиеся химическими посредниками, циркулируют в крови, но присоединяются они только к особым клеткам-мишеням, у которых есть соответствующие рецепторы. Нейромедиаторы — химические вещества, обеспечивающие проведение нервных импульсов, — тоже связываются с особыми рецепторными белками нервных клеток.

4. Антигены действуют как маркеры, своего рода «ярлыки», позволяющие опознать клетку. Это гликопротеины, т. е. белки с присоединенными к ним разветвленными олигосахаридными боковыми цепями, играющими роль «антенн». Существует бесчисленное множество возможных конфигураций этих боковых цепей, так что у каждой клетки может быть свой особый маркер. С помощью маркеров клетки способны распознавать другие клетки и действовать согласованно с ними, например при формировании тканей и органов у многоклеточных организмов. Это же свойство позволяет иммунной системе распознавать и атаковать чужеродные антигены.

5. У гликолипидов тоже имеются разветвленные олигосахаридные боковые цепи и они также помогают клеткам распознавать друг друга. Гликолипиды могут служить рецепторами для химических сигналов. Вместе с гликопротеинами гликолипиды обеспечивают правильное сцепление клеток при их объединении в ткани.

6. Перенос энергии. При фотосинтезе и дыхании в мембранах соответственно хлоропластов и митохондрий действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки.

7. Холестерол служит дополнительным «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул через мембрану в обоих направлениях — в клетку и из клетки.

Молекулы могут пассивно пересекать бислой по электрохимическому градиенту путем простой или облегченной диффузии. Такому спонтанному переносу, приводящему к установлению равновесия, противостоит активный транспорт, который требует затрат энергии, поскольку он происходит против электрохимического градиента.

Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации, без затрат энергии (например, диффузия, осмос). Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос — пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану (обычно мелкие молекулы проходят, крупные не проходят).

При простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь липидный бислой. Направление простой диффузии определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O₂ ,N₂ ,бензол) и полярные маленькие молекулы (CO₂ , H₂ O, мочевина). Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).

Большинство веществ переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков (белков-переносчиков).

Все транспортные белки образуют непрерывный белковый проход через мембрану.

С помощью белков-переносчиков осуществляется как пассивный , так и активный транспорт веществ. Полярные вещества (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) проходят через мембраны с помощью облегченной диффузии , при участии белков-каналов или белков-переносчиков. Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегченной диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией . Скорость облегченной диффузии зависит от ряда причин: от трансмембранного концентрационного градиента переносимого вещества, от количества переносчика, который связывается с переносимым веществом, от скорости связывания вещества переносчиком на одной поверхности мембраны (например, на наружной), от скорости конформационных изменений в молекуле переносчика, в результате которых вещество переносится через мембрану и высвобождается на другой стороне мембраны. Облегченная диффузия не требует специальных энергетических затрат за счет гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегченную диффузию от активного трансмембранного транспорта

Список использованной литературы

1. Биология. Общие закономерности. 9 класс (2003г.) "Дрофа". С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин.

2. Биология. Большой энциклопедический словарь / Гл.ред. М.С. Гиляров.-3-е изд.-М.:1998.

3. Биология. Пособие для поступающих в вузы. (1984г.) "Высшая школа" Э.В. Семенов, С.Г. Мамонтов, В.Л. Коган.

4. Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс. (2003г.). "Дрофа" А.А. Каменский, Е.А. Криксунов.