1) Происходит редукция числа хромосом и наследственного материала, что обусловливает формирование половых клеток с гаплоидным набором хромосом и ДНК (nc). При последующем оплодотворении, когда осуществляется слияние 2 гамет, организм нового поколения будет иметь диплоидное количество хромосом и диплоидное количество ДНК, что обеспечивает постоянство кариотипа в ряду поколений у организмов данного биологического вида.
2) При мейозе происходит перекомбинация генетического материала.
Новые комбинации генов возникают в результате случайного расхождения хромосом (независимое распределение) и обмена генетическим материалом между гомологичными хромосомами (кроссинговер).
3) Мейоз – один из ключевых механизмов наследственности и наследственной изменчивости будущего потомства.

Мейоз (от греч. meiosis –уменьшение) – это особый вид деления клеток, в результате которого формируются половые клетки (гаметы), содер-
жащие гаплоидное количество хромосом и наследственного материала. Он происходит в половых железах. Мейоз состоит из двух делений, следую-
щих друг за другом. Первое мейотическое деление (I) – редукционное, когда происходит редукция (сокращение) количества хромосом в два раза.
Второе мейотическое деление (II) – эквационное, оно аналогично митозу.

Каждое деление, в свою очередь, состоит из ряда последовательных фаз:
профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Первому делению предшествует интерфаза, где происходит редупликация ДНК.
Профаза первого деления занимает 90% мейоза и включает несколько стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.

Лептотена – характеризуется спирализацией хромосом, хромосомы имеют вид длинных и тонких нитей, собранных в ядре в виде рыхлого
клубка.

Зиготена – происходит конъюгация (попарное соединение) гомологичных хромосом между собой, образование синаптонимального комплек-
са. Он состоит из двух боковых элементов, образованных белковыми осевыми нитями гомологичных хромосом, и белков, соединяющих эти боко-
вые элементы. Кнаружи от боковых элементов ДНК сестринских хроматид образуют многочисленные петли. Пары конъюгировавших гомологичных
хромосом называются бивалентами.

Наряду с непрямым делением или митозом существует прямое деление – амитоз. Встречается прямое деление у прокариот, а также в больных, поврежденных (злокачественные опухоли) и некоторых специализированных эукариотических клетках (у растений в эндосперме, у животных – в печени, хрящах, роговице глаза, скелетных мышцах, фиброцитах, эпителии мочевого пузыря и т.д.). Нередко амитоз инициируется повреждением тканей разными агентами. При амитозе происходит разделение ядра путем перетяжки или путем образования перегородки без сложной перестройки наследственного материала, и затем деление цитоплазмы. Часто амитоз может не сопровождаться плазматомией и приводит лишь к увеличению числа ядер в клетке. Такой амитоз приводит к образованию многоядерных клеток опухолей. Вопросы полноценности амитоза как способа деления ядер, состояния хромосомного аппарата при амитозе и возможности смены амитоза митозом до настоящего времени не решены.

Особым видом деления клеток является мейоз. Мейоз – обязательное звено полового процесса, в ходе которого происходит формирование половых клеток (гамет).

Наиболее распространённым способом воспроизведения (репродукции) клеток является митоз (от греч. mítos – нить) (кариокинез, непрямое деление клетки, митотический цикл), обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. Биологическое значение митоза заключается, во-первых, в сохранении генетической стабильности (равномерном распределении генетической информации между дочерними клетками), во-вторых, митоз является главным механизмом роста, в-третьих, он обеспечивает бесполое размножение и регенерацию клеток.
Митотический цикл является составной частью жизненного (клеточного) цикла. Клеточный цикл – это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. Жизненный (клеточный) цикл включает: митотический цикл; период выполнения клеткой специальных функций; период покоя.
Митотический (пролиферативный) цикл – комплекс взаимосвязанных и детерминированных хронологических событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. В митотическом цикле выделяют два периода: интерфаза и собственно митоз(М). Интерфаза подразделяется на постмитотический (G1), синтетический(S) и предмитотический (G2) периоды. Собственно митоз включает четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Размножение – это способность живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивая непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений. Существует два основных типа размножения – бесполое и половое.

При бесполом размножении участвует один родитель и новые особи имеют такой же генотип, что и родительский. Основным клеточным механизмом, обеспечивающим бесполое размножение, является митоз. Генетическая изменчивость при бесполом размножении минимальна и связана лишь с мутационным процессом. Существует несколько форм бесполого размножения. Половое размножение предполагает наличие двух родительских особей.

При половом размножении происходит слияние двух половых клеток с гаплоидным набором хромосом и образованием диплоидной зиготы. Основным биологическим механизмом, обеспечивающим половое размножение, является мейоз.

Бесполое размножение возникло значительно раньше полового размножения. Тело прокариот делилось посредством амитоза. Митотическое деление, лежащее в основе бесполого размножения, появилось на более поздних этапах эволюции. Затем возникли механизмы, дающие возможность обмена наследственной информацией (кроссинговер и др.), что обеспечило возможность появления полового размножения.

Хромосомы – это плотные интенсивно окрашивающиеся структуры, которые становятся видимыми (и изучаются) на стадии метафазы митоза.

Каждая метафазная хромосома состоит из двух хроматид (рис.9). Хроматиды – сильно спирализованные идентичные молекулы ДНК, образовавшиеся в результате репликации. Хроматиды соединяются между собой в области первичной перетяжки или центромеры. Центромера делит хромосому на два плеча. В зависимости от положения центромеры различают метацентрические (срединное положение центромеры), субметацентрические (близкое к середине положение центромеры) и акроцентрические (близкое к одному из концевых участков положение центромеры) хромосомы. Иногда наблюдаются вторичные перетяжки, отделяющие спутники.

Вторичные перетяжки участвуют в образовании ядрышка.

Формы метафазных хромосом: а) метацентрическая; б) субметацентрическая; в)акроцентрическая По своему химическому составу хромосомы являются нуклеопротеидами, т.е. в основном состоят из белков и нуклеиновых кислот (ДНК).

При этом белки составляют примерно 65% массы. Все хромосомные белки разделяются на две группы: гистоны и негистоновые белки. Гистоны представлены 5 фракциями: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4. Взаимодействуя с ДНК гистоны выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.

Способ записи генетической информации о последовательности аминокислот в полипептиде с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК называется генетическим кодом. Основные свойства генетического кода:

1. Код является триплетным, т.е. одну аминокислоту кодирует последовательность из трех нуклеотидов.

2. Код универсален, одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты у всех живых организмов.

3. Код является вырожденным, т.е. одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (таблица 2).

4. Код является неперекрывающимся, т.е. соседние триплеты не имеют общих оснований.

Материальной основой хранения, передачи и реализации наследственной информации являются нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты это полимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов. Каждый нуклеотид включает в себя три компонента: сахар (пентозу), фосфат и азотистое основание. В зависимости от вида основания выделяют следующие типы нуклеотидов: пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (цитозин, тимин, урацил).
Среди нуклеиновых кислот различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. ДНК является материальным субстратом наследственности и изменчивости. Модель строения ДНК была предложена Уотсоном и Криком в 1953 г.
Согласно этой модели, молекула ДНК состоит из двух антипараллельных цепочек соединенных между собой водородными связями по принципу комплементарности (т.е. аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин с цитозином). ДНК обладает уникальными свойствами: способностью к самоудвоению (ауторепродукции или репликации) и к транскрипции. Кроме того, последовательность нуклеотидов в ДНК формирует генетический код, посредством которого записывается информация о видовых и индивидуальных особенностях признаков и свойств организма.
Перечисленные особенности химической структуры и свойств ДНК обусловливают выполняемые ею функции. ДНК хранит, передает и реализует наследственную информацию.

Фотосинтез – процесс синтеза органических соединений из неорганических, идущий за счёт энергии солнечного излучения. Фотосинтез это сложный процесс. Осуществляется организмами, клетки которых содержат специальные фотосинтезирующие пигменты (растения, бурые и диатомовые водоросли и др.). Центральная роль в нём принадлежит пигменту хлорофиллу, находящемуся в специальных органоидах растительных клеток – хлоропластах. Хлорофилл – органическое вещество, которое преобразует энергию солнечного света в энергию химических связей. Фотосинтез делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает образование кислорода, наличие которого в атмосфере является необходимым для всех аэробных форм жизни.

Фотосинтез включает две фазы: световую и темновую.

Световая фаза. Начинается с освещения хлоропласта видимым светом. Фотон света попав в молекулу хлорофилла приводит её в возбуждённое состояние. Энергия солнечного излучения инициирует три процесса: 1. образование молекулярного кислорода в результате разложения воды; 2. синтез АТФ (фотофосфорилирование); 3. образование атомарного водорода.

Темновая фаза (цикл Кальвина). В темновую фазу происходит фиксация углерода из атмосферы. СО2 из атмосферы присоединяется к рибулозодифосфату (пятиуглеродному сахару) образуя фосфоглицериновую кислоту (шестиуглеродный сахар). Далее происходит восстановление фосфоглицериновой кислоты (ФГК) до фосфоглицеринового альдегида (ФГА – трехуглеродный сахар) с использованием НАДФН2 и АТФ. Часть ФГА используется для синтеза глюкозы, а часть для восстановления рибулозодифосфата.

Анаболизм – совокупность метаболических реакций, ведущих к образованию (синтезу) органических веществ, компонентов клетки и других структур, органов и тканей организма. Он сопровождается поглощением энергии и в его основе лежит ассимиляция (от лат. аssimulus-подобный).

Ассимиляция–это совокупность процессов синтеза, в основе которых лежит усвоение организмом веществ и образование из них свойственных ему сложных органических соединений.

Катаболизм – совокупность метаболических реакций, ведущих к расщеплению сложных молекул, компонентов клетки, органов и тканей до простых веществ. Он сопровождается высвобождением энергии, часть которой запасается в виде энергии АТФ. В основе катаболизма лежит диссимиляция (от лат. dissimulus-несходный).

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой.

Обмен веществ выполняет 2 функции: 1. Обеспечение пластических нужд организма.

В клетке непрерывно происходит синтез белков, липидов, нуклеиновых кислот. Из них формируются различные структуры клетки. Совокупность реакций, обеспечивающих построение клетки и обновление её состава, носит название пластического обмена.

2. Обеспечение клетки энергией.

Любое проявление жизнедеятельности нуждается в затрате энергии.

Для энергообеспечения клетки используется энергия химических реакций, которая освобождается в результате расщепления поступающих веществ.

Растительные и животные клетки сходны по своему строению. Однако имеется ряд отличий между животной и растительной клеткой. В растительной клетке:

1. Клеточная оболочка представлена целлюлозной клеточной стенкой, благодаря которой они имеют прямоугольную форму. У животных наружный слой представлен тонким, эластичным гликокаликсом, состоящим из полисахаридов и белков. Форма животной клетки может быть различной.

2. В растительных клетках присутствуют вакуоли.

3. В растительных клетках присутствуют пластиды.

4. Образование дочерних клеток в телофазу митотического деления в растительных клетках происходит путем перегородки, в животных клетках путем перетяжки.