Полная версия

Главная arrow География arrow БИОЛОГИЯ: КЛЕТКИ И ТКАНИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Мейоз

Мейоз (от греч. meiosis — убывание) — процесс деления клеток, в результате чего образуются клетки с одинарным (гаплоидным) рекомбинированным набором хромосом.

Биологическое значение мейоза:

  • 1) редукция числа хромосом в процессе мейоза и процесс дальнейшего слияния гаплоидных половых клеток обеспечивают постоянство числа хромосом (кариотип) в клетках вида из поколения в поколение;
  • 2) мейоз обеспечивает комбинативную, генотипическую изменчивость. В ее основе этого служит процесс кроссинговера в профазе I и случайный характер расхождения хромосом в анафазе I первого мей- отического деления;
  • 3) мейоз состоит из двух последовательных циклов деления: MI (редукционного) и МП (аквационного).

Первое мейотическое деление. Перед началом деления, в интерфазе, предшественники половых клеток проходят фазу S и происходит репликация хромосом.

Профаза 1. Один из самых сложных и важных периодов мейоза. Занимает большую часть времени и разделяется на пять стадий (леп- тотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез).

Лептотена — стадия тонких нитей. Идет спирализация хромосом, хромосома состоит из двух хроматид, на еще тонких нитях хроматид видны утолщения или сгустки хроматина, которые называются — хромомерами.

Зиготена — стадия парных нитей. Гомологичные хромосомы попарно сближаются и прикладываются друг к другу по всей длине, т. е. коньюгируют в области хромомеров. Такую пару гомологичных хромосом называют биваленты. Число бивалентов равно гаплоидному набору хромосом.

Пахитена — стадия толстых нитей. Идет дальнейшая спирализация хромосом. Каждая гомологичная хромосома (бивалент) расщепляется в продольном направлении и видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, т. е. образуется четыре хроматиды (тетрада). В этой стадии происходит кроссинговер, т. е. идет обмен гомологичными участками хроматид. Этот процесс имеет чрезвычайно важное значение, так как приводит к перераспределению генов в хроматидах

(рис. 5.21). Кроссинговер — один из механизмом увеличения генетического разнообразия в потомстве — основе наследственной изменчивости.

Диплотена — стадия двойных нитей. Гомологичные хромосомы начинают отталкиваться, отходят друг от друга, но сохраняют взаимосвязь при помощи мостиков — хиазм, это места где происходит кроссинговер. В каждом соединении хроматид (т. е. хиазме), осуществляется обмен участками хроматид. Хромосомы спирализуются и укорачиваются.

Схема кроссинговера и момента расхождения хромосом

Рис. 5.21. Схема кроссинговера и момента расхождения хромосом

в мейозе:

MI — метафаза I; AI — анафаза I редукционного деления, МП — метафаза И; АП — анафаза II аквационного деления мейоза: 1 — центромерный район хромосом с кинетохорами, 2 — хиазмы!

Диакинез — стадия обособленных двойных нитей. На этой стадии хромосомы полностью уплотнены и интенсивно окрашиваются. Ядер- ная оболочка и ядрышки разрушаются. Центриоли перемещаются к полюсам клетки и образуют нити веретена деления.

Хромосомный набор в профазе I — 2п4с.

Богданов Ю. Ф. Белковые механизмы мейоза // Природа. 2008. № 3.

Метафаза I — спирализация хромосом достигает максимума. Биваленты собираются в середине клетки и выстраиваются вдоль экватора клетки, образуя метафазную пластинку. Центромеры гомологичных хромосом, к которым прикреплены микротрубочки веретена, обращены к разным полюсам клетки. Хромосомный набор метафазы I составляет — 2п4с.

Анафаза I — хромосомы с помощью кинетохорных микротрубочек веретена расходятся к полюсам клетки. Особенность этой фазы состоит в том, что к полюсам расходятся хромосомы, состоящие из двух хро- матид. Хромосомы разных бивалентов расходятся к полюсам клетки независимо друг от друга, что приводит к случайному распределению родительских хромосом. Наряду с кроссинговером это приводит к пере- комбинации генетического материала.

Таким образом, в дочерние клетки попадает одинарный (гаплоидный) набор хромосом, но каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Число хромосом и количество ДНК — 1п2с, но полный хромосомный набор анафазы I составляет — 2п4с.

Телофаза I — формируются дочерние клетки, содержащих гаплоидный набор хромосом. Хроматиды деспирализуются. Вокруг них на каждом полюсе формируется ядерная мембрана. Затем идет цитокинез. Хромосомный набор образовавшихся после первого деления клеток составляет — 1п2с.

В период короткой интерфазы между двумя делениями, клетки не проходят фазу S клеточного цикла, и редупликации (удвоения) хромосом не происходит, так как хромосомы уже удвоены и состоят из сестринских хроматид.

Второе мейотическое деление. Второе деление, состоящее из профазы II, метафазы II, анафазы И, телофазы II осуществляется как обычное митотическое деление.

Профаза II — очень короткая и идет без особых изменений. Образуются нити веретена деления. Хромосомный набор профазы II составляет — 1п2с.

Метафаза II — хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити веретена деления крепятся к центромерам хромосом. Хромосомный набор метафазы II составляет — 1п2с.

Анафаза II — микротрубочки веретена деления разводят хроматиды к разным полюсам клетки. Сестринские хроматиды становятся дочерними хромосомами. Хромосомный набор анафазы II составляет — 2п2с.

Телофаза II — хромосомы деспирализуются и после этого плохо различимы. Образуются ядерные оболочки, ядрышки. Телофаза II завершается цитокинезом. Хромосомный набор после телофазы II составляет — (1п1с)2.

В результате образуются четыре гаплоидных (lnlc) клетки, каждая из которых имеет свой индивидуальный набор генов.

Количество комбинаций хромосом, получившихся, в процессе мей- оза зависит от количества хромосом, характерного для данного вида организмов, носит случайный характер и достигает больших величин. Так у человека из 46 хромосом — 23 от отца, 23 от матери. В гаплоидные клетки попадает по 23 хромосомы — по одной от каждой пары гомологичных отцовских и материнских хромосом. Случайный характер расхождения хромосом в анафазе I дает возможность сформировать теоретически огромное количество комбинаций. Если еще учесть, что в процессе кроссинговера в профазе I происходит обмен участками хро- матид, то получается еще больше возможных вариантов.

Мейоз — основа генотипической, индивидуальной, комбинативной изменчивости, которая является основным материалом для естественного отбора и эволюции организмов.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>