Мейоз – это вид деления половых клеток, при котором из одной диплоидной клетки образуются 4 гаплоидные. В интерфазе, предшествующей мейозу, происходит неполная репликация ДНК (т.о. остаются участки одноцепочечной Z-ДНК) и белков-направляться.
Мейоз включает два деления: 1 – редукционное (уменьшение) и 2 — эквационное (уравнительное).
Редукционное деление начинается с профазы I, которая принципиально отличается от профазы митоза. Профаза I складывается из стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.
Лептотена (узких нитей) — хромосомы складываются из двух хроматид, они слабо спирализованы, их число равняется диплоидному – 2п4с).
Зиготена (стадия конъюгирующих нитей) — гомологичные хромосомы притягиваются друг к другу— конъюгируют, образуя биваленты. Число бивалентов равняется гаплоидному (п4с) (т.е. в каждом биваленте 4 хроматиды). Они соединяются между собой наподобие застежки «молния». Механизм коньюгации: не сильный спирализация (мало лизин-богатых гистонов), наличие Z-ДНК, каковые притягиваются по принципу комплементарности, высокоповторяющиеся последовательности ДНК. Такое объединение хромосом-гомологов осуществляется благодаря свойственной мейозу неповторимой структуре – синаптонемальному комплексу, что снабжает тесный контакт между гомологичными сегментами хроматид.
Пахитена (стадия толстых нитей)—происходит укорочение и утолщение хромосом за счет спирального перекручивания. Бивалент выглядит как тетрада хроматид.
Диплотена — гомологичные хромосомы начинают отталкиваться от области центромеры. Хромосомы как бы раскручиваются. Места перекрестов хромосом именуются хиазмами. В каждой тетраде м.б. от 2 до 5 хиазм. В эту стадию происходит обмен между гомологичными участками несестринских (отцовской и материнской) хроматид – кроссинговер.
Процесс перемещения хиазм от центромеры к финишам хромосом именуется терминализацией хиазм.
Диакинез (стадия расхождения). Контакт между хроматидами сохраняется на одном либо обоих финишах. Исчезают ядерная оболочка и ядрышки.
В метафазе I биваленты находятся по экватору, они прикреплены в области центромер к нитям веретена. Гомологичные хромосомы связаны между собой переместившимися к финишам хромосом хиазмами.
В анафазе I к полюсам двигаются гомологичные хромосомы из каждого бивалента.
Телофаза I — весьма маленькая, в ходе ее идет формирование новых ядер. Хромосомы деконденсируются и деспирализуются. Случилась редукция числа хромосом (в каждом ядре – п2с). В данный редуцированный гаплоидный комплект попадает в обязательном порядке по одной гомологичной хромосоме из каждого бивалента. Происходит свободная комбинация гомологичных хромосом (отцовские+материнские) – число вероятных вариантов – 223./2 – более 4 млн. В этом принципиальное отличие мейоза от митоза. Так заканчивается редукционное деление.
Цитокинез у большинства организмов происходит не сразу после деления ядер, так что в одной клетке лежат два ядра более небольших, чем исходное.
После этого наступает стадия интеркинеза, которая отличается от интерфазы тем, что в ней не происходит репликации ДНК. Интеркинез – это промежуточная стадия между редукционным и эквационным делениями мейоза.
За интеркинезом наступает второе деление мейоза—эквационное. Оно проходит по типу митоза, лишь в него вступает клетка не диплоидным (2п4с), а с гаплоидным (п2с) числом хромосом, складывающихся из двух хроматид (их удвоение случилось еще в интерфазу перед мейозом 1). Эквационное деление складывается из тех же фаз, что и митоз: профаза II, метафаза II , анафаза II (хроматиды расходятся к полюсам), телофаза II (в каждом ядре—гаплоидное число однонитевых хромосом). В клетке происходит цитокинез, из-за которого образуются четыре гаплоидные клетки (nc).
Итак, в мейоз I вступает диплоидная клетка с удвоенным комплектом хромосом. В следствии мейоза I образуются две гаплоидные клетки с удвоенными хромосомами. В следствии мейоза II образуются четыре гаплоидные, генетически разнородные клетки с одинарными хромосомами.
Отличие мейоза от митоза (рис.3.6).
1. Профаза I деления мейоза в отличие от профазы митоза весьма растянута, в ней происходят ответственные процессы, которые связаны с конъюгацией гомологичных хромосом и кроссинговером.
2. Функциональной единицей митоза есть хроматида, а мейоза – целая хромосома.
3. в течении двух делений мейоза имеет место лишь однократное удвоение ДНК.
4. В итоге митоза образуются клетки с диплоидным комплектом хромосом и ДНК, а в следствии мейоза – с гаплоидным комплектом хромосом и ДНК.
Биологическое значение мейоза.
1. Благодаря мейозу во всех живых организмах при половом размножении поддерживается постоянство числа хромосом (кариотипа) в поколениях организмов.
2. – Мейоз — замечательный фактор комбинативной изменчивости:
1) Благодаря кроссинговеру происходит рекомбинация на уровне генов (отцовских и материнских) и образование как следует новых хромосом.
2) В связи с свободным расхождением отцовских и материнских хромосом в анафазе 1 деления происходит рекомбинация на уровне целых хромосом: 1 отцовская, 22 – материнские, либо 2 от и 21 мат и т.д.
Мейоз лежит в базе образования половых клеток при половом размножении многоклеточных организмов.
Мейоз. Фазы мейоза. Урок биологии №57.
