Мейоз, его биологическое значение, патология
Центральным событием гаметогенеза является особая форма клеточного деления — мейоз– тип деления эукариотических клеток, при котором происходит редукция числа хромосом, то есть из диплоидной (2n) клетка становится гаплоидной (n). Характерен только для половых клеток в период их созревания. Является центральным звеном гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. В результате мейоза получаются гаплоидные ядра, при слиянии которых во время оплодотворения восстанавливается диплоидный набор хромосом. В отличие от широко распространенного митоза, сохраняющего в клетках постоянное диплоидное число хромосом, мейоз приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных гамет. При последующем оплодотворении гаметы формируют организм нового поколения с диплоидным кариотипом (nс + nс = 2n2c). В этом заключается важнейшее биологическое значение мейоза, который возник и закрепился в процессе эволюции у всех видов, размножающихся половым путем.
Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений, происходящих в периоде созревания. В каждом мейотическом делении выделяют четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Удвоение ДНК для этих делений осуществляется однократно в периоде роста. Второе деление мейоза следует за первым практически сразу так, что наследственный материал не синтезируется в промежутке между ними.
| Фаза мейоза | Содержание изменений | |
| Первое мейотическое деление (редукционное), приводит к образованию из диплоидных клеток (2n2с) гаплоидных клеток ( формула генетического материала n2с) | ||
| Профаза 1- го мейотического деления | Три основных процесса: 1) конъюгация гомологичных хромосом; 2) образование бивалентов хромосом или тетрад хроматид; 3) кроссинговер | |
| Лептотена | Стадия тонких нитей,наиболее ранняя стадия профазы I мейоза, в которой начинается спирализация хромосом, и они становятся видимыми в микроскоп как длинные и тонкие нити. | |
| Зиготена | Гомологичные хромосомы попарно соединяются друг с другом (конъюгация). Образуются тетрады (бивалент). Их соединяют белки синаптонемального комплекса («замок-молния»), в которых поперечные мостики соединены одним длинным. Проводят в стадии конъюгации 1 неделю. | |
| Пахитена | Стадия толстых нитей. Хромосомы утолщаются, в это время могут «сломаться» одновременно в 2 хроматидах, принадлежащих разным гомологам. При восстановлении разрыва получается так, что ДНК 1-го гомолога оказывается соединенной с ДНК другой гомологичной хромосомы. Происходит обмен участками между отцовскими и материнскими хромосомами – кроссинговер – 1 из 3-х источников генетической изменчивости. | |
| Диплотена | Характеризуется возникновением сил отталкивания между гомологичными хромосомами, которые начинают отдаляться друг от друга в первую очередь в области центромер, но остаются связанными в областях прошедшего кроссинговера — хиазмах. В каждой хиазме осуществляется обмен участками хроматид. Хромосомы спирализуются и укорачиваются. | |
| Диакинез | Завершающая стадия профазы I мейоза, в которой гомологичные хромосомы удерживаются вместе лишь в отдельных точках хиазм. Биваленты приобретают причудливую форму колец, крестов, восьмерок и т.д. Таким образом, несмотря на возникающие между гомологичными хромосомами силы отталкивания, в профазе I не происходит окончательного разрушения бивалентов. Диакинез характеризуется максимальной спирализацией, укорочением и утолщением хромосом. Отталкивание хромосом продолжается, но они остаются соединенными в биваленты своими концами. Ядрышко и ядерная оболочка растворяются. Центриоли расходятся к полюсам. Особенностью мейоза в оогенезе является наличие специальной стадии — диктиотены, отсутствующей в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один овоцит ежемесячно возобновляет мейоз. | |
| Метафаза I | Завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты, таким образом, что от каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов веретена. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом, направляясь к разным полюсам, устанавливают бивалентны в плоскости экватора веретена деления. | |
| Анафаза I | Ослабляются связи между гомологичными хромосомами в бивалентах, и они отходят друг от друга, направляясь к разным полюсам веретена деления. При этом к каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид. | |
| Телофаза I | У полюсов веретена собирается одинарный, гаплоидный набор хромосом, каждая из них содержит удвоенное количество ДНК. | |
| Интерфаза II Эта стадия есть только у животных клеток. Во время интерфазы между первым и вторым делением в S период не происходит редупликация молекул ДНК | ||
| Второе мейотическое деление (эквационное), приводит к образованию клеток, в которых содержание генетического материала в хромосомах будет соответствовать их однонитчатой структуре nс. Это деление протекает, как митоз, только клетки, вступающие в него, несут гаплоидный набор хромосом. В процессе такого деления материнские двунитчатые хромосомы, расщепляясь, образуют дочерние однонитчатые. | ||
| Профаза II | Хромосомы утолщаются и укорачиваются. Ядрышко и ядерная оболочка разрушаются. Образуется веретено деления. | |
| Метафаза II | Хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити ахроматинового веретена отходят к полюсам. Образуется метафазная пластинка. | |
| Анафаза II | Центромеры делятся и тянут за собой к противоположным полюсам отделившиеся друг от друга хроматиды, называемые хромосомами. | |
| Телофаза II | Хромосомы деспирализуются, становятся невидимыми. Нити веретена исчезают. Вокруг ядер формируется ядерная оболочка. Ядра содержат гаплоидный набор хромосом. Происходит деление цитоплазмы и образование клеточной стенки у растений. Из одной исходной клетки образуются четыре гаплоидных клетки. |
Биологическое значение мейоза:образование клеток с редуцированным набором хромосом и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем. Мейоз – основа комбинативной изменчивости, обеспечивая генетическое разнообразие гамет, благодаря процессам кроссинговера, расхождения и комбинаторики мужских и женских хромосом.
Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 1682;