Мейоз

Все ли клетки делятся путем митоза?
Почему в гаметах содержится гаплоидный набор хромосом?

Редукционное деление. В ядрах соматических клеток и незрелых половых клеток все хромосомы парные, набор хромосом – диплоидный (2n). На этапе созревания половых клеток происходит деление, при котором число хромосом уменьшается вдвое и набор хромосом становится гаплоидным (n). Такое деление называется редукционным – мейозом.

Другими словами, мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) – способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в 2 раза.

Мейоз состоит из двух последовательных делений, называемых соответственно первым и вторым делениями. Мейоз включает те же самые фазы, что и митоз (рис. 19).

Схема мейоза
Рис. 19. Схема мейоза

Перед мейозом количество хромосомного материала удваивается благодаря репликации ДНК, вследствие чего каждая хромосома становится двухроматидной.

В профазе первого деления (она самая продолжительная по времени и сложная по протекающим в ней процессам) помимо процессов, характерных для профазы митоза, происходит конъюгация – попарное временное сближение двухроматидных гомологичных хромосом.

Вследствие конъюгации гомологичных хромосом может осуществиться кроссинговер – обмен идентичными участками. После этого спирализация хромосом достигает наибольшей степени, хромосомы становятся максимально укороченными и утолщенными. Они перемещаются в область экватора клетки. Наступает метафаза первого деления.

В метафазе первого деления нити веретена деления присоединяются к центромерам хромосом, и двухроматидные хромосомы располагаются в плоскости экватора клетки не по одной, как в митозе, а гомологичными парами (см. рис. 19).

В анафазе первого деления к полюсам клетки отходят двухроматидные хромосомы, т. е. в дочернюю клетку попадает только одна из каждой пары гомологичных хромосом.
После телофазы первого деления дочерние клетки уже имеют различную генетическую информацию.

Таким образом, во время первого мейотического деления происходит расхождение гомологичных хромосом. В каждой дочерней клетке уже содержится гаплоидное число хромосом, но содержание ДНК еще равно диплоидному количеству (так как каждая хромосома двухроматидная).

Вслед за короткой интерфазой (а иногда и без нее), во время которой репликации ДНК не происходит, клетки вступают во второе мейотическое деление.

После короткой профазы второго деления двухроматидные хромосомы в метафазе второго деления располагаются в плоскости экватора и к ним прикрепляются нити веретена. Этим мейотическое деление похоже на митотическое.

В анафазе второго деления к противоположным полюсам расходятся однохроматидные хромосомы, которые теперь становятся самостоятельными хромосомами.
По окончании телофазы второго деления образуются четыре гаплоидные клетки, которые отличаются друг от друга генетической информацией.

В результате двух последовательных делений мейоза из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. В этих клетках количество ДНК вдвое меньше, чем в соматических клетках.

Биологическое значение мейоза. Мейоз происходит при образовании половых клеток у животных и спор у большинства растений. Этот особый вид деления клеток обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом в каждом новом поколении организмов при их половом размножении. Если бы не было редукции (уменьшения) числа хромосом при образовании половых клеток, то из поколения в поколение возрастало бы число хромосом и был бы утрачен один из важнейших признаков каждого вида – постоянство числа хромосом.

Благодаря кроссинговеру, случайному расхождению гомологичных хромосом в анафазе первого деления и дочерних хроматид в анафазе второго деления создаются возможности для возникновения в гаметах новых комбинаций генов. В этом состоит одна из причин наследственной изменчивости организмов. Именно поэтому половое размножение приводит к высокой изменчивости, появлению организмов с новыми наследственными свойствами в результате перекомбинации различных генов обоих родителей.

Вопросы и задания

  1. Что такое мейоз? Почему мейоз называют редукционным делением?
  2. Какое биологическое значение имеет мейоз?
  3. Сравните процессы митоза и мейоза В чем состоят их различия?
  4. Сравните биологическое значение митоза и мейоза. Сделайте выводы.