Мейоз

Деление половых клеток при их созревании отличается от митоза и носит название мейоза.

Видовое постоянство числа хромосом в клетках поддерживается благодаря митозу, которому предшествует синтез ДНК и образование двух хроматид в каждой хромосоме. Как же поддерживается постоянство числа хромосом при половом размножении, ведь все соматические клетки содержат диплоидное, а созревшие половые клетки имеют только половинное, т. е. гаплоидное, число хромосом, следовательно, и половинное количество ДНК?

Уменьшение числа хромосом вдвое происходит в процессе созревания половых клеток. Оба деления, которые происходят в зоне созревания, представляют собой два деления мейоза. Оба деления мейоза включают те же фазы, что и митоз: профазу, метафазу, анафазу, телофазу. Перед первым делением мейоза в половых клетках, находящихся в зоне созревания, происходит синтез ДНК, а значит, и удвоение хромосом, т. е. образование двух хроматид.

В профазе первого деления мейоза происходит спирализация хромосом. В конце профазы, когда спирализация заканчивается, хромосомы приобретают характерные для них форму и размеры. Хромосомы каждой пары, т. е. гомологичные, соединяются друг с другом по всей длине и скручиваются. Этот процесс сцепления гомологичных хромосом носит название конъюгации.

Схема поведения хромосом в процессе мейоза
Схема поведения хромосом в процессе мейоза (созревание половых клеток)
Для сравнения рядом приведена схема поведения хромосом при митозе (справа). Гомологичные хромосомы одинакового размера и формы. Различными цветами обозначены материнские и отцовские хромосомы. После удвоения одна из хромосом обозначена сплошной линией, другая - прерывистой.

Во время конъюгации между некоторыми гомологичными хромосомами происходит обмен участками – генами, что означает и обмен наследственной информацией. После конъюгации гомологичные хромосомы отделяются друг от друга.

Когда хромосомы полностью разъединяются образуется веретено деления, наступает метафаза мейоза и хромосомы располагаются в плоскости экватора. Затем наступает анафаза мейоза, и к полюсам клетки отходят не половинки каждой хромосомы, включающие одну хроматиду, как при митозе, а целые хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид. Следовательно, в дочернюю клетку попадает только одна из каждой пары гомологичных хромосом.

Вслед за первым делением наступает второе деление мейоза, причем этому делению не предшествует синтез ДНК. Ведь еще при первом делении мейоза к полюсам дочерних клеток разошлись целые хромосомы, каждая из которых имеет по две хроматиды. После короткой профазы хромосомы, состоящие из двух хроматид, в метафазе второго деления располагаются в плоскости экватора и прикрепляются к нитям веретена. В анафазе к противоположным полюсам клетки расходятся хроматиды и в каждой дочерней клетке оказывается по одной дочерней хромосоме. Таким образом, в сперматозоидах и яйцеклетках число хромосом уменьшается вдвое, как это видно на рисунке, где показана клетка с диплоидным набором хромосом, равным 4, а в образовавшихся после второго деления созревания сперматозоидах имеется только по 2 хромосомы, составляющие гаплоидный набор.

Биологическая сущность мейоза у животных, а также и у растений состоит в уменьшении числа хромосом вдвое и образовании гаплоидных гамет. Для сравнения на рисунке дана схема митоза, на которой отчетливо видно, что число хромосом при делении клетки не меняется и обе дочерние клетки получают то же число хромосом, которое имела материнская клетка.