3.5. Мейоз

Современные представления о цитологических основах наследственности сформировались только после выяснения генетического смысла процесса мейотического деления клеток.

Мейоз – это процесс образования гаплоидных клеток, т. е. клеток, имеющих половинный набор хромосом. Его можно рассматривать как второй тип деления клеток. Мейоз также можно рассматривать и как специфичный вариант клеточной дифференцировки. Таким способом образуются половые клетки (гаметы) и споры.

Гамета – это клетка, способная сливаться с другой гаметой с образованием диплоидной клетки (зиготы), дающей новый организм.

Спора – это клетка, способная самостоятельно развиваться в новый организм.

В результате процесса мейоза из одной диплоидной клетки образуется 4 гаплоидных (гаметы или споры). У большинства организмов мейоз протекает принципиально сходно. Он состоит из двух последовательных делений: редукционное деление (мейоз-1) и эквационное деление (мейоз-2). В каждом из них различают 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Таким образом, весь процесс мейоза условно можно разбить на 8 этапов, плавно переходящих один в другой. Если другие пути на специализацию начинаются после М-периода клеточного цикла, то мейоз начинается после S-периода, т. е. после репликации хромосом.

3.5. Мейоз

— AD —

Рис. 3.4. Синапсис гомологичных хромосом с образованием бивалентов в профазе мейоза

Профаза-1. Наиболее сложная, длительная и важная стадия мейоза. Помимо процессов, аналогичных процессам профазы митоза (спирализация хромосом, разрушение ядерной мембраны, исчезновение ядрышка, образование веретена деления), определяющее значение для всего последующего процесса имеет конъюгация гомологичных хромосом – синапсис. Соединенные пары гомологов называются бивалентами (рис. 3.4).

Гомологичные хромосомы связывает особая структура, образованная из белков кариоплазмы – синаптонемный комплекс (СК). В бивалентах гомологичные хромосомы могут обмениваться гомологичными участками. Такой процесс называется кроссинговером. Механизм кроссинговера довольно сложен. Кроссинговер вносит большой вклад в повышение генетического разнообразия, играет важную эволюционную роль и активно изучается на протяжении всей истории генетики. Однако до сих пор он сохраняет свои загадки.

В связи с длительностью и многообразием процессов профазы-1 ее обычно подразделяют на 5 подстадий.

Лептотена – начало спирализации и уплотнения хромосом.

Зиготена – начало (с отдельных участков) и завершение синапсиса гомологичных хромосом. Происходит формирование СК.

Пахитена – укорочение и утолщение бивалентов (стадия толстых нитей).

Диплотена – гомологичные хромосомы бивалентов начинают расходиться (разрушается СК), но они связаны в нескольких зонах контакта – хиазмах. Число хиазм в биваленте может быть различным (обычно 2–3), в длинных хромосомах больше, чем в коротких. Хиазмычасто показывают, что между хроматидами происходит кроссинговер.

Диакинез – хромосомы достигают максимальной спирализации. Исчезают хиазмы, и к концу диакинеза хромосомы остаются связанными только в теломерных участках.

В конце профазы-1 центриоли расходятся к полюсам клетки.

Метафаза-1. Завершается формирование веретена деления. Биваленты концентрируются в экваториальной плоскости клетки.

Анафаза-1. Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных общей центромерой.

Телофаза-1. Обычно очень короткая. У полюсов клетки группируются гаплоидные наборы хромосом, в которых представлен только один из парыгомологов. Восстанавливаются структура ядра и ядерная мембрана. Происходит частичная деспирализация хромосом. В конце телофазы-1 наступает цитокинез и образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.

После телофазы-1 вновь образованные клетки сразу вступают в мейоз-2, который проходит по типу обычного митоза.

Профаза-2. Частично деспирализованные хромосомы хорошо различимы. Начинается процесс обратной спирализации хромосом. Разрушается ядерная мембрана, формируется веретено деления, центриоли начинают расходиться к полюсам клетки.

Метафаза-2. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости. Центромеры прикрепляются к микротрубочкам образованного веретена деления.

Анафаза-2. Происходит разделение центромер, и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки.

Телофаза-2. Формируются новые ядра с гаплоидным набором хромосом. Хромосомы деконденсируются. Наступает цитокинез.

Основное биологическое значение мейоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом на протяжении поколений при половом размножении. Важным следствием мейоза является обеспечение генетического разнообразия гамет в результате рекомбинации хромосом и кроссинговера.

Механизм распределения неядерных генетических структур (митохондрий, хлоропластов) при митозе и мейозе пока неизвестен.

3.5. Мейоз

Похожие книги из библиотеки

Как стать другом своему ребенку. Папа, папочка, папуля

Эта книга написана для всех пап, которые хотят быть лучшими отцами для своих детей. Это под силу каждому мужчине: • стать для своего ребенка надежным и сильным другом, к которому можно обратиться в любой ситуации; • построить доверительные и крепкие отношения с детьми, дружить и весело проводить с ними время; • быть для них опорой в жизни и лучшим примером для подражания. На личном примере автор показывает, что заботиться о своем ребенке, думать о его потребностях, принимать активное участие в его ежедневных делах наравне с мамой – это , , . нормально правильно важно и полезно Папы узнают, как подготовиться к зачатию и осознать себя в роли отца; как поддержать жену во время беременности и родов, преодолеть трудности и напряжение в период младенчества; как взрастить в ребенке уникальную личность, принять его таким, какой он есть, и построить отношения в семье, основанные на уважении и взаимном доверии. Особое внимание автор уделяет организации личного пространства папы: где и как черпать терпение, вдохновение, спокойствие и гармонию. Книга в первую очередь адресована папам – будущим и состоявшимся, а также мамам, бабушкам и дедушкам, психологам и педагогам по работе с детьми.

50 головоломок для тренировки и развития памяти

Вы периодически расстраиваетесь из-за того, что не можете вспомнить имени человека, с которым познакомились буквально вчера? Книга «50 головоломок для тренировки и развития памяти» содержит в себе задачи и упражнения, благодаря которым вы легко освоите самые прогрессивные техники запоминания. Ее автор Чарльз Филлипс – один из лучших специалистов по изучению методик развития мозга и интеллекта, который написал более 30 бестселлеров, переведенных на десятки языков мира.

Сверходаренный – поэтому несчастный :( Как использовать свой потенциал

Вы чувствуете себя слишком ранимым, вас легко обидеть? Вам кажется, что друзья и родные вас не понимают, а может даже считают «странным»? Вам сложно выстроить отношения, и вы часто впадаете в депрессию? У вас масса идей, но вы не можете их реализовать? Работать вам скучно, потому что вы не можете реализовать весь свой потенциал? Вас ждет открытие: вы – сверходаренный человек! В своей книге практикующий психолог, автор бестселлеров, которыми зачитывается Франция, Жанна Сио-Фашен утверждает, что большинство ваших проблем – это результат вашей сверходаренности! Никто никогда не говорил вам об этом, и вы не знаете, как использовать свой высокий потенциал. Вы страдаете, а ведь могли бы добиться невероятного успеха! Эта книга научит вас управлять своей сверходаренностью. Читайте, и вы поймете, как избавиться от боли и страданий и полностью реализовать таланты, которыми наградила вас природа. Книга будет полезна всем сверходаренным людям от 3 до 99 лет! А также их родителям, учителям и друзьям.

Медицинские советы. Для вас и вашего здоровья

Книга известного врача-невролога и мануального терапевта Александра Николаевича Тутова состоит из трех частей. В первой – советы и рекомендации по различным неврологическим заболеваниям, во второй – ответы на актуальные вопросы, в третьей затрагиваются проблемы нашего здравоохранения. А.Н. Тутов является автором методики лечения заболеваний шеи и «Практического массажа». Этими методами на ноги поставлены тысячи больных.