Мейоз и его биологическое значение

Мейоз – особый способ деления клеток, в результате которого уменьшается число хромосом вдвое, и клетки переходят из диплоидного состояния в гаплоидное.

Мейоз состоит из двух последовательных делений: первого и второго, причем удвоение ДНК происходит только в синтетический период интерфазы перед первым делением. Основные события, происходящие в интерфазе, те же, что происходят в интерфазе митоза. В мейоз так же, как и в митоз, вступают клетки с хромосомами, состоящими из двух хроматид (2n4с). В каждом делении мейоза клетки проходят такие же фазы, что и при митозе: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

Мейоз1

Профаза 1 2n4с. Метафаза 1 2n4с. Анафаза 1 2n4с. Телофаза 1 n2с.

Профаза 2 n2с. Метафаза 2 n2с. Анафаза 2 2n2с. Телофаза 2 nс.

Мейоз 2

Рис. 7. Схема мейоза

В профазе 1 мейоза происходит спирализация хромосом; гомологичные хромосомы попарно соединяются, образуя биваленты (структуры, состоящие из двух хромосом, четырех хроматид). Тесное соединение двух гомологичных хромосом по всей длине называется конъюгацией; образуются перекресты конъюгирующих хромосом, что приводит к обмену участками между ними, это явление называется кроссинговер. Исчезает ядрышко; растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам клетки, формируется веретено деления (2n4с).

В метафазе 1 мейоза хромосомы максимально спирализованы и располагаются попарно (бивалентами) в плоскости экватора (2n4с).

В анафазе 1 мейоза биваленты делятся надвое и за счет сокращения нитей веретена деления к полюсам клетки отходят целые хромосомы, состоящие из двух хроматид. Содержание генетического материала в клетке – 2n4с (по n2с у каждого полюса).

В телофазе 1 мейоза при формировании ядер и делении цитоплазмы в каждую дочернюю клетку попадает только по одной из каждой пары гомологичных хромосом. Хромосомы полностью не деспирализуются. Содержание генетического материала в каждой образовавшейся клетке – n2с (содержание хромосом уже гаплоидное, но каждая из них содержит двойное количество ДНК, т.е. хромосомы двухроматидные).

После первого деления интерфаза очень короткая (в ней не происходит синтез ДНК), и быстро наступает второе деление. Второе мейотическое деление протекает по типу митоза. В профазе 2 мейоза растворяется ядерная оболочка, и спирализованные хромосомы оказываются в цитоплазме; формируется веретено деления (n2с). В метафазе 2 хромосомы располагаются в плоскости экватора; каждая хромосома состоит из двух хроматид (n2с). В анафазе 2 хромосомы делятся в области центромеры на две хроматиды, которые расходятся к полюсам (2n2с) (по nс у каждого полюса). В телофазе 2 образуются 4 гаплоидные клетки, содержание генетического материала в каждой образовавшейся клетке – nс (гаплоидный набор хромосом, каждая из них состоит из одной хроматиды).

Биологическое значение мейоза

1. Мейоз обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом во всех поколениях организмов, размножающихся половым путем.

2. Мейоз обеспечивает комбинативную изменчивость организмов:

а) в метафазе 1 образуется большое число различных новых комбинаций негомологичных хромосом; б) в профазе 1 происходит кроссинговер, который также приводит перекомбинация генетического материала.