30. Гаметогенез и мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика. Биологическое значение мейоза. Сходства и отличия мейоза и митоза.

Гаметогенез — это процесс образования половых клеток.

Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.

Гаметогенез — это последовательный процесс, который складывается из нескольких стадий — размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.

Стадии гаметогенеза

Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и овогониями соответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2c. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает.

Если в одинарном гаплоидном наборе количество хромосом обозначить как n, а количество ДНК — как c, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2n2c.

Стадия роста. Kлетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода — репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c.

Стадия созревания. Происходят два последовательных деления — редукционное (мейоз I) и эквационное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. После первого деления (мейоза I) образуются сперматоциты и овоциты II порядка (с генетической формулой n2c), после второго деления (мейоза II) — сперматиды и зрелые яйцеклетки (с формулой nc) с тремя редукционными тельцами, которые погибают и в процессе размножения не участвуют.

Таким образом, в результате стадии созревания один сперматоцит I порядка (с формулой 2n4c) дает четыре сперматиды (с формулой nc), а один овоцит I порядка (с формулой 2n4c) образует одну зрелую яйцеклетку (с формулой nc) и три редукционных тельца.

Стадия формирования, или спермиогенеза (только при сперматогенезе). В результате этого процесса каждая незрелая сперматида превращается в зрелый сперматозоид (с формулой nc), приобретая все структуры, ему свойственные. Ядро сперматиды уплотняется, происходит сверхспирализация хромосом.

Мейоз – деление соматических клеток половых желез, которое приводит к образованию гамет.

Мейоз состоит из двух делений – мейоз 1 и мейоз 2. Каждое деление имеет 4 фазы.

Мейоз 1.

Профаза 1 (имеет 5 стадий):

Лептотена – хроматин спирализуется, образуются хроматиновые нити. 2n4c

Зиготена – конъюгация хроматиновых нитей (хромосом), которые соединяются по всей длине. 2n4c

Пахитена – дальнейшая спирализация и особенно тесный контакт между хроматидами. Кроссинговер. 2n4c

Диплотена – гомологичные хромосомы частично деспирализуются и несколько отходят друг от друга. 2n4c

Диакинез – ядерная оболочка и ядрышко исчезают, образуется веретено деления. 2n4c

Метафаза 1: гомологичные хромосомы располагаются в плоскости экватора. 2n4c

Анафаза 1: гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки. 2n4c

Телофаза 1: образуется первое редукционное тельце. 1n2c

После мейоза 1 наступает интеркинез – промежуток между двумя делениями.

Профаза 2: ядерная мембрана исчезает, образуется веретено деления, хромосомы спирализуются и утолщаются.

Метафаза 2: хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. Нити веретена деления соединены с центромерами. 1n2c

Анафаза 2: к полюсам клетки расходятся дочерние хроматиды. 2n2c

Телофаза 2: отделяется второе редукционное тельце, которое погибает. Гаплоидные наборы хромосом яйцеклетки и оплодотворяющего её сперматозоида объединяются в диплоидном наборе хромосом зиготы. 1n1c

Биологическое значение мейоза:

Это механизм образования гамет

Поддерживает постоянство числа хромосом при половом размножении

Обеспечивает комбинативную изменчивость в результате кроссинговера

Сходства и отличия митоза и мейоза:

Сходства: 1) одинаковые фазы деления; 2) перед митозом и мейозом происходит самоудвоение молекул ДНК в хромосомах и спирализация хромосом

Различия:

После митоза получается 2 клетки, а после мейоза – 4.

После митоза получаются соматические клетки (клетки тела), а после мейоза – половые клетки.

После митоза получаются одинаковые клетки (копии), а после мейоза – разные.

После митоза количество хромосом в дочерних клетках остается таким же, как было в материнской, а после мейоза уменьшается в 2 раза.

В митозе 1 деление, а в мейозе – 2 (из-за этого получается 4 клетки)

В профазе первого деления мейоза происходит конъюгация (тесное сближение гомологичных хромосом) и кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом), это приводит к рекомбинации