2. Мейоз. Патологии мейоза.

Мейоз – это особый тип дифференцировки, специализации клеток, который приводит к образованию половых клеток. Образованные клетки имеют различный набор аллельных генов – генетически неодинаковы, эти клетки превращаются в гаметы (у животных и человека) или споры (у растений и грибов).

Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная редупликация ДНК.

Биологическое значение мейоза: поддержание постоянство хромосомного набора (после слияния гамет не происходит его удвоения) обеспечение генетического разнообразия (в процессе мейоза трижды происходит перекомбинация генетического материала: за счет кроссинговера (профаза-1), за счет случайного, независимого расхождения гомологичных хромосом (анафаза-1) и за счет случайного расхождения хроматид (анафаза-2).

Мейоз состоит из 2 последовательных делений редукционного и эквационного.

Первое деление (редукционное)

Профаза I состоит из 5 стадий:

1. Лептотена — упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются).

2. Зиготена — происходит конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация.

3. Пахитена — (самая длительная стадия) — в некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами.

4. Диплотена — происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток.

5. Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой.

К концу профазы I центриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки. Генетический материал — 2n4c (n — число хромосом, c — число молекул ДНК).

Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки. Генетический материал — 2n4c.

Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся, и хромосомы расходятся к полюсам. Из-за конъюгации хромосом в зиготене к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе. У каждого полюса генетический материал n2c, во всей клетке 2n4c.

Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

В результате первого редукционного деления мейоза I образуется две клетки с генетическим материалом n2c.

Второе деление (эквационное) мейоза следует после короткого перерыва (интеркинез): S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Профаза II (n2c) — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену.

Метафаза II (n2c) — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II (2n2c)— униваленты делятся, и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II (nc)— хромосомы деспирализуются, и появляется ядерная оболочка.

Основная патология мейоза –случайное нерасхождение хромосом. Синдром Дауна (трисомия 21-ой хромосомы), синдром Патау (трисомия по 13-ой хромосоме), синдром Эдвардса (трисомия по 18 – ой хромосоме), моносомия Х (ХО) – синдром Шерешевского – Тернера, трисомия Х – синдром Клайнфельтера. При транслокации длинного плеча 22-ой хромосомы на 9-ю развивается хронический миелолейкоз. При делекции короткого плеча 5 - й хромосомы – синдром кошачьего крика.