Динамика хромосом в мейозе

Мейоз ("meiosis" - уменьшение) является сложным процессом из двух последовательных делений, завершающихся уменьшением числа хромосом в два раза. Из каждой клетки с 46 хромосомами (диплоидный набор) образуются 4 гаметы с 23 хромосомами (гаплоидный набор). Гаметы отличаются чрезвычайным генетическим разнообразием вследствие внутрихромосомной и межхромосомной рекомбинации.

Мейозу предшествует интерфаза, во время которой имеет место репликация ДНК. Между двумя мейотическими делениями есть очень непродолжительная фаза - интеркинез - в ходе которой ДНК не реплицируется.

Первое мейотическое деление - редукционное, обеспечивает уменьшение числа хромосом в два раза. В результате этого деления из гаметоцитов 1-го порядка с 46 двухроматидными хромосомами образуются гаметоциты II-го порядка с 23 двухроматидными хромосомами.

Сокращение числа хромосом в два раза обеспечивается следующими механизмами:

- конъюгация гомологичных хромосом с образованием 23 бивалентов (тетрад) в профазе I;

- расположение бивалентов в экваториальной плоскости в метафазе I;

- расщепление гомологичных хромосом и миграция их к противоположным полюсам, по одной к каждому из них;

Рис. Особенности расщепления хромосом в мейозе овогенеза и сперматогенеза

- цитокинез обеспечивает разделение цитоплазматической массы с образованием двух клеток с гаплоидным набором двухроматидных хромосом (1n=2с) - гаметоцитов II-го порядка.

Одновременно с процессами, обеспечивающими распределение хромосом в ходе редукционного деления, происходит рекомбинация генетического материала:

- внутрихромосомная рекомбинация — в результате кроссинговера, или обмена участками (генами) между материнской и отцовской гомологичными хромосомами, в профазе I, благодаря конъюгации и образованию бивалентов;

- межхромосомная рекомбинация - результат независимого сочетания негомологичных отцовских и материнских хромосом в ходе их распределения к полюсам клетки в анафазе I,благодаря случайному расположению бивалентов в экваториальной плоскости.

Конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер

Второе мейотическое деление - эквационное, обеспечивает точное и равное распределение генетического материала в дочерние клетки - гаметы. Образование гаплоидных гамет (1n=1с) из гаметоцитов II-го порядка (1 n=2с) обеспечивается следующими процессами:

- созревание кинетохоров - с обеих сторон центромеры;

- расположение в экваториальной плоскости отдельных хромосом;

- продольное расщепление центромеры и разделение сестринских хроматид;

- одновременная и синхронная миграция хроматид (однохроматидных хромосом) к противоположным полюсам;

- разделение цитоплазмы с образованием двух гаплоидных гамет из каждого гаметоцита II-го порядка, а всего 4-х клеток в результате мейоза.

Биологическая роль мейоза

- обеспечивает воспроизводство организмов и передачу родительских признаков и, тем самым, - связь между родителями и детьми;

- увеличивает генетическое разнообразие в популяции человека путем внутрихромосомной (в профазе I) и межхромосомной (в анафазе I) рекомбинации;

- является материальной основой основных законов наследственности (закон независимого наследования, закона сцепленного наследования).