Биологическое значение мейоза
Мейоз – это механизм, с помощью которого поддерживается постоянство числа хромосом (кариотип) у животных при половом размножении от одного организма к другому. Значение мейоза состоит также в том, что в анафазе Iделения мейоза каждая пара хромосом ведет себя независимо от другой пары, в результате чего образуется большое число различных новых комбинаций негомологичных хромосом, т.е. происходит рекомбинация генов на уровне целых хромосом. Благодаря такому механизму достигается большое число новых сочетаний наследственной информации. Оно может быть выражено формулой 2n, гдеn– число хромосом в гаплоидном наборе. Например, у дрозофилы n = 4 и количество типов гамет, обеспечиваемое комбинацией родительских хромосом в них, равно 24 = 16. У человекаn= 23, и разнообразие гамет, обусловленное этим механизмом, соответствует 223, или 8 388 608.
Далее в процессе кроссинговера происходит рекомбинация генетического материала, что создает мощный дополнительный резерв наследственной изменчивости.
Мейоз
Мейоз лежит в основе образования половых клеток при половом размножении многоклеточных организмов. Развитие гамет происходит в половых железах – гонадах. Формирование мужских половых клеток (сперматозоидов) происходит в семенниках и называется сперматогенезом. Процесс образования женских половых клеток (яйцеклеток) происходит в яичниках и называется овогенезом.
Сперматогенез
Сперматогенез происходит в мужских половых железах – семенниках (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Схема сперматогенеза.
Семенник состоит из многочисленных канальцев. На поперечном разрезе через каналец видно, что его стенка состоит из нескольких слоев клеток, которые представляют собой последовательные стадии развития сперматозоида. Наружный слой – сперматогонии. Сперматогонии развиваются их первичных половых клеток, мигрирующих в семенники на ранних стадиях эмбрионального развития.
Когда животное достигает периода половой зрелости сперматогонии начинают быстро делиться путем митоза. Это периодразмножения (I)сперматогониев, который продолжается на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Часть сперматогониев перемещается в следующую зону – зону роста, расположенную ближе к просвету семенного канальца.
В период роста (II) происходит увеличение объема цитоплазмы и клеточных размеров. Важным событием этого периода является репликация ДНК. Хромосомы приобретают двунитчатую структуру (набор хромосом 2n4c) – сперматоцитыIпорядка.
Следующий период – период созревания (III).Основным событием этого периода является мейоз, включающих два последовательных деления (редукционное и эквационное). В результате редукционного деления образуются сперматоцитыIIпорядка (наборn2c), затем – сперматиды (хромосомный наборnc). Сперматиды – клетки с гаплоидным набором хромосом.
Процесс сперматогенеза завершается периодом формирования (IV).Сперматиды перемещаются ближе к просвету семенного канальца, меняется их форма, формируются зрелые сперматозоиды – клетки, способные к передвижению, которые выходят в просвет канальца.
Т.о. сперматогенез включает 4 периода: размножение, рост, созревание и формирование. Из одного сперматогония образуется 4 зрелых сперматозоида.
Морфология сперматозоидов. Сперматозоиды – очень маленькие клетки, обладающие способностью к передвижению. Сперматозоид имеет головку, шейку и хвост. На переднем конце головки расположена акросома, состоящего из видоизмененного комплекса Гольджи. В ней содержится фермент для растворения оболочка яйца. Основную массу головки занимает ядро. В шейке находятся центриоль и много митохондрий. От шейки отрастает хвост, представляющий собой жгутик – специализированный органоид для передвижения.