Деление половых клеток. Мейоз

Половое размножение животных, растений и грибов связано с формированием специализированных половых клеток, имеющих гаплоидный (n) набор хромосом. Мейоз – особый тип деления клеток, в результате которого образуются половые клетки и число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое. Процесс мейоза состоит из двух последовательных клеточных делений: мейоза I (первое деление – редукционное) – образуются клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом, и мейоза II (второе деление – эквационное) – заканчивается образованием половых клеток. Удвоение ДНК и хромосом происходит только перед мейозом I.

Фазы мейоза

Профаза редукционного деления очень сложная и состоит из нескольких этапов, дополняющих друг друга.

Стадия тонких нитей (лептотена) – происходит удвоение хромосом, и каждая из них состоит из двух нитей.

Стадия спаренных нитей (зиготена) – гомологичные хромосомы, притягиваясь друг другу, сближаются или конъюгируют (соединяются), затем выпрямляются и становятся толще и короче. Образуются биваленты, состоящие из 4-х хроматид.

Стадия отделения нитей друг от друга (диплотена) – спаренные хромосомы разъединяются. Гомологичные хромосомы, отделяясь друг от друга, приобретают форму Х и называются хиазмами. Во время скрещивания хромосомы обмениваются участками генов – это называется кроссинговером. Обмен участками генов ведет к изменению наследственности. Одновременно, как и при митозе, распадется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена. Отличие профазы I мейоза от профазы митоза состоит в конъюгации гомологичных хромосом и взаимном обмене участками в процессе перекреста хромосом. Характерный признак метафазы I – расположение в экваториальной плоскости клетки гомологичных хромосом, лежащих парами. Вслед за этим наступает анафаза I, во время которой целые гомологичные хромосомы, каждая состоящая из двух хроматид, отходят к противоположным полюсам клетки. Очень важно подчеркнуть одну особенность расхождения хромосом на этой стадии мейоза: гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом, независимо от хромосом других пар. У каждого полюса оказывается вдвое меньше хромосом, чем было в клетке при начале деления. Затем наступает телофаза I, во время которой образуются две клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом. Интерфаза короткая, так как синтеза ДНК не происходит. Далее следует второе мейотическое деление (мейоз II). Оно отличается от митоза только тем, что количество хромосом в метафазе II вдвое меньше, чем количество хромосом в метафазе митоза у того же организма. Поскольку каждая хромосома состоит из двух хроматид, то в метафазе II центромеры хромосом делятся, и к полюсам расходятся хроматиды, которые становятся дочерними хромосомами. Только теперь наступает настоящая интерфаза. Из каждой исходной клетки возникают четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Биологическое значение мейоза:

1. В ходе конъюгации и перекреста идет комбинирование генов. Родительские хромосомы, обмениваясь участками генов, образуют новые комбинации.
2. В результате комбинирования хромосом изменяется наследственная изменчивость и формируются новые формы (виды).

Биологическое значение мейоза состоит в образовании гамет с гаплоидным набором хромосом.