Мейоз-редукционное деление клетки

Мейоз

Мейоз (редукционное деление клетки) — деление, в процессе которого из одной диплоидной (2n) клетки получаются 4 гаплоидные (n) клетки. Мейоз состоит из двух делений: первое редукционное, в котором число хромосом и молекул ДНК уменьшается вдвое, и второе — эквационное, во время которого число хромосом сохраняется, а количество ДНК уменьшается вдвое.

Мейоз

Открыл мейоз у животных в 1882 г. В. Флеммингом

В 1888 году Э. Страсбургер установил редукцию числа хромосом у растений.

.

Перед делением клетка вступает в подготовительную стадию —  интерфазу . В ней выделяют следующие периоды:

G1-период

Происходит рост клетки, синтез (образование) необходимых органоидов и веществ.

S-период

Каждая хроматида (из которых состоят хромосомы) копируется. Число хромосом остается прежним, но каждая из них состоит из двух идентичных сестринских хроматид, соединяющихся в области центромер. Этот процесс называется репликация — процесс удвоения хромосом. Соответственно, количество цепей ДНК также увеличивается вдвое.

G2-период

Продолжается рост клетки и синтез веществ. 

Клетка, которая непосредственно вступает в процесс деления, — диплоидная с удвоенным количеством ДНК —  2n4c

Первое деление мейоза (мейоз I) Профаза I

В ядре начинается спирализация хроматина. Длинные тонкие хроматиновые нити постепенно укорачиваются и при этом утолщаются, и формируются хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Содержание наследственного материала в клетке выражается записью 2n4c.

Гомологичные хромосомы попарно сближаются и соединяются друг с другом сначала в нескольких участках, а затем по всей своей длине. Этот процесс называется конъюгацией гомологичных хромосом, а образовавшиеся хромосомные пары — бивалентами. В ходе конъюгации хромосомы тесно соприкасаются. В некоторых точках соприкосновения, называемых хиазмами, вследствие разрыва и последующего воссоединения молекул ДНК, между хроматидами гомологичных хромосом может происходить обмен соответствующими участками — кроссингóвер. Далее гомологичные хромосомы в составе каждого бивалента начинают отталкиваться друг от друга и в результате остаются связанными только в областях хиазм.

Одновременно с этим в клетке начинается образование веретена деления. К концу профазы I исчезают ядрышки и распадается ядерная оболочка

Профаза I

• Лептонема – хромосомы спирализуются, становятся хорошо заметными. Каждая состоит из двух сестринских хроматид.
• Зигонема – происходит коньюгация – сближение гомологичных хромосом. Пары коньюгированных гомологичных хромомсом образуют биваленты – двойные хромосомы. Биваленты – это тетрады, состоящие из 4 хроматид.
• Пахинема – самая длительная часть, так как происходит кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом. Происходит генетическая рекомбинация.

4. Диплонема – гомологичные хромосомы «отталкиваются» друг от друга. Коньюгация закончена, но хромосомы еще связаны в точках кроссинговера. Такое состояние может быть довольно долго.

5. Диакинез – гомологичные хромосомы продолжают отталкиваться друг от друга, образуя особые формы – хиазы.

Профаза занимает 90% всего времени мейоза.

Первое деление мейоза (мейоз I)

Метафаза I

Завершается формирование веретена деления. Биваленты перемещаются к экватору и выстраиваются в ряд, образуя метафазную пластинку. К центромере, к каждой двухроматидной хромосоме, прикрепляется одна нить веретена деления.

Каждый бивалент ориентирован таким образом, что центромеры гомологичных хромосом находятся по разные стороны от экваториальной плоскости клетки, на одинаковом расстоянии от нее. При этом нити веретена деления, идущие от противоположных полюсов клетки, прикреплены к центромерам разных гомологичных хромосом.

Первое деление мейоза (мейоз I) Анафаза I

Каждый бивалент распадается на две хромосомы, причем их центромеры. Нити веретена деления растягивают к противоположным полюсам гомологичные хромосомы. Следовательно, диплоидный набор 2n4c разделяется на два гаплоидных набора, которые впоследствии попадут в разные дочерние клетки.

Каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые в результате кроссинговера уже не идентичны друг другу. Таким образом, в конце анафазы I набор хромосом и хроматид у каждого полюса делящейся клетки составляет 1n2c

Первое деление мейоза (мейоз I) Телофаза I

Веретено деления разрушается. Происходит деспирализация хромосом и формирование двух ядер. Далее клетка разделяется на две дочерние. Они имеют гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома состоит из двух хроматид (1n2c)

Первое деление мейоза завершается цитокинезом — делится всё остальное

содержимое клетки. В цитоплазме образуется перетяжка, и возникают две клетки с гаплоидным набором хромосом.

Иногда телофаза завершается только формированием двух гаплоидных ядер — кариокинезом.

Между первым и вторым делениями мейоза происходит интеркинез. Он занимает очень короткий период (у животных), но может и вообще отсутствовать (у растений). В отличие от интерфазы в интеркинезе репликации ДНК не происходит, поэтому число хромосом и количество ДНК в клетках или ядрах остаются неизменными. Обе клетки или ядра после интеркинеза приступают ко второму делению мейоза.

Дальше процессы деления будут проходить в двух образовавшихся клетках параллельно.

Второе деление мейоза (мейоз II) Профаза II

Постепенно разрушаются ядерная оболочка и ядрышко.

После распада ядерной оболочки отдельные хромосомы беспорядочно располагаются в гиалоплазме

Хромосомы спирализуются, то есть утолщаются и становятся хорошо различимы.

Центриоли расходятся по полюсам клетки.

Формируется веретено деления.

Второе деление мейоза (мейоз II) Метафаза II

Завершается формирование веретена деления. Хромосомы, достигшие максимальной спирализации, выстраиваются в центральной части клетки, формируя метафазную пластинку. Нити веретена деления связывают центромеру каждой хромосомы с двумя противоположными полюсами

Второе деление мейоза (мейоз II) Анафаза II

Происходит разделение центромер. Сестринские хроматиды растягиваются к разным полюсам клетки

Хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c, в клетке — 2n2c.

Второе деление мейоза (мейоз II) Телофаза II

Вокруг каждого набора хромосом образуется ядро.

Каждое ядро ​​состоит из гаплоидного набора хромосом.

Нити веретена деления исчезают.

Происходит цитокинез.

В итоге из одной диплоидной клетки образовались 4 клетки с гаплоидным (одинарным) набором хромосом.

Биологическое значение мейоза

Мейоз дает возможность  образовывать гаметы  у животных и  споры  у большинства растений и грибов.

Результатом мейоза является  уменьшение количества хромосом вдвое . Благодаря этому, сохраняется постоянство числа хромосом в поколениях. 

Во время мейоза происходит перетасовка генов —  кроссинговер . Данная перетасовка — основа комбинативной изменчивости и разнообразия живого мира.