Процесс мейоза

Генетическое разнообразие

Механизмы, приводящие к генетической разнообразия гамет. Организмы, которые размножаются половым путем, образующие половые клетки, или гаметы. Этому предшествует особый способ деления клеточного ядра их предшественников - мейоз (греч. ??????? - уменьшение). С помощью мейоза образуются и созревают половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки. Мейотическое разделение впервые описано в 1888 г. Он лежит в основе редукции числа хромосом (уменьшено вдвое): 2п -> п. Из диплоидных клеток образуются гаплоидные.

Если бы половые клетки содержали диплоидный набор хромосом, то их число удваивалось бы в каждом поколении. Поскольку каждый вид из поколения в поколение сохраняет устойчивую количество хромосом, то очевидна необходимость существования определенных механизмов, в результате которых число хромосом уменьшалось бы вдвое. Это и обеспечивается редукционным делением, или мейозом. Поскольку при оплодотворении объединяются Маринский и родительский наборы хромосом, уменьшение их числа вдвое при образовании гамет - биологически необходимый процесс. У животных мейоз проходит при образовании гамет, а у цветковых растений - ранее: при образовании пыльцевых зерен и зародышевых мешков. В мейоз вступают незрелые половые клетки, достигшие определенного дифференцировки.

Мейоз состоит из двух быстрых во времени последовательных делений клеток: первого и второго, причем удвоение ДНК происходит только перед первым делением. Один из них называется редукционным, или первым мейотического деления, при котором число хромосом уменьшается в два раза, второй - эквационный (равный), или второй редукционный деление, которое напоминает митотическое деление.

В мейоз, как и в митоз, вступают клетки с хромосомами, состоящие из двух сестринских хроматид. После первого раздела быстро наступает второй раздел, без подготовки и без синтеза ДНК. Второй мейотическое разделение происходит по типу митоза, только с той разницей, что на всех фазах будет вдвое меньшее число хромосом. В каждом делении созревания различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Фазы первого раздела обозначают римской цифрой I (профаза И метафаза И и т.д.), а фазы второго раздела цифрой II (профаза II, метафаза II и др.).

Деление клеток 

Профаза И. В отличие от митоза, где каждая отдельная хромосома ведет себя независимо от других и не влияет на их поведение, в профазе И мейоза гомологичные хромосомы объединяются, формируют парные образование. Это длительная и сложная фаза, она характеризуется определенными последовательными стадиями зависимости от состояния хромосом. Лептонема, или стадия тонких нитей. Хромосомы заметны в виде тонких нитей, количество их диплоидная. Зигонема - гомологичные хромосомы сближаются

попарно, образуют биваленты. Число их вдвое меньше, чем исходная количество хромосом. Взаимное притяжение хромосом получило название конюгация или синапсис. Конъюгация происходит очень точно, хромосомы соединяются концами или по всей длине. Причем сближаются каждый хромомер и каждая участок одной гомологической нити с соответствующим хромомером и участком другой гомологической нити.

Пахинема, или стадия толстых нитей. Процесс конъюгации гомологичных хромосом полностью завершается. Они настолько сближены, что их легко можно принять за одну. Каждая хромосома в бивалентов удвоена и состоит из двух сестринских хроматид. Биваленты иногда называют mempa-дамы. На стадии пахинемы происходит кросинговер - обмен идентичными участками между гомологическими хромосомами.

Диплонема, или стадия двойных нитей. Хромосомы, образовавшие биваленты, начинают постепенно отталкиваться друг от друга, оставаясь соединенными между собой в отдельных участках (хиазма). Каждая хромосома состоит из двух хроматид, а каждый бивалентов образует тетраду. Переплетена друг вокруг одной хромосомы (биваленты) постепенно разучиваются и уменьшается число хиазм.

Диакинез - заключительная стадия профазы I. В диакинези биваленты резко укороченные, утолщенные дочерние хроматиды каждой хромосомы мало заметны. Хиазмы постепенно смещаются на конце хромосом. Заканчивается профаза и разрушением ядерной оболочки формированием ахроматинового веретена. Метафаза И. Число бивалентов вдвое меньше диплоидного набора хромосом. Биваленты значительно короче, чем хромосомы в метафазе соматического митоза, и размещаются в экваториальной плоскости. Центромеры хромосом соединяются с нитями фигуры веретена. В эту фазу мейоза можно подсчитать количество хромосом.

Схема мейоза 

Анафаза И. К противоположным полюсам веретена расходятся гомологичные хромосомы. Каждая из них состоит из двух дочерних хроматид, соединенных своими центромерами. В этом заключается существенное различие от анафазы митоза.

Телофаза И. Начинается, когда анафазни хромосомы достигли полюсов клетки, на каждом из них находится гаплоидные число хромосом. Характеризуется появлением ядерной мембраны и восстановлением структур ядра. Образуются две дочерние клетки.

Интерфаза между I и II разделением мейоза бывает очень короткой. В отличие от обычной интерфазы здесь отсутствует репродукция хромосом. Мейоз II происходит по типу обычного митоза.

Профаза II. Эта стадия непродолжительна, хромосомы хорошо заметны.

Метафаза II. Четко определена двойная структура хромосом и значительная степень их спирализации.

Анафаза II. Возникает расхождение удвоенных центромер, вследствие чего дочерние хроматиды движутся к разным полюсам.

Телофаза II. Завершается образованием четырех клеток с гаплоидным набором хромосом. Для облегчения восприятия поведения хромосом при мейозе и митозе приведена сравнительная характеристика

их фаз. Механизмы, приводящие к генетической разнообразия гамет. В процессе мейоза создаются возможности возникновения в гаметах новых генных комбинаций. Механизмы, обеспечивающие генетическую изменчивость:

1. Уменьшение числа хромосом от диплоидного до гаплоидного сопровождается различием аллелей так, что каждая гамета имеет только один аллель в локусе. Реципрокного обмена генами между хроматы- дамы гомологичных хромосом может происходить в профазе И мейоза. Таким образом образуются новые группы сцепления, и соответственно генетические рекомбинации аллелей.

2. Биваленты в экваториальной плоскости веретена деления в метафазе I и хромосомы в метафазе II располагаются произвольно и случайно. Последующее их разделение (Сегрегация) в анафазе I и II соответственно создает новые комбинации аллелей в гаметах. Такой независимый распределение приводит к большому количеству различных хромосомных комбинаций, к случайному распределению материнских и отцовских хромосом между дочерними ядрами.

3. Образование хиазм между гомологичными хромосомами в профазе I и следующий кроссинговер обусловливают новые комбинации аллелей в хромосомах половых клеток.

Генетическое значение мейотического деления заключается в следующем:

1. В результате мейоза каждая материнская клетка дает начало четырем клеткам с "редукционным", т.е. уменьшенным вдвое, числом хромосом.

2. Мейоз является механизмом, который поддерживает видовое постоянство числа хромосом и предопределяет постоянство видов на Земле. Если бы число хромосом не уменьшалось, то в каждом следующем поколении происходило бы рост их вдвое (у родителей - 46, у детей - 92, у внуков -184, в правнуков - 368 и т.д.)

3. Мейоз обеспечивает благодаря случайной комбинации материнских и отцовских хромосом генетическую разнородность гамет. Т.е. мейоз способствует комбинативной изменчивости (гены родителей комбинируются, вследствие чего у детей могут появляться признаки, которых не было у родителей). Комбинативная изменчивость обеспечивает большое разнообразие человечества и дает возможность приспособиться к изменению условий среды, способствует выживанию вида.

4. Мейоз обеспечивает разнородность гамет по генетическому составом, способствует результате рекомбинации участками гомологичных (парных) родительских хромосом образованию хромосом нового генетического состава. В профазе этому способствовал кроссинговер, в метафазе - свободное перекомбинування хромосом. То есть возникает рекомбинация родительских наборов хромосом.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+