Путем мейоза образуются клетки мышечные эпителиальные какие
Обновлено: 29.04.2024
Гаметогенез - мейоз: фазы, особенности у мужчин, женщин
Каждая клетка в организме человека имеет двойной набор хромосом — один от отца и один от матери. Его обозначают «2N» и называют диплоидным. В сперматозоиде и яйцеклетке содержится одинарный набор хромосом, обозначаемый «1N» и называемый гаплоидным.
Процесс образования гаплоидного набора из диплоидного, происходящий при формировании половых клеток, называют мейозом. В пересчёте на количество центромер происходит сначала редукционное деление (мейоз I), а затем эквационное деление (мейоз II). У мужчин мейоз проходит так же, как и у большинства диплоидных видов, а у женщин данный процесс имеет некоторые отличия.
Кроссинговер между хромосомами отца и матери обеспечивает перегруппировку генетической информации между поколениями. Во время оплодотворения происходит слияние гаплоидных наборов хромосом сперматозоида и яйцеклетки, таким образом в зиготе восстанавливается диплоидный набор.
Мейоз I
Мейоз I имеет много общего с митозом, однако это более сложный и продолжительный процесс.
Мейоз первичных сперматоцитов и овоцитов начинается после фазы G2 митоза, а потому они имеют диплоидный набор хромосом (2N), содержащих реплицированную ДНК в составе сестринских хроматид (4С). Профаза I включает обоюдный обмен между хроматидами матери и отца при помощи крос-синговера.
Профаза I
• Лептотена. Хромосомы представлены в виде длинных нитей, прикреплённых концами к ядерной оболочке.
• Зиготена. Хромосомы сокращаются, образуют пары и гомологи слипаются друг с другом (синапсис). Данный процесс характеризует точное совмещение хромосом (ген к гену на протяжении всего генома). При этом у первичных сперматоцитов хромосомы X и Y образуют синапсис только концами своих коротких плечей.
• Пахитена. Сестринские хроматиды начинают разделяться. Пары гомологичных хромосом, называемые бивалентами, имеют по четыре двойных спирали ДНК (тетрада). Одна или обе хроматиды каждой из отцовских хромосом скрещиваются с материнскими и образуют синаптонемальный комплекс. Каждая пара хромосом претерпевает хотя бы один кроссинговер.
• Диплотена. Происходит разделение хроматид, за исключением участков кроссинговера, или хиазм. Хромосомы всех первичных овоцитов находятся в таком состоянии вплоть до овуляции.
• Диакинез. Реорганизованные хромосомы начинают расходиться. В этот момент каждый бивалент содержит четыре хроматиды, соединённые обыкновенными центромерами, и несестринские хроматиды, соединённые хиазмами.
Метафаза I, анафаза 1, тепофаза 1, цитокинез I
Данные стадии мейоза подобны фазам митоза. Основное отличие: вместо разъединения несестринских хроматид происходит распределение по дочерним клеткам парных кроссоверных сестринских хроматид, соединённых центромерами.
В конце мейоза I вторичные сперматоциты и овоциты имеют 23 хромосомы (1N), каждая из которых состоит из двух хроматид (2С).
Мейоз II
При мейозе II возникает кратковременная интерфаза, во время которой не происходит репликации хромосом. Затем следуют профаза, метафаза, анафаза, телофаза и цитокинез. Схожесть каждой фазы мейоза II с подобной ей при митозе заключается в том, что пары хроматид (биваленты), соединённые в области центромер, выстраиваются в линию и образуют метафазную пластинку, а затем расходятся по дочерним клеткам, после чего следует репликация ДНК центромер.
В конце мейоза II в клетках содержится 23 хромосомы (IN), каждая из которых состоит из одной хроматиды (1С).
Мейоз у мужчин
Сперматогенезом называют процесс длительностью до 64 дней, включающий все стадии, на протяжении которых сперматогоний превращается в сперматозоид. При этом цитокинез остаётся незавершённым, позволяя каждому поколению клеток быть связанным цитоплазматическими мостиками.
После того как диплоидный первичный сперматоцит проходит стадию мейоза I, возникают два гаплоидных вторичных сперматоцита. Затем следует мейоз II, в результате которого появляются четыре гаплоидные спсрматиды. Во время спермиогенеза сперматиды превращаются в сперматозоиды. Данный процесс включает:
— образование акросомы, содержащей ферменты, которые способствуют проникновению семени;
— конденсацию ядра;
— удаление большей части цитоплазмы;
— формирование шейки, средней части и хвоста.
Мейоз у женщин
Овогенез начинается у плода в возрасте 12 недель и внезапно прекращается к 20-й неделе. Первичные овоциты остаются в форме диплотены профазы I вплоть до овуляции. Данную стадию называют диктиотеной.
Обычно созревает не более одного овоцита в месяц. Под влиянием гормонов первичный овоцит набухает, накапливая цитоплазматический материал. По завершению мейоза I он наследуется одной дочерней клеткой — вторичным овоцитом. Второе ядро переходит в первое направительное тельце, которое обычно не делится и со временем дегенерирует. После окончания мейоза I вторичный овоцит попадает в матку или фаллопиевы трубы.
Мейоз II вторичного овоцита останавливается на стадии метафазы до попадания в него сперматозоида. После этого процесс деления завершается, и образуется большой гаплоидный пронуклеус яйцеклетки, который сливается с пронуклеусом сперматозоида, а также второе направительное тельце, которое дегенерирует.
В зависимости от того, когда произойдёт оплодотворение, продолжительность данного процесса составляет 12—50 лет.
Медицинское значение понимания мейоза
• Диплоидный набор хромосом соматических клеток снижается до гаплоидного в половых клетках.
• Отцовские и материнские хромосомы подвергаются пересортировке, в результате чего количество возможных комбинаций (за исключением рекомбинаций внутри самих хромосом) возрастает до 223 (8 388 608).
• Пересортировка отцовских и материнских аллелей внутри хромосом создаёт между гаметами бесконечное количество генетических вариаций.
• Случайность процесса пересортировки отцовских и материнских аллелей во время мейоза (и оплодотворения) позволяет применять теорию вероятностей к генетическим пропорциям и генетической изменчивости согласно законам Менделя.
• Частота кроссинговера внутри хромосом позволяет предположить относительное расположение того или иного гена.
• Ошибки, возникающие во время конъюгации хромосом и кроссинговера, могут вызвать транслокации, разделение или расхождение хромосом, что часто становится причиной анеуплоидии.
Учебное видео: мейоз и его фазы
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
- Вернуться в содержание раздела "генетика" на нашем сайте
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Обращаем Ваше внимание, что c 1 сентября 2022 года вступают в силу новые федеральные государственные стандарты (ФГОС) начального общего образования (НОО) №286 и основного общего образования (ООО) №287. Теперь требования к преподаванию каждого предмета сформулированы предельно четко: прописано, каких конкретных результатов должны достичь ученики. Упор делается на практические навыки и их применение в жизни.
Мы подготовили 2 курса по обновлённым ФГОС, которые помогут Вам разобраться во всех тонкостях и успешно применять их в работе. Только до 30 июня Вы можете пройти дистанционное обучение со скидкой 40% и получить удостоверение.
Тест по теме «Размножение и индивидуальное развитие организмов»
1) Благодаря митозу число хромосом в клетках тела:
б) уменьшается вдвое
в) оказывается одинаковым
г) изменяется с возрастом
2) Сущность мейоза состоит:
а) в образовании клеток с диплоидным набором хромосом
б) удвоении количества ДНК в клетках тела
в) восстановлении полного набора хромосом в клетках
г) образовании гамет с гаплоидным набором хромосом
3) В ядре яйцеклетки животного содержится 16 хромосом, а в ядре сперматозоида этого животного :
4) Какая последовательность этапов индивидуального развития характерна
для бабочки капустной белянки?
а) яйцо → бабочка
б) яйцо → бабочка → личинка
в) яйцо → личинка → куколка → бабочка
г) яйцо → куколка → личинка → бабочка
5) Бактерии размножаются
а) спорами б) с помощью половых клеток в) вегетативным путем г) делением клетки пополам
6) Конъюгация хромосом — это процесс:
а) расхождения хромосом б) их распределения по гаметам
в) сближения и обмена гомологичными участками г) распада на фрагменты
7) В результате мейоза количество хромосом в образовавшихся ядрах:
а) удваивается б) уменьшается вдвое в) остается прежним г) утраивается
8) Не является стадией митоза:
а)анафаза б) телофаза в)конъюгация г) метафаза
9) В телофазе митоза происходит:
а) удвоение ДНК б) спирализация хромосом
в) расхождение гомологичных хромосом г) формирование ядер дочерних клеток
10) В профазу мейоза I, так же как и в профазу митоза:
а) происходит синтез белка б) происходит деспирализация хромосом
в) происходит конъюгация хромосом г) образуется веретено деления
В 1. Выберите признаки, характерные для мейоза:
A)Этим способом делятся клетки любой части тела млекопитающих
Б) Происходит у некоторых клеток, образовавшихся в семенниках или яичниках
B)В процессе деления происходит конъюгация и кроссинговер хромосом
Г) Конъюгации и кроссинговера не происходит
Д) Результатом деления является образование гаплоидных гамет
Е) Результатом деления является образование соматических диплоидных клеток
В 2. Установите соответствие между типом размножения и его характерными чертами:
ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ
А) потомки идентичны родителям
Б) одна родительская особь
В) основной клеточный механизм — мейоз
Г) основной клеточный механизм — митоз
Д) потомки генетически уникальны
Е) не встречается у позвоночных
В чем заключается биологическое значение мейоза?
Тест по теме «Размножение и индивидуальное развитие организмов»
1) В процессе деления клетки наиболее существенные преобразования претерпевают:
2) Чем объяснить постоянство числа хромосом у особей одного вида?:
а) диплоидностью организмов
б) процессом деления клеток
в) гаплоидностью организмов
г) процессами оплодотворения и мейоза
3) В ядре сперматозоида животного содержится 16 хромосом, а в ядре яйцеклетки этого животного :
4) Какой тип постэмбрионального развития характерен для большинства млекопитающих?
а) полное превращение
г) неполное превращение
5) В процессе образования половых клеток уменьшается вдвое набор
а) хромосом б) рибосом в) митохондрий г) хлоропластов
6) Половое размножение по сравнению с бесполым:
а> обеспечивает большую численность потомства
б) сохраняет генетическую стабильность вида
в) приводит к большему биологическому разнообразию
г) обеспечивает лучшую приспособленность организма к среде
7) Не образуются митотическим путем:
а) эпителиальные клетки б) сперматозоиды в) лейкоциты г) мышечные клетки
8) В клеточном цикле репликация ДНК происходит:
а) до митоза б ) после митоза в) во время митоза г) постоянно
9) В анафазе митоза происходит:
а) спирализация гомологичных хромосом б) расхождение гомологичных хромосом
в) разделение цитоплазмы г) удвоение ДНК
10) В ходе полового размножения наблюдается:
а) полное воспроизведение родительских признаков
б) перекомбинация признаков и свойств родительских организмов
в) сохранение численности женских особей
г) преобладание мужских особей
Выберите признаки митоза:
А) в результате деления количество хромосом в клетке остается прежним
Б) процесс завершается в результате одного деления
В) в результате деления образуется 4 ядра
Г) процесс проходит два этапа деления
Д) процесс обеспечивает рост и развитие организма, его бесполое размножение
Е) процесс обеспечивает образование гамет и половое размножение животных.
В 2. Установите соответствие между формой размножения и его типом:
А) почкование
Б) партеногенез
В) вегетативное размножение
Г) фрагментация
Д) размножение с образованием зиготы
1. Путем мейоза НЕ образуются
А) гаметы
Б) соматические клетки
В) яйцеклетки
Г) сперматозоиды
2. Постоянство числа, формы и размера хромосом при половом размножении организмов обеспечивают процессы
А) оплодотворения и мейоза
Б) опыления и митоза
В) дробления зиготы
Г) развития с превращением
3. Мейоз отличается от митоза наличием
А) интерфазы
Б) веретена деления
В) четырёх фаз деления
Г) двух последовательных делений
4. Для первой фазы мейоза характерен процесс
А) конъюгации
Б) биосинтеза белка
В) редупликации
Г) синтеза АТФ
5. В митозе, как и в мейозе, у животных образуются клетки
А) дочерние
Б) соматические
В) половые
Г) гибридные
6. Обмен между участками молекул ДНК происходит в процессе
А) митоза
Б) образования спор у бактерий
В) оплодотворения
Г) мейоза
7. Конъюгация хромосом - это соединение двух гомологичных хромосом в процессе
А) митоза
Б) мейоза
В) оплодотворения
Г) опыления
8. В результате какого процесса в клетках вдвое уменьшается набор хромосом
А) мейоза
Б) митоза
В) оплодотворения
Г) онтогенеза
9. Конъюгация хромосом характерна для процесса
А) оплодотворения
Б) профазы второго деления мейоза
В) митоза
Г) профазы первого деления мейоза
10. Какие клетки образуются в результате мейоза?
А) гомологичные
Б) соматические
В) вегетативные
Г) половые
11. В процессе мейоза у человека образуются
А) споры
Б) хромосомы
В) половые клетки
Г) соматические клетки
12. Число хромосом при половом размножении в каждом поколении возрастало бы вдвое, если бы в ходе эволюции не сформировался процесс
А) митоза
Б) мейоза
В) оплодотворения
Г) опыления
13. Двухроматидные хромосомы во время мейоза отходят к полюсам клетки в
А) анафазе I деления
Б) анафазе II деления
В) профазе I деления
Г) профазе II деления
14. Мейоз отличается от митоза
А) наличием интерфазы
Б) числом дочерних клеток и набором хромосом в них
В) наличием профазы, метафазы, анафазы и телофазы
Г) процессами спирализации и деспирализации хромосом
15. Споры у цветковых растений в отличие от спор бактерий образуются в процессе
А) адаптации к жизни в неблагоприятных условиях
Б) митоза гаплоидных клеток
В) мейоза диплоидных клеток
Г) полового размножения
16. Первое деление мейоза отличается от второго деления мейоза
А) расхождением дочерних хроматид в образующиеся клетки
Б) расхождением гомологичных хромосом и образованием двух гаплоидных клеток
В) делением на две части первичной перетяжки хромосом
Г) образованием двух диплоидных клеток
17. В результате мейоза образуются
А) четыре клетки с диплоидным набором хромосом
Б) две клетки с разным генотипом
В) две клетки с одинаковым набором хромосом
Г) четыре клетки с гаплоидным набором хромосом
18. В первом делении мейоза образуются
А) полиплоидные клетки
Б) диплоидные клетки
В) гаметы
Г) гаплоидные клетки
19. Каковы причины образования большого разнообразия гамет в процессе мейоза
А) Наличие одной интерфазы и двух делений
Б) Равномерное распределение хромосом между дочерними клетками
В) Независимое расхождение гомологичных хромосом
Г) Строгая зависимость расхождения негомологичных хромосом
20. Процесс деления, в результате которого из исходной диплоидной клетки образуются четыре клетки, называют
А) митозом
Б) дроблением
В) оплодотворением
Г) мейозом
21. В процессе мейоза образуются гаметы с набором хромосом
А) диплоидным
Б) гаплоидным
В) равным материнскому
Г) удвоенным
22. Благодаря конъюгации и кроссинговеру происходит
А) уменьшение числа хромосом вдвое
Б) увеличение числа хромосом вдвое
В) обмен генетической информацией между гомологичными хромосомами
Г) увеличение числа гамет
23. Какие клетки образуются путем мейоза
А) мышечные
Б) эпителиальные
В) половые
Г) нервные
24. Чем объяснить постоянство числа хромосом у особей одного вида
А) диплоидностью организмов
Б) процессом деления клеток
В) гаплоидностью организмов
Г) процессами оплодотворения и мейоза
25. Удвоение ДНК и образование двух хроматид при мейозе происходит в
А) профазе первого деления мейоза
Б) профазе второго деления мейоза
В) интерфазе перед первым делением
Г) интерфазе перед вторым делением
26. Одна интерфаза и два следующих друг за другом деления характерны для процесса
А) оплодотворения
Б) дробления зиготы
В) митоза
Г) мейоза
27. Причина образования четырёх гаплоидных клеток в процессе мейоза состоит в
А) одном делении клетки и конъюгации хромосом
Б) наличии процесса кроссинговера
В) одном удвоении хромосом и двух делениях клетки
Г) соединении гомологичных хромосом
28. Чем профаза первого деления мейоза отличается от профазы митоза?
А) к концу профазы исчезает ядерная оболочка
Б) происходит спирализация хромосом
В) происходит конъюгация хромосом
Г) хромосомы беспорядочно располагаются в цитоплазме
29. Сущность мейоза состоит в
А) образовании клеток с диплоидным набором хромосом
Б) удвоении количества ДНК в клетках тела
В) восстановлении полного набора хромосом в клетках
Г) образовании гамет с гаплоидным набором хромосом
30. Мейоз у многоклеточных животных приводит к
А) двукратному увеличению числа хромосом в клетке
Б) уменьшению числа хромосом в ядре клетки в два раза
В) сохранению материнского набора хромосом
Г) образованию двух новых клеток
31. Кроссинговер гомологичных хромосом происходит в стадии
А) профазы I
Б) метафазы II
В) анафазы I
Г) телофазы II
32. В результате какого процесса созревают половые клетки у животных?
А) оплодотворения
Б) мейоза
В) дробления
Г) митоза
33. Независимое расхождение гомологичных хромосом в мейозе способствует
А) возникновению модификационной изменчивости
Б) формированию новых комбинаций признаков
В) изменению нормы реакции признаков будущего организма
Г) возникновению хромосомных мутаций
34. В процессе митоза, в отличие от мейоза, происходит
А) удвоение молекул ДНК
Б) расхождение гомологичных хромосом
В) образование веретена деления
Г) образование клеток, идентичных материнской
35. Процесс кроссинговера заключается в
А) попарном сближении гомологичных хромосом
Б) обмене участками гомологичных хромосом
В) расхождении двухроматидных хромосом к полюсам
Г) расхождении однохроматидных хромосом к полюсам
36. Одно удвоение ДНК и два следующих друг за другом деления клетки характерны для процесса
А) мейоза
Б) митоза
В) оплодотворения
Г) дробления
1. Известно, что при дигибридном скрещивании во втором поколении происходит расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1. Объясните это явление поведением хромосом в мейозе при образовании гамет и при оплодотворении.
При дигибридном скрещивании во втором поколении скрещивают дигетерозигот AaBb. При мейозе у дигетерозиготы получается 4 типа гамет: AB, Ab, aB, ab. Это происходит за счет независимого расхождения гомологичных хромосом при мейозе: в половине случаев гены AaBb расходятся на AB и ab, во второй половине случаев они расходятся на Ab и aB. При оплодотворении четыре типа гамет одного родителя случайно комбинируются с четырьмя типами гамет другого родителя (см. решетку Пеннета). Получается 9 A_B_, 3A_bb, 3aaB_, 1aabb.
2. Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом в клетках организмов из поколения в поколение.
Благодаря репликации, митозу, мейозу и оплодотворению.
В процессе репликации каждая хромосома удваивается, т.е. превращается в две своих копии. В процессе митоза каждая дочерняя клетка получает совершенно одинаковый набор хромосом.
В процессе мейоза количество хромосом уменьшается в два раза. В процессе оплодотворения восстанавливается нормальное количество хромосом.
3. Объясните, какой процесс лежит в основе образования половых клеток у животных. В чем состоит биологическое значение этого процесса?
Половые клетки у животных образуются путем мейоза. При мейозе происходят рекомбинация и редукция. Рекомбинация – перемешивание наследственной информации, создает материал для естественного отбора. Редукция – уменьшение количества хромосом – для того, чтобы при оплодотворении восстановилось нормальное количество хромосом.
4. Определите тип и фазу деления исходной диплоидной клетки, изображённой на схеме. Дайте обоснованный ответ.
В изображенной клетке находятся две хромосомы. Поскольку они имеют разные размер и форму, следовательно, они не гомологичные. Следовательно, в клетке одинарный набор хромосом - значит, изображено второе деление мейоза (в первом делении мейоза исходный диплоидный набор уменьшился в два раза). Поскольку хромосомы стоят на экваторе клетке и сформировано веретено деления, следовательно, это метафаза.
5. Определите тип и фазу деления клетки, изображенной на рисунке. Какие процессы происходят в этой фазе?
1) На рисунке изображена профаза мейоза 1.
2) Происходят конъюгация и кроссинговер, растворяется ядерная мембрана, формируется веретено деления.
6. Определите тип и фазу деления исходной диплоидной клетки, изображенной на рисунке. Дайте обоснованный ответ, приведите соответствующие доказательства.
1) На рисунке изображены разошедшиеся хромосомы, следовательно, это анафаза.
2) Разошлись двойные хромосомы, следовательно, это анафаза 1 мейоза (произошло независимое расхождение двойных гомологичных хромосом).
3) На рисунке не могут быть изображены анафаза 2 мейоза или анафаза митоза, поскольку в них расходятся одинарные хромосомы.
7. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Мейоз — это особая форма деления клеточного ядра. (2) Перед началом мейоза каждая хромосома и каждая молекула ДНК удваивается. (3) Таким образом, в каждом ядре, в котором начинается мейоз, содержится диплоидный набор хромосом и удвоенный набор молекул ДНК. (4) В метафазе первого деления мейоза хромосомы расходятся к полюсам клетки. (5) У полюсов образуются гаплоидные наборы двухроматидных хромосом. (6) Каждая из этих удвоенных хромосом в телофазе второго деления мейоза попадает в гамету. (7) Распределение гомологичных хромосом по гаметам происходит независимо друг от друга.
2) Количество хромосом перед началом мейоза не изменяется. Реплицируется ДНК.
4) Хромосомы расходятся к полюсам клетки в анафазе.
6) В гаметы попадают однохроматидные хромосомы.
8. Какая фаза и какой тип деления изображены на рисунке? Обоснуйте свой ответ.
1) на рисунке изображена анафаза мейоза I
2) это мейоз I, поскольку видны пары удвоенных хромосом и видно, что произошел кроссинговер
3) это анафаза, поскольку хромосомы расходятся к полюсам
9. Определите тип и фазу деления изображенной на рисунке клетки, если исходная клетка была диплоидной. Дайте обоснованный ответ.
1) тип деления – мейоз, фаза – анафаза II;
2) каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК, гомологичные хромосомы отсутствуют, что характерно для второго деления мейоза;
3) в анафазе II центромеры делятся, к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды, которые теперь становятся самостоятельными хромосомами.
10. Какой процесс, происходящий у животных, отображен на схеме? Ответ обоснуйте. Назовите период, обозначенный цифрой III, и тип деления, приводящий к образованию клеток в этом периоде. Каково биологическое значение этого типа деления? Укажите два значения.
1) процесс – овогенез;
2) образуется одна яйцеклетка и три направительных (полярных, редукционных) тельца;
3) период III – созревание;
4) тип деления – мейоз;
значение мейоза:
5) обеспечивает образование гаплоидных клеток и восстановление хромосомного набора вида при их слиянии (постоянство хромосомного набора вида при половом размножении);
6) увеличивает степень наследственной (комбинативной) изменчивости
Фазы мейоза половых клеток. Особенности
Мейоз — уникальный для половых клеток процесс, в котором диплоидные клетки порождают гаплоидные гаметы. Мейоз состоит из одного цикла синтеза ДНК и двух циклов расхождения хромосом и деления клетки. Способные к мейозу половые клетки — первичные сперматоциты или первичные овоциты — до наступления мейоза проходят через длинную серию митозов, начиная от зиготы.
Мужские и женские гаметы имеют разные истории; и хотя последовательность событий одинаковая, синхронизация весьма различна. Два последовательных мейотических деления называются мейозом I и мейозом II. Мейоз I так же известен как редукционное деление, поскольку число хромосом уменьшается наполовину вследствие спаривания гомологов в профазе и их расхождения в разные клетки в анафазе. Х- и Y-хромосомы не являются гомологами в строгом смысле, однако имеют гомологичные сегменты на концах коротких и длинных плеч, которыми они конъюгируют в ходе мейоза I.
Мейоз I также примечателен тем, что в нем происходит генетическая рекомбинация, называемая мейотическим кроссинговером.
В ходе этого процесса обмениваются гомологичные сегменты ДНК между разными, несестринскими хроматидами пары гомологичных хромосом. Это приводит к тому, что ни одна из гамет, полученных в результате мейоза, не идентична другой. Рекомбинация — фундаментальное понятие для процесса распределения генов, ответственных за наследственные болезни.
Поскольку рекомбинация предполагает физическое взаимодействие двух гомологичных хромосом в соответствующей точке в течение мейоза I, она также определяет правильность расхождения хромосом в мейозе. Нарушения в процессе рекомбинации могут вызвать нерасхождение хромосом в ходе мейоза I, самую частую причину хромосомных аномалий типа синдрома Дауна.
Мейоз II следует за мейозом I без промежуточного удвоения ДНК. Как и при обычном митозе, хроматиды расходятся и одна хроматида каждой хромосомы переходит в дочернюю клетку.
Первое мейотическое деление (мейоз I)
Профаза I мейоза. Профаза мейоза I — сложный процесс, который серьезно отличается от митотической профазы, с важными генетическими последствиями. Выделяют несколько этапов профазы. На всех этапах хромосомы непрерывно конденсируются и становятся короче и толще.
• Лептотена. Хромосомы, уже скопированные в ходе предыдущей S фазы, становятся видимыми как нити, начинается конденсация хроматина. Две однотипных хроматиды каждой хромосомы так тесно сближаются, что их невозможно выделить.
• Зиготена. Гомологичные хромосомы начинают выстраиваться и соединяться вдоль оси. Процесс спаривания, или синапсис, обычно очень точный, так что последовательности ДНК соответствуют друг другу на протяжении всей хромосомы. Хотя молекулярная основа синапсиса не до конца понятна, электронная микроскопия показывает, что хромосомы удерживаются вместе синаптонемальным комплексом — лентообразной белоксодержащей структурой. Синаптонемальный комплекс необходим для процесса рекомбинации.
• Пахитена. Хромосомы становятся более толстыми. Синапсис завершен, и каждая пара гомологов видна как бивалент (иногда называемый тетрадой, поскольку он содержит четыре хроматиды). Пахитена — этап, в котором происходит мейотический кроссинговер.
• Диплотена. После рекомбинации синаптонемальный комплекс начинает разрушаться, и два компонента каждого бивалента начинают отделиться друг от друга. В конце концов два гомолога каждого бивалента касаются друг друга только в точках, называемых хиазмами (пересечениями). Полагают, что они обозначают точки обмена. Среднее число хиазм, наблюдаемых в сперматоцитах, — около 50, т.е. несколько на каждый бивалент.
• Диакинез. На этом этапе хромосомы достигают максимальной конденсации. Метафаза I мейоза. Метафаза I начинается, как и в митозе, когда исчезает ядерная мембрана. Формируется веретено деления и спаренные хромосомы выстраиваются в плоскости экватора клетки, ориентируя центромеры к разным полюсам. Анафаза I мейоза. Компоненты каждого бивалента движутся независимо, а их центромеры с прикрепленными сестринскими хроматидами расходятся к противоположным полюсам клетки.
Этот процесс называют расхождением. Таким образом, число хромосом уменьшается вдвое, и каждая клетка, полученная в результате первого деления мейоза, получает гаплоидное число хромосом. Разные биваленты расходятся независимо друг от друга и в результате исходные отцовский и материнский хромосомные комплекты сортируются в произвольных комбинациях. Возможное количество комбинаций 23 хромосом, которое может образоваться в гаметах, — 223 (более 8 млн). Фактически же вариабельность генетического материала, передающегося от родителей ребенку, значительно больше, что обеспечивается кроссинговером.
В результате этого процесса каждая хроматида обычно содержит сегменты, производные от каждой родительской хромосомной пары; на этом этапе, например, типичная хромосома 1 формируется из трех-пяти сегментов, поочередно отцовского и материнского происхождения. В процессе деления клетки может происходить много ошибок. Некоторые заканчиваются остановкой мейоза и гибелью клетки, другие ведут к неправильному расхождению хромосом в анафазе. Например, оба гомолога хромосомной пары могут переместиться к одному и тому же, а не противоположным полюсам в анафазе мейоза I. Этот патологический процесс называется нерасхождением. Телофаза I мейоза. В телофазе гаплоидные комплекты хромосом группируются в противоположных полюсах клетки.
Цитокинез. После телофазы I клетка делится на две гаплоидные дочерние клетки и входит в мейотическую интерфазу. При сперматогенезе цитоплазма более или менее одинаково делится между двумя дочерними клетками; но при овогенезе одна (вторичный овоцит) получает почти всю цитоплазму, а вторая клетка становится первым полярным тельцем. В отличие от митоза, интерфаза очень короткая, и сразу начинается второе мейотическое деление. Следует обратить внимание на существенное различие между мейотической и митотической интерфазами — отсутствие S-фазы (т.е. синтеза ДНК) между первым и вторым мейотическими делениями.
Второе мейотическое деление (мейоз II)
Второе мейотическое деление подобно обычному митозу, за исключением того, что набор хромосом, получаемый в результате мейоза II, — гаплоидный. Конечный результат мейоза — две дочерних клетки мейоза I — делятся, формируя четыре гаплоидных клетки, каждая из которых содержит 23 хромосомы. Как уже упоминалось, из-за кроссинговера в мейозе I хромосомы результирующих гамет неидентичны.
Подобно тому, как каждая родительская хромосома в паре произвольно и независимо переходит к дочерним клеткам в мейозе I, в ходе мейоза также произвольно распределяются отцовские и материнские аллели каждого гена. Тем не менее от того, в первом или втором делении мейоза произошло разделение аллелей, зависит, участвовали ли они в процессе кроссинговера в ходе первого мейотического деления.
Генетические последствия мейоза:
• Уменьшение числа хромосом от диплоидного до гаплоидного, необходимое для образования гамет.
• Сегрегация аллелей в первом и втором делении мейоза в соответствии с первым законом Менделя.
• Случайное перераспределение генетического материала в гомологичных хромосомах в соответствии со вторым законом Менделя.
• Дополнительное перераспределение генетического материала с помощью кроссинговера, значительно увеличивающее число генетических вариантов, а также играющее важную роль в процессе нормального расхождения хромосом.
Учебное видео: мейоз и его фазы
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Читайте также: