Особенности и стадии мейоза: определение процесса, первое и второе мейотическое деление, значение мейоза

Особенности и фазы мейоза

Определение мейоза

Что такое мейоз?

Исходя из определения мейоза, такое деление сопровождается однократным удвоением хромосом, то есть, репликацией ДНК как при митозе, которое происходит в родительской клетке. Затем идут два цикла клеточных и ядерных делений — первое и второе деление мейоза.

Важно отметить, что второе деление следует непосредственно после первого, при этом синтеза ДНК в промежутке между делениями не происходит. Это значит, что между двумя делениями нет интерфазы.

Мейоз сопровождается редукцией хромосомного набора, в результате чего из каждой пары материнской клетки одна хромосома передается каждой гаплоидной гамете или споре. При последующем слиянии гамет (оплодотворении) новый организм опять получает диплоидный набор хромосом. Это гарантирует стабильность кариотипа организма конкретного вида на протяжении поколений.

В ходе мейоза два деления происходят быстро и одно за другим. Сначала осуществляется репликация или удвоение каждой хромосомы. Две образованные в итоге копии некоторое время остаются соединенными при помощи центромеры. Из этого следует, что в каждом начинающем мейотически делиться ядре есть эквивалент четырех наборов гомологических хромосом (4с). Поэтому для образования ядра гамет с гаплоидным (одинарным) набором хромосом нужны два ядерных деления.

Остановимся на каждой фазе мейоза подробнее.

Первое деление мейоза

Первая стадия мейоза — первое деление.

Этот этап начинается с профазы I. Если кратко, то мейоз, как и митоз, на этой фазе предполагает упаковывание наследственного материала — происходит спирализация хромосом. Одновременно с этим происходит конъюгация: наблюдается сближение гомологическим (парных) хромосом одинаковыми участками. Результатом конъюгации является образование пар хромосом — бивалентов. Все вошедшие в мейоз хромосомы состоят из двух хроматид и обладает удвоенным наследственным материалом. По этой причине бивалент состоит из 4 нитей.

Находясь в конъюгированном состоянии, хромосомы подвержены дальнейшей спирализации. Происходит переплетение и перекрещивание отдельных хроматид гомологических хромосом. Позже гомологические хромосомы отталкиваются и частично расходятся, в связи с чем встречается разрыв в местах переплетения хроматид. Когда эти разрывы восстанавливаются, хроматиды гомологических хромосом обмениваются соответствующими участками.

В итоге хромосома, которая перешла к новому организму от родителя, включает часть материнской хромосомы. И наоборот.

Измененные в результате кроссинговера хромосомы (обладающие другими объединениями генов) расходятся.

Кроссинговер — закономерный процесс, в результате которого каждый раз происходит обмен разными по размеру участками, что обеспечивает эффективную рекомбинацию материала хромосом гамет.

Далее наступает метафаза I. На этом этапе мейоза завершается формирование веретена деления. Нити этого веретена закрепляются за центромеры хромосом. Последние, в свою очередь, таким образом соединены в биваленты, что от каждой центромеры отходит только одна нить — к одному из полюсов клетки. Как результат — биваленты располагаются по экватору веретена деления за счет связанных с центромерами гомологических хромосом нитей.

Затем следует анафаза I. На этой стадии мейоза происходит рассоединение хромосом и расхождение их к полюсам клетки.

Телофаза I связана с образованием возле полюсов веретена одинарного (гаплоидного) набора хромосом. В нем каждый вид представлен не парой, а только одной хромосомой — она состоит из двух хроматид. Телофаза по длительности короткая, но за это время происходит возобновление оболочки ядра и деление материнской клетки на две дочерние.

Так за счет образования бивалентов при конъюгации гомологических хромосом в профазе I мейоза обеспечиваются условия для последующей редукции числа хромосом. Осуществляется формирование гаплоидного набора в гаметах — благодаря ему происходит расхождение в анафазе I гомологических хромосом, ранее соединенных в биваленты, а не хроматид, как во время митоза.

Второе мейотическое деление

Как уже упоминалось, второе мейотическое деление следует непосредственно за первым и похоже на обычный митоз — иногда этот процесс называют митозом мейоза. Но отличие заключается в том, что делящиеся клетки содержат гаплоидный набор хромосом.

Теперь о второй фазе мейоза кратко:

• профаза II непродолжительная;
• в ходе метафазы II происходит образование веретена деления, хромосомы размещаются в экваториальной плоскости, осуществляется соединение центромер и микротрубочек веретена деления;
• анафаза II связана с рассоединением центромер, при котором каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся одна от другой дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки;
• на этапе телофазы II расхождение хромосом заканчивается, происходит деление клетки, в результате которого из двух гаплоидных клеток формируется четыре гаплоидные дочерние клетки.

Значение мейоза

Теперь о значении мейоза кратко.

Редукционное деление регулирует постоянное увеличение количество хромосом в ходе слияния гамет. Без этого в процессе полового размножения происходило бы удваивание числа хромосом из поколения в поколение.

Также мейоз важен потому, что, благодаря ему обеспечивается большое разнообразие генетического состава гамет. Это возможно благодаря кроссинговеру и различному объединению материнских и отцовских хромосом при их расхождении в анафазе I мейоза. Все это способствует разнообразию и разнокачественности будущего потомства в ходе полового размножения.

Также мейоз обеспечивает постоянство кариотипа в ряду поколений данного вида организмов и большое разнообразие в генетическом составе гамет и спор.

На этом материале можно проследить различия между митозом и мейозом в кратком виде.