07. Деление половых клеток. Мейоз

Введение

Ди­пло­ид­ной (2n) – называется клет­ка, со­дер­жащая двой­но­й на­бо­р хро­мо­сом, по од­но­му от каж­до­го из ро­ди­те­лей. При сли­я­нии ядер этих кле­ток в об­ра­зо­вав­шей­ся зи­го­те получается не 2, а 4 на­бо­ра хро­мо­сом. Хромосомы в клетках не накапливаются, их число в ор­га­низ­мах, раз­мно­жа­ю­щих­ся по­ло­вым путем, по­сто­ян­но. Потому что по­ло­вые клет­ки об­ра­зу­ют­ся в ре­зуль­та­те специального де­ле­ния, в ходе ко­то­ро­го в ядро об­ра­зо­вав­шей­ся по­ло­вой клет­ки по­па­да­ет не два, а толь­ко один набор хро­мо­сом.

Га­п­ло­ид­ной (n) на­зы­ва­ет­ся клет­ка, несу­щая оди­нар­ный набор хро­мо­сом. Они об­ра­зу­ют­ся из ди­пло­ид­ных путем спе­ци­аль­но­го де­ле­ния – мей­о­за (от греч. «умень­ше­ние»).

Мейоз

Мейоз – это де­ле­ние клет­ки, при ко­то­ром хро­мо­сом­ный набор до­чер­них кле­ток умень­ша­ет­ся вдвое. Был от­крыт Валь­те­ром Флем­мин­гом в 1882 году в жи­вот­ных клет­ках, а в 1888 году – Эду­ар­дом Страс­бур­ге­ром в клет­ках рас­те­ний (рис. 1).

Как ми­то­зу, так и мей­о­зу пред­ше­ству­ет ин­тер­фа­за, во время нее про­ис­хо­дит ре­пли­ка­ция (удво­е­ние) мо­ле­ку­лы ДНК. Перед началом де­ле­ния каж­дая хро­мо­со­ма со­сто­ит из сест­рин­ских хро­ма­тид, скреп­лен­ных цен­тро­ме­рой. Получаем набор хро­мо­сом равный 2n, а набор ДНК равный 4c.

Мейоз имеет две по­сле­до­ва­тель­ные ста­дии: мейоз I и мейоз II. Ин­тер­фа­за между этими ста­ди­я­ми су­ще­ству­ет толь­ко у жи­вот­ных кле­ток, при этом ре­пли­ка­ции ДНК не про­ис­хо­дит. В ре­зуль­та­те мей­о­за об­ра­зу­ет­ся не 2, а 4 клет­ки.

Стадии мейоза

Про­фа­за I

Пер­вая ста­дия мей­о­за – про­фа­за I. Она зна­чи­тель­но длин­нее, чем в ми­то­зе. У мле­ко­пи­та­ю­щих эта фаза может длить­ся до двух недель.

Хро­мо­со­мы спи­ра­ли­зу­ют­ся и утол­ща­ют­ся (рис. 2).

Пар­ные хро­мо­со­мы со­еди­ня­ют­ся, то есть про­ис­хо­дит конъ­юга­ция, об­ра­зу­ет­ся би­ва­лент. В это время про­ис­хо­дит обмен ге­на­ми между хро­мо­со­ма­ми – крос­син­го­вер (рис. 3).

В ре­зуль­та­те крос­син­го­ве­ра могут по­яв­лять­ся новые ком­би­на­ции генов. Раз­ру­ша­ет­ся ядер­ная обо­лоч­ка, цен­три­о­ли рас­хо­дят­ся к по­лю­сам клет­ки, на­чи­на­ет фор­ми­ро­вать­ся ве­ре­те­но де­ле­ния.

Ме­та­фа­за I

Го­мо­ло­гич­ные хро­мо­со­мы по­пар­но вы­стра­и­ва­ют­ся у эк­ва­то­ра клет­ки. Нити ве­ре­те­на де­ле­ния при­со­еди­не­ны к цен­тро­ме­рам го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом (рис. 4).

Ана­фа­за I

Про­ис­хо­дит рас­хож­де­ние го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом к по­лю­сам клет­ки (рис. 5).

В этом от­ли­чие мей­о­за от ми­то­за, во время ко­то­ро­го к по­лю­сам клет­ки рас­хо­дят­ся сест­рин­ские хро­ма­ти­ды. Поэтому у од­но­го из по­лю­сов клет­ки ока­зы­ва­ет­ся одна из го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом, про­ис­хо­дит ре­дук­ция хро­мо­сом­но­го на­бо­ра. Хро­мо­сом­ный набор ста­но­вит­ся рав­ным n, а ко­ли­че­ство ДНК – 2c. Так как каж­дая хро­мо­со­ма по-преж­не­му со­сто­ит из двух хро­ма­тид.

Те­ло­фа­за I

На этой стадии происходит образование двух до­чер­них кле­ток, ино­гда не бывает ци­то­ки­не­за и в каж­дой клет­ке об­ра­зу­ет­ся два га­п­ло­ид­ных ядра (рис. 6).

После окон­ча­ния мей­о­за I сле­ду­ет ко­рот­кая ин­тер­фа­за, в ко­то­рой не про­ис­хо­дит ре­пли­ка­ции хро­мо­сом, затем клет­ка пе­ре­хо­дит ко вто­ро­му мей­о­ти­че­ско­му де­ле­нию.

Про­фа­за II

Про­ис­хо­дит раз­ру­ше­ние ядер­ной обо­лоч­ки и фор­ми­ро­ва­ние ве­ре­те­на де­ле­ния.

Ме­та­фа­за II

Хро­мо­со­мы при­креп­ля­ют­ся к нитям ве­ре­те­на де­ле­ния и вы­стра­и­ва­ют­ся по эк­ва­то­ру клет­ки (рис. 7).

Ана­фа­за II

Как при ми­то­зе, про­ис­хо­дит рас­хож­де­ние сест­рин­ских хро­ма­тид к по­лю­сам клет­ки (рис. 8).

На каж­дом по­лю­се фор­ми­ру­ет­ся га­п­ло­ид­ный набор хро­мо­сом, каж­дая хро­мо­со­ма со­сто­ит из одной хро­ма­ти­ды.

Те­ло­фа­за II

Про­ис­хо­дит об­ра­зо­ва­ние га­п­ло­ид­ных ядер, фор­ми­ру­ют­ся яд­рыш­ки и ядер­ная обо­лоч­ка (рис. 9).

Заключение

В ре­зуль­та­те мей­о­за из одной ди­пло­ид­ной клет­ки об­ра­зу­ет­ся 4 га­п­ло­ид­ных. Крос­син­го­ве­р обеспечивает генетическое разнообразие гамет (рис. 10).

В ре­зуль­та­те со­еди­не­ния ро­ди­тель­ских гамет об­ра­зу­ют­ся уни­каль­ные ком­би­на­ции генов, ко­то­рые поз­во­ля­ют ор­га­низ­му при­спо­саб­ли­вать­ся к усло­ви­ям окру­жа­ю­щей среды, это очень важно для про­цес­са эво­лю­ции.

Домашнее задание

1. Что такое мейоз?

2. Каково основное отличие мейоз от митоза?

3. Почему не происходит накопление родительских хромосом в клетках?

Список литературы

1. Каменский А.А. и др. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учебник для 9 класс. – М.: Дрофа, 2002. – 304 с.

2. Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С. и др. Биология. 9 класс. (Порядок в живой природе) – М.: 2012. – 352 с.

3. Теремов А.В., Петросова Р.А., Никишов А.И. Биология. Общие закономерности жизни. 9 класс. – М.: 2013. – 278 с.

4. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Биология. 9 класс. – 5-е изд., испр. – М.: 2013. – 240 с.

5. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Биология. Общие закономерности. 9 класс. – М.: 2011. – 278 с. 

6. Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С. Биология. Живые системы и экосистемы. 9 класс – М.: 2010. – 144 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Побиологии.рф (Источник).

2. Bioaa.info (Источник).