МЕЙОЗ -

Згадаєте! Чим відрізняються хромосомні набори полових і нестатевих клітин багатоклітинних організмів?

Ви вже знаєте, що процес запліднення супроводжується злиттям ядер полових клітин, у результаті чого хромосомний набір заплідненої яйцеклітини подвоюється. Таким чином, можна припустити, що кількість хромосом в організмів, що розмножуються половим способом, з кожним поколінням повинне подвоюватися. Однак це неможливо, тому що нові покоління таких організмів, по суті, були б і новими видами. Але в природі нічого подібного не спостерігаються: види, що розмножуються статевим шляхом, мають постійний хромосомний набір. Це свідчить про те, що в їхньому життєвому циклі повинен існувати механізм, що забезпечує зменшення (редукцію) хромосомного набору полових клітин удвічі в порівнянні з нестатевими клітинами. Такий механізм одержав назву редукційного розподілу, або мейозу.

Л1ейоз (від греч. мейозис - зменшення) - особливий спосіб розподілу эукариотических клітин, у результаті якого хромосомний набір зменшується вдвічі. Мейоз відбувається шляхом двох послідовних розподілів, інтерфаза між якими вкорочена, а в клітин рослин взагалі відсутній. Кожне з розподілів, як і мітоз, складається із чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази й телофазы (мал. 22).

Під час профази першого розподілу мейозу (профази I) починається спирализация хромосом, при цьому вони мають вигляд палочковидных структур. Надалі хромосоми однієї пари (гомологичные хромосоми) зближаються - починається процес кон'югації. У цей час створюється враження, що в ядрі втримується не диплоидный, а гаплоидный набір хромосом, однак насправді кожна його складова частина - це пари з'єднаних між собою гомологичных хромосом. Під час кон'югації може відбуватися й процес кроссинговера (від англ. кроссинг-овер - перехрест), під час якого гомологичные хромосоми обмінюються певними ділянками. Таким чином, у результаті кроссинговера утворяться нові комбінації наследственногр матеріалу й він є одним із джерел спадкоємної мінливості.

Через певний час гомологичные хромосоми починають відходити одна від іншої. При цьому стає помітним, що кожна з них складається із двох хроматид. Так утворяться комплекси із чотирьох хроматид, з'єднаних між собою в певних крапках. Спостерігається подальше укорочування й стовщення хро-_; мосом. Наприкінці профази I гомологичные хромосоми розходяться, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка й починає формуватися веретено розподілу.

У метафазі першого розподілу мейозу (метафаза I) нитки веретена розподіли прикріплюються до центромерам гомологичных хромосом, розташованих по обох сторони від екваторіальної пластинки (а не на одній лінії, як при мітозі).

Під час анафази першого мейотического розподілу (анафаза I) гомологичные хромосоми починають розходитися до протилежних полюсів клітини (при цьому кожна хромосома складається із двох хроматид). Таким чином, наприкінці фази в кожного з полюсів клітини виявляється половинний набір хромосом. Розбіжність окремих хромосом кожної пари є випадковою подією, тобто невідомо, яка із хромосом даної пари до якого полюса відійде. Це також є одним із джерел спадкоємної мінливості.

У телофазе першого розподілу мейозу (телофаза I) формується ядерна оболонка. У клітинах тваринних і деяких рослин хромосоми деспирализуются й ділиться цитоплазма материнської клітини. У клітинах багатьох рослин розподіл цитоплазми може й не відбуватися. Таким чином, у результаті першого розподілу мейозу утворяться клітини або ж тільки ядро з половинним, у порівнянні з материнською клітиною, набором хромосом.

Після першого розподілу клітини відразу ж (або через коротку інтерфазу) переходять до другого розподілу, причому йому не передує синтез ДНК.

При другому розподілі клітини відбувається звичайний мітоз, у якому розрізняють профазу II, метафазу II, анафазу II і телофазу II (мал. 22). У результаті другого розподілу мейозу кількість хромосом залишається таким же, як і після першого, але кількість хро-матид кожної хромосоми зменшується вдвічі (оскільки в кожну з дочірніх клітин відходить одна хроматида із двох).

Таким чином, після двох послідовних мейотических розподілів диплоидной материнської клітини утворяться чотири гаплоидные дочірні. При цьому дочірні клітини можуть відрізнятися по спадкоємної інформації, що втримується в них.

Біологічне значення мейозу. Завдяки мейотическому розподілу полові клітини мають половинний, у порівнянні з нестатевими, набір хромосом. При заплідненні набір хромосом, характерний для організмів даного виду, відновлюється. Таким чином, мейоз являє собою зроблений механізм, що забезпечує сталість каріотипу видів, размножа-щихся статевим шляхом.

Мейоз забезпечує також спадкоємну мінливість організмів. По-перше, у профазі I у процесі кроссинговера гомологичные хромосоми обмінюються ділянками; по-друге, в анафазі I гомологичные хромосоми, які можуть містити різну спадкоємну інформацію, розходяться в різні клітини. Крім того, з кожної пари гомологичных хромосом, що входять у хромосомний набір диплоидных організмів, одна отримана від материнського організму, а інша - від батьківського. У полових клітинах, що утворилися в результаті мейозу, буде тільки одна з них. Ця хромосома може бути батьківської, материнської, батьківської з ділянкою материнської або ж материнської з ділянкою батьківської.

Місце мейозу в життєвому циклі організмів, що розмножуються статевим шляхом. Мейоз може відбуватися на різних фазах життєвого циклу організмів. В одноклітинних тварин - споровиків (малярійний плазмодій), деяких водоростей (хламідомонада) і ін. організмів більша частина життєвого циклу представлена гаплоидными фазами й тільки зиготою диплоидна. У таких організмів мейоз є першим розподілом зиготи.

У багатоклітинних тварин, голосеменных, покрытосеменных рослин і ін. більша частина життєвого циклу представлена диплоидными клітинами й тільки полові клітини гаплоидны, тобто в них мейоз передує утворенню полових клітин.

У морських одноклітинних тварин - форамініфер, вищих спорових рослин (мохів, папоротей, хвощів, плаунів) половина життєвого циклу представлена гаплоидными клітинами, половина - диплоидными. У цьому випадку мейоз не є ні першим розподілом зиготи, не передує утворенню полових клітин. Наприклад, у вищих спорових рослин мейоз происхо-

дит під час спорообразования, тому їхнє безстатеве покоління (спорофіт) - диплоидное, а полове (гаметофит) - гаплоидное.

:OQX Счи'h

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що таке мейоз? 2. Що відбувається під час першого мейо-тического розподілу? 3. Що таке кон'югація гомологичных хромосом і кроссинговер? Яке їхнє біологічне значення? 4. Які процеси відбуваються під час другого розподілу мейозу? 5. Яке біологічне значення мейозу? 6. Яке місце може займати мейоз у життєвому циклі організмів, що розмножуються статевим шляхом?

Подумайте! Що загального й відмінного між процесами мітозу й мейозу? Відповідь дайте у вигляді таблиці:

Поиск по сайту: