Сущность мейоза: описание процесса, биологический смысл

Что такое мейоз в биологии

Термин появился в 1905 году, был введен учеными Фармером и Муром при исследовании редукционного деления у животных и растений.

Как происходит мейоз клетки, этапы

Мейоз представляет собой последовательность из двух этапов деления:

1. Редукционный — это непосредственный этап уменьшения. Именно так переводится с греческого языка его название. Когда этот период заканчивается, в клетке остается ровно в два раза меньше наследственных хромосом.
2. Эквационный («уравнивающий»). Протекает сходно с митозом.

Оба происходят в половых клетках и связаны с образованием гамет (у животных) или спор (у растений).

Фазы мейоза

Профаза 1

Все начинается с обычных, сходных с митозом процессов:

• спирализуется ДНК;
• образуются хромосомы;
• разрушается оболочка ядра;
• центриоли смещаются к полюсам клетки.

Но протекание этой стадии мейоза обусловлено двумя дополнительными характеристиками: конъюгацией и кроссинговером.

Конъюгация в переводе означает «сближение»: хромосомы тесно сближаются друг с другом попарно. Чтобы это получилось, хромосомы должны быть гомологичными, то есть совпадать по форме, размеру и строению. Результат таких сближений — образование бивалентов — комплексов, в каждом из которых по две хромосомы.

Кроссинговером (или «пересечением») называют следующий механизм: участники бивалентов обмениваются сходными участками хромосом. Это основная функция процесса, приводящая к рекомбинации генов. Это естественный способ продолжения эволюции видов: на выходе мы имеем генетическое разнообразие потомства, что придает огромную важность этому свойству мейоза.

Профаза мейоза состоит из 5 этапов.

Лептотена

Происходит уплотнение (конденсация) хромосом, их становится видно в световой микроскоп. Эту стадию также называют этапом тонких нитей.

Зиготена

Этап, когда нити сливаются. Хромосомы еще больше уплотняются.

Пахитена

Этап толстых нитей. Спирализация (уплотнение) хромосом. Завершение кроссинговера.

Диплотена

Образуются двойные нити: хромосомы продолжают утолщаться, гомологичные начинают расходиться. Удерживают их на месте хиазмы — соединения, образованные в результате механизма пересечения.

Диакинез

Бивалентные соединения хромосом расходятся. Образуется веретено деления. Ядро полностью разрушается.

Метафаза 1

Бивалентные хромосомы занимают положение, распределяясь по экватору клетки. Образуется метафазная пластинка. Происходит прикрепление нитей веретена деления к центромерам каждой хромосомы бивалента.

Анафаза 1

Биваленты расходятся. Оттягиваются нитями веретена к полюсам. Из каждой пары туда доходит только одна гаплоидная хромосома, в каждой из которых по две хроматиды. Так происходит на этом этапе редукция, то есть сокращение вдвое числа хромосом.

Телофаза 1

Формируются ядра. Происходит деление цитоплазмы. Получаются две клетки с гаплоидными хромосомами. В каждой в наличии две хроматиды.

Почти сразу же после этого стартует второе деление мейоза, сходное с митозом. Краткое описание:

• клетки ДНК удваиваются;
• образованные в первом делении две гаплоидные клетки делятся.

Профаза 2

1. Оболочки ядер разрушаются.
2. Хромосомы распределяются в цитоплазме хаотично.
3. Начало формирование веретена деления.

Метафаза 2

1. Распределение хромосом по экватору клетки.
2. Прикрепление нитей веретена деления к каждой из двух хроматид каждой хромосомы.

Анафаза 2

1. Оттягивание нитями веретена присоединенных к ним хроматид к клеточным полюсам.
2. Трансформация хроматид в хромосомы.
3. Отхождение вновь образованных хромосом к полюсам.

Телофаза 2

1. Формирование ядер.
2. Деление цитоплазмы.
3. Образование двух пар гаплоидных клеток (четыре штуки) с разными наборами хромосом.

Биологическое значение процесса

Сохранение количества хромосом при половом размножении. Человеку свойственен определенный диплоидный набор генов: 23 со стороны матери и столько же от отца. Всего получается 46 хромосом.

Каждый раз в момент образования первой клетки организма — зиготы при оплодотворении этот набор восстанавливается благодаря мейозу. Если бы мейоза не происходило, при каждом следующем размножении гаметы бы удваивались. Будущий организм получал бы каждый раз удвоенный по сравнению с предыдущим хромосомный набор, что вело бы к различным нарушениям в организме: чем дальше это продолжалось, тем их степень была бы серьезнее.

На сегодняшний день выявлено, что естественный процент таких нарушений — 1%. Примером могут служить известные миру хромосомные болезни. Возникают они как раз из-за нарушения количества и состава хромосом.

Серьезные хромосомные нарушения могут приводить не только к особенностям развития, но и к выкидышам и мертворождению.