Размножение клеток: Мейоз

Мейоз

Определение понятия

Мейоз — это особое двойное деление клеток, происходящее с уменьшением набора хромосом с двойного диплоидного до одинарного гаплоидного, при котором хромосомы правильно распределяются на четыре дочерние клетки. © 2015-2021 Сазонов В.Ф. © 2015-2021 kineziolog.su.

Обычный результат мейоза у животных - гаметы, т.е. половые клетки с одинарным гаплоидным набором хромосом вместо двойного диплоидного, характерного для соматических (телесных) клеток. Но вот у растений результатом мейоза являются не гаметы, а споры. Хотя и в этом случае у спор получается гаплоидный набор хромосом. Т.е. мейоз приводит к гаплоидности.

Например, именно для этого используется процесс мейоза у мхов. Путём мейоза диплоидные формы мхов производят гаплоидные споры. Разумеется, споры не являются половыми клетками, но смысл мейоза даже у мхов остаётся стандартным: это двойное деление диплоидной клетки, приводящее к образованию четырёх гаплоидных клеток (только в данном случае спор, а не гамет). Споры не могут участвовать в оплодотворении, они должны вначале вырасти во взрослое растение (гаплоидное), которое и произведёт половые клетки (путём митоза, а не мейоза).

Так что у мхов половые клетки (гаметы) производятся гаплоидными взрослыми растениями из уже гаплоидных соматических клеток, поэтому у них сперматозоиды и яйцеклетки образуются в результате митоза, а не мейоза.

Итак, у растений: мейозом производятся споры, а митозом - гаметы (половые клетки). Т.е. растения применяют мейоз и митоз "наоборот" по сравнению с животными.

Образно можно сказать, что мейоз - "решительный" процесс! Он начинает решать стоящую перед ним задачу сразу же, т.е. уже в профазе первого деления из двух. И эта задача - образование одинарного набора хромосом из двойного. Ниже написано, что именно происходит в профазе 1.

Для того чтобы получить одинарный набор хромосом вместо двойного, в мейозе проходит два деления подряд. Причём главная задача - получение одинарного хромосомного набора вместо двойного - решается уже в первом делении. Распределяются по двум дочерним клеткам не "половинки" хромосом, как это происходит при митозе, а парные гомологичные хромосомы. Поэтому первое деление мейоза так и называется - редукционное, т.е. сокращающее, потому что оно сокращает хромосомный набор в два раза. Второе деление мейоза (эквационное) решает второстепенную задачу - разделяет каждую хромосому на 2 сестринские хроматиды и равномерно распределяет эти хроматиды на 2 клетки.

Как легче понять и запомнить формулы, обозначающие количественные показатели хромосомного набора на разных фазах мейоза?

Расшифровка формул хромосомного набора

1n - одинарный набор хромосом (1 - одинарный, n - набор)

2n - двойной набор хромосом (2 - двойной, n - набор)

1c - одна цепь

Рис. Схема мейоза. Обратите внимание на то, что поведение хромосом уже в самом начале, в профазу 1-го деления, сильно отличается от поведения хромосом в митозе. Уже в профазу 1 каждая хромосома находит себе пару (похожую на неё гомологичную хромосому) и сцепляется с ней. Получаются хромосомные "сцепки", состоящие из четырёх хроматид - тетрады. Количество тетрад равно гаплоидному набору хромосом. В метафазу 1 на экваторе клетки выстраиваются не отдельные хромосомы, как в митозе, а тетрады. Далее, в анафазу 1, расходятся в разные стороны не хроматиды, а гомологичные хромосомы. Источник изображения: http://biofile.ru/bio/20033.html

Стадии профазы 1

Запоминалка для стадий профазы I мейоза:

"Лето знойное пышет двойной  духотой".

Лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.

1. Лептотена (тонкие нити). Хромосомы слабо конденсированы, поэтому они тонкие и плохо заметны. Они уже удвоенные после прошедшего в интерфазе синтетического периода, и каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Но эти сестринские хроматиды настолько сближены, что хромосомы имеют вид одиночных тонких нитей. Теломеры хромосом всё ещё прикреплены к ядерной мембране.

2. Зиготена (попарно слипшиеся нити). Начинается самое главное событие для всего мейоза - гомологичные хромосомы объединяются в пары. Это важнейший шаг для перехода от диплоидного (двойного) набора хромосом к гаплоидному (одинарному). Например, у человека после слипания гомологичных хромосом вместо 46 отдельных хромосомных образований теперь можно будет насчитать всего 23, что соответствует не диплоидному, а гаплоидному набору, хотя хромосом по-прежнему 46 и их комплект в клетке по-прежнему диплоидный. Обратите внимание на то, что этот процесс объединения гомологичных хромосом отсутствует в митозе. Итак, происходит конъюгация (слипание) гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют "бивалент" ("би-" означает "двойной"), или "тетрада" ("тетра" означает "четыре" ). Каждый двойной хромосомный бивалент состоит из четырёх хроматид, поэтому одновременно он является хроматидной тетрадой. Начинается распад ядерной оболочки на фрагменты, центриоли расходятся к разным полюсам клетки, образуется веретено деления, исчезают ядрышки. Продолжается конденсация (уплотнение) двухроматидных хромосом, находящихся уже в виде бивалентов. Кстати, именно на стадии зиготены созревающие мужские половые клетки перемещаются сквозь слой гемато-тестикулярного барьера, созданный сплошными отростками поддерживающих клеток (сустентоцитов), и становятся забарьерными структурами. Они попадают во внутренний отдел семенных канальцев, отделённый от остальных тканей организма и защищённый от действия иммунной системы, что позволяет им вырабатывать белки, являющиеся антигенами для собственного организма.

3. Пахитена (толстые пухлые нити). Процесс спирализации хромосом продолжается, причем в гомологичных хромосомах он происходит синхронно. Становится хорошо заметно, что хромосомы двухроматидные. Важнейшим событием пахитены является кроссинговер – обмен участками между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом. Кроссинговер приводит к первой во время мейоза рекомбинации генов.

4. Диплотена (двойные нити). Хромосомы в бивалентах перекручиваются и начинают отталкиваться друг от друга. Процесс отталкивания начинается в области центромеры и распространяется по всей длине бивалентов. Однако они все еще остаются связанными друг с другом в некоторых точках. Их называют хиазмы. Эти точки появляются в местах кроссинговера.

5. Диакинез (раздвижение, раздвоение). Хромосомы максимально укорачиваются и утолщаются за счет спирализации хроматид, ядерная оболочка почти полностью разрушена. Происходит сползание хиазм к концам хроматид.
 

Видео: Мейоз

 Видео: Мейоз

Видео: Мейоз поподробнее

Видео: Мейоз у растений и животных

Гаметогенез

Гаметогенез (образование гамет - половых клеток) - это более широкое понятие, чем мейоз (хотя мейоз - это тоже образование половых клеток). Но в дополнение к процессу мейоза (т.е. деления клеток) гаметогенез включает в себя также процесс дифференцировки половых клеток, т.е. их преобразование и формирование зрелых гамет. Для обозначения разных стадий дифференцировки половых клеток используют особые термины.

Образование гамет происходит не совсем одинаково в женском и мужском организме.

Сперматогенез - это "мужской" вариант гаметогенеза, образование сперматозоидов.

Овогенез (=оогенез) - это "женский" вариант гаметогенеза, образование яйцеклеток.

Сперматогенез

testis.jpg

Рис. 1: Сперматогенез

Рис. 2. Сперматогенез.

Рис. Овогенез (оогенез).

Рис. Сопоставление мужского и женского вариантов гаметогенеза. Источник изображения: https://multiurok.ru/files/priezientatsiia-po-tiemie-tsitologhichieskiie...

Смотри также: Митоз - непрямое деление клеток.

Амитоз

Определение понятия

Видео: Амитоз