Мейоз, його етапи й фази. Біологічне значення мейозу

Мейозце спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого з однієї материнської утворюються 4 дочірні клітини з удвічі меншим набором хромосом. Цей тип поділу включає 2 послідовних поділи, кожний з яких складається з 4 фаз: профази, метафази, анафази і телофази. Набір хромосом перед поділом у материнських клітинах диплоїдний, а в дочірніх клітинах – гаплоїдний. Стан спадкової інформації після поділу видозмінений завдяки процесам кон’югації і кросинговеру. Мейоз вперше описав німецький біолог О. Гертріг у 1876 році на прикладі яєць морських їжаків. Проте важливість мейозу в спадковості була описана лише в 1890 році німецьким біологом А. Вайсманом.

Етапи і фази мейозу

І етап – редукційний поділ, або Мейоз І:

Профаза Іфаза спіралізації (конденсації) двохроматидних хромосом. Вона є найтривалішою за часом у мейозі, під час неї відбувається ряд процесів.

Спіралізація двохроматидних хромосом. Хромосоми вкорочуються й ущільнюються та набувають вигляду паличкоподібних структур. Після цього гомологічні хромосоми зближуються і кон’югують (тісно прилягають одна до одної по всій довжині, обвиваються, перехрещуються).

Так утворюються комплекси з 4 хроматид, сполучених між собою в певних місцях, так звані тетради, або біваленти.

  • Кон’югація (зближення і злиття ділянок гомологічних хромосом) і кросинговер (обмін певними ділянками між гомологічними хромосомами). У результаті кросинговеру утворюються нові комбінації спадкового матеріалу. Таким чином, кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості. Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид.
  • • Розходження центріолей до полюсів.
  • • Зникнення ядерець.
  • • Розпад ядерної оболонки на фрагменти.
  • • Формування веретена поділу.

Метафаза Іфаза розташування тетрад на екваторі:

  • • короткі нитки прикріплюються до центромер лише з одного боку і хромосоми розташовуються двома лініями;
  • • на екваторі клітини розташовуються тетради.

Анафаза Іфаза розходження двохроматидних гомологічних хромосом.

  • • кожна тетрада розділюється на двохроматидні хромосоми;
  • • нитки веретена поділу скорочуються і розтягують двохроматидні хромосоми до полюсів. Наприкінці анафази біля кожного з полюсів клітини опиняється гаплоїдний (половинний) набір хромосом. Розходження хромосом кожної пари є подією випадковою, що є ще одним джерелом спадкової мінливості.

Телофаза Іфаза деспіралізації двохроматидних хромосом:

  • • утворення двох клітин з гаплоїдним набором двохроматидних хромосом;
  • • у клітинах тварин та деяких рослин хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини, але в клітинах більшості видів рослин цитоплазма не ділиться.

Результатом Мейозу І є утворення з однієї материнської клітини двох дочірніх клітин з гаплоїдним набором двохроматидних хромосом.

Інтерфаза між поділами мейозу коротка або відсутня, оскільки синтез ДНК не відбувається.

II етап – мітотичний, або Мейоз II

Профаза IIфаза спіралізації двохроматидних хромосом.

Метафаза IIфаза розташування двохроматидних хромосом на екваторі.

■ короткі нитки прикріплюються до центромер;

■ на екваторі клітини в один ряд розташовуються двохроматидні хромосоми.

Анафаза IIфаза розходження однохроматидних хромосом до полюсів клітин:

■ кожна хромосома розділюється на хроматиди;

■ нитки веретена поділу скорочуються і розтягують хроматиди до полюсів.

Телофаза IIфаза деспіралізації однохроматидних хромосом:

■ утворення двох клітин з гаплоїдним набором однохроматидних хромосом.

Отже, загальним результатом мейозу є утворення з однієї материнської клітини 4 дочірніх клітин з гаплоїдним набором однохроматидних хромосом.

Біологічне значення мейозу: 1) забезпечує видозміну спадкового матеріалу; 2) підтримує сталість каріотипу при статевому розмноженні; 3) лежить в основі статевого розмноження.

Порівняльна характеристика мітозу і мейозу

Кількість утворених клітин 3 однієї

Набір хромосом перед поділом у клітинах

Набір хромосом у дочірніх клітинах

Стан спадкової інформації в клітинах

Відмінності процесів у профазі мітозу і профазі 1 мейозу

Відсутність кон’югації і кросинговеру

Наявність кон’югації і кросинговеру

Відмінності процесів у метафазі мітозу і метафазі 1 мейозу

На екваторі хромосоми розташовуються в один ряд

На екваторі хромосоми розташовуються в два ряди у вигляді тетрад

Відмінності процесів у анафазі мітозу і анафазі 1 мейозу

Розходяться однохроматидні хромосоми

Розходяться двохроматидні хромосоми

Відмінності процесів у телофазі мітозу і телофазі 1 мейозу

Утворюються дві диплоїдні клітини з однохроматидними хромосомами

Утворюються дві гаплоїдні клітини з двохроматидними хромосомами

Крім мітозу, клітини еукаріотів можуть ділитися й іншими способами поділу. Це амітоз й ендомітоз.

Амітоз (прямий поділ) – поділ, що відбувається без спіралізації хромосом і без утворення веретена поділу. Здійснюється перешнуровуванням ядра, утворенням перегородки тощо. Основними ознаками амітозу є такі: а) ядро ділиться шляхом перетяжки на дві або декілька рівних або нерівних частин; б) точного розподілу ДНК і хромосом між двома або декількома частинами ядра не буває; в) ядерце і ядерна мембрана не зникають. Амітоз, зазвичай, спостерігається у приречених на загибель клітинах, в опромінених клітинах тощо.

Ендомітоз – поділ, що супроводжується репродукцією хромосом без утворення веретена поділу при збереженні ядерної оболонки. Усі фази мітотичного поділу відбуваються всередині ядра. Зустрічається ендомітоз в клітинах різних тканин, які інтенсивно функціонують, і результатом такого поділу може бути: а) багаторазове збільшення числа хромосом у клітині (наприклад, у клітинах печінки, м’язових волокнах); б) збільшення плоїдності клітини при збереженні в ній постійної кількості політенних (багатохроматидних) хромосом (наприклад, у клітинах амеб, інфузорій, евглен, слинних залоз двокрилих комах, зародкового мішка деяких рослин).

БІОЛОГІЯ+ Едвард Страсбургер (1844-1912) німецький ботанік, основні наукові праці якого відносяться до цитології, анатомії та ембріології рослин. Ввів у науку поняття цитоплазма, гаплоїдний набір хромосом, описав мейоз у вищих рослин, запліднення у папоротеподібних, голонасінних, виявив, що клітини і ядра рослин утворюються шляхом поділу, пояснив біологічне значення редукції кількості хромосом та ін. Його “Практикум з ботаніки” упродовж тривалого часу був основним посібником по мікроскопії рослин.

Енергія не створюється і не зникає, а лише переходить з однієї форми в іншу.

Закон збереження енергії

✅Мейоз: таблиця по фазах поділу, характеристика стадій

Мейоз – це поділ клітини зі зменшенням кількісного набору хромосом, в результаті чого утворюються статеві гамети з гаплоїдним набором. Він має кілька етапів (таблиця по фазах мейозу). Його роль полягає в підтримці однакового хромосомного набору для всіх особин одного виду. Крім цього, за рахунок кросинговеру, або рекомбінації генів, в процесі мейозу стає можливою мінливість, що допомагає організмам вижити в мінливих умовах середовища.

Порівняння двох типів поділу

Після мітотичного поділу відбувається формування соматичних клітин. Без нього багато життєво необхідні процеси, наприклад, регенерація, розвиток, безстатеве розмноження або зростання, не представляються можливими. А характерною рисою мейозу є утворення гамет, без яких неможливо статеве розмноження. Попри те, що ці процеси лежать в основі створення різних клітин, вони мають спільні риси.

Під час інтерфази обох процесів ДНК подвоюється, до того ж етапи однакові. Однак в результаті декількох поділів мейозу, перше з яких супроводжується кон’югацією, виходить чотири статеві клітини з набором хромосом 1n1c, а після поділу мітозу, що не супроводжується кон’югацією, утворюються тільки дві клітини, що містять диплоїдний, 2n2c.

Інтерфаза (підготовча)

Вона відбувається протягом трьох періодів (G1, S, G2). На цьому етапі відбувається підготовка до поділу. Він займає більшу частину її життєвого циклу і закінчується профазою 1. Які процеси відбуваються під час інтерфази?

Перший етап, G1, він же постмітотичний, характеризується активним синтезом всіх видів рибонуклеїнових кислот і АТФ, утворенням ферментів, рибосом і мітохондрій і зростанням клітини. Кількість хромосом відбивається у формулі 2n2c.Другий, s період, називають синтетичним, тому що в ньому ДНК подвоюється. З цієї причини кількість хромосом у клітині стає 2n4c. Останній, постсинтетичний, або премітотичний, період, по-іншому G2, триває недовго. За короткий відрізок часу подвоюються центріолі і синтезуються АТФ і білки.

Етапи мейозу

Процес поділу має в кілька стадій, кожна проходить в чотири етапи, і будь-який попередній плавно переходить в наступний. Перша стадія називається редукційної (по — іншому-мейоз 1). Друга-екваційна, вона ж-мейоз 2. У цей період в клітині гомологічні хромосоми притягуються до різних полюсів, це її схожість з мітозом.

Редукційний поділ

Початкова фаза цього періоду має назву профаза 1, друга — метафаза 1, третя — анафаза 1 і четверта — телофаза 1. Кожна з них тісно пов’язана з попередньою (для анафази це інтерфаза). Порушення одного етапу незмінно веде до порушення всього процесу.

Вираз nc дозволяє зобразити набір і хромосомний набір після поділу, де n — кількість хромосом (в гаплоїдному наборі), А c — число наборів хроматид.

Екваційна стадія

Ця стадія теж характеризується чотирма фазами, що називаються ідентично фазам мейозу 1, за винятком індексу (замість цифри один ставиться два).

Таблиця з коротким описом схеми мейозу 2:

За кількісним складом хромосом на кожному етапі можна скласти малюнок поділу. Під час інтерфази хромосомний набір дорівнює 2n2c, але в результаті редукції збільшується число хроматид і відбувається перший поділ. Через це кількість хромосом набуває формулу 1n2c.після екваційної стадії він зменшується до 1n1c.

Загальна характеристика

Подібний поділ клітини лежить в основі статевого розмноження і кросинговеру, без якого виживання організмів в постійно мінливих умовах навколишнього середовища не представляється можливим. Після поділу утворюються чотири гамети (статеві клітини) з гаплоїдним набором хромосом.

Для мейозу характерні два етапи, кожен з яких складається з чотирьох фаз (не рахуючи інтерфази — підготовчого періоду). Вони йдуть строго в певній послідовності: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.

Порушення одного з процесів тягне за собою незворотні зміни в складі майбутніх клітин або розлад всього механізму їх утворення. Це може стати причиною вроджених хвороб у нащадків або навіть їх загибелі.

За допомогою цього способу утворюються статеві гамети. На відміну від мітозу, в цьому процесі відбувається два ділення, одне з яких містить кросинговер. Утворилися клітини мають половинний набір хромосом. У тварин гамети утворюються в результаті гаметогенезу, а у рослин — спороутворення.