Краткий ответ
Мейоз — это два последовательных деления клетки, в результате которых из одной диплоидной клетки \(2n\) образуются четыре гаплоидные клетки \(n\). При мейозе происходит уменьшение числа хромосом вдвое, а также обеспечивается генетическое разнообразие организмов.
Конспект по теме «Мейоз»
1. Значение и особенности мейоза
- Мейоз называют редукционным делением, потому что число хромосом уменьшается: \[ 2n \rightarrow n \]
- Мейоз сопровождается образованием:
- гамет у животных;
- спор у растений.
- При оплодотворении два гаплоидных ядра сливаются, и восстанавливается диплоидный набор: \[ n+n=2n \]
- Мейоз состоит из двух последовательных делений:
- первое — редукционное;
- второе — эквационное, похожее на митоз.
- Каждое деление включает четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
2. Первое деление мейоза
Первое деление называется редукционным, потому что из одной диплоидной клетки образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом.
Профаза I
Это самая продолжительная стадия. Она включает пять этапов.
1. Лептотена
- Ядро увеличивается.
- Видны длинные тонкие хромосомы.
- Каждая хромосома состоит из двух хроматид.
- Начинается спирализация хромосом.
2. Зиготена
- Происходит конъюгация — сближение и соединение гомологичных хромосом.
- Гомологичные хромосомы имеют одинаковую форму и размер:
- одна получена от матери;
- другая — от отца.
3. Пахитена
- Гомологичные хромосомы плотно соединяются.
- Образуется бивалент — пара гомологичных хромосом.
- Каждый бивалент состоит из четырёх хроматид, поэтому его также называют тетрадой.
- Происходит кроссинговер — обмен одинаковыми участками между гомологичными хроматидами.
4. Диплотена
- Гомологичные хромосомы начинают расходиться.
- Они остаются соединёнными в отдельных местах — хиазмах.
- В области хиазм происходит обмен участками хроматид.
- Хромосомы спирализуются и укорачиваются.
5. Диакинез
- Хромосомы максимально спирализуются, утолщаются и укорачиваются.
- Биваленты остаются соединёнными концами.
- Растворяются ядерная оболочка и ядрышко.
- Центриоли расходятся к полюсам клетки.
Главные процессы профазы I:
- конъюгация гомологичных хромосом;
- образование бивалентов, или тетрад;
- кроссинговер.
Метафаза I
- Биваленты выстраиваются по экватору клетки.
- Образуется метафазная пластинка.
- К хромосомам прикрепляются нити веретена деления.
Анафаза I
- К полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы, а не хроматиды.
- В каждую дочернюю клетку попадает по одной хромосоме из каждой пары.
- Каждая хромосома по-прежнему состоит из двух хроматид.
Телофаза I
- В дочерних клетках устанавливается гаплоидный набор хромосом \(n\).
- Хромосомы состоят из двух хроматид.
- На короткое время могут образоваться ядерная оболочка и ядро.
- У животных происходит деление цитоплазмы, у растений формируется клеточная стенка.
- У многих растений телофаза I отсутствует: после анафазы I клетки сразу переходят к профазе II.
3. Интерфаза II
- У животных между первым и вторым делениями может быть короткая интерфаза.
- Повторного удвоения ДНК не происходит.
- Поэтому перед вторым делением хромосомы не удваиваются.
4. Второе деление мейоза
Второе деление называют эквационным. Оно похоже на митоз и приводит к разделению сестринских хроматид.
Профаза II
- Хромосомы утолщаются и укорачиваются.
- Растворяются ядерная оболочка и ядрышко.
- Образуется веретено деления.
Метафаза II
- Хромосомы выстраиваются по экватору клетки.
- К ним прикрепляются нити веретена деления.
Анафаза II
- Делятся центромеры.
- Сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам.
- После разделения каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой.
Телофаза II
- Хромосомы деспирализуются и становятся невидимыми.
- Нити веретена исчезают.
- Вокруг каждого набора хромосом образуется ядерная оболочка.
- Происходит деление цитоплазмы.
- Из одной исходной клетки образуются четыре гаплоидные клетки.
5. Биологическое значение мейоза
Мейоз необходим для:
- сохранения постоянного числа хромосом у вида;
- образования гаплоидных гамет и спор;
- восстановления диплоидного набора при оплодотворении;
- увеличения наследственной изменчивости.
Генетическое разнообразие возникает благодаря:
- кроссинговеру;
- обмену участками между материнскими и отцовскими хромосомами;
- образованию новых сочетаний негомологичных хромосом.
Таким образом, мейоз создаёт материал для естественного отбора.
6. Отличия митоза от мейоза
| Признак | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Число делений | Одно | Два последовательных |
| Конъюгация гомологичных хромосом | Отсутствует | Происходит в профазе I |
| Кроссинговер | Отсутствует | Происходит в профазе I |
| Расположение в метафазе | По экватору располагаются отдельные хромосомы | В метафазе I располагаются биваленты |
| Что расходится в анафазе | Сестринские хроматиды | В анафазе I — гомологичные хромосомы, в анафазе II — хроматиды |
| Число хромосом в дочерних клетках | Сохраняется | Уменьшается вдвое |
| Число дочерних клеток | Две | Четыре |
| Набор хромосом | Такой же, как у исходной клетки | Гаплоидный |
| Репликация ДНК между делениями | Не применимо | Между I и II делениями отсутствует |
| Значение | Рост, развитие, восстановление тканей | Образование гамет и наследственная изменчивость |
Проверка результата
Схему мейоза можно представить так:
\[ \text{исходная клетка } 2n \rightarrow \text{две клетки } n \rightarrow \text{четыре клетки } n \]
При этом:
- после первого деления расходятся гомологичные хромосомы;
- после второго деления расходятся сестринские хроматиды;
- число хромосом уменьшается вдвое только при первом делении.
У человека мейоз происходит во время овогенеза и сперматогенеза.
