Занятие№11
Тема: «Деление клеток: мейоз».
1. Деление половых клеток – мейоз.
2. Фазы мейотического цикла.
3. Кроссинговер, его биологическое значение.
4. Отличие митоза от мейоза.
Видовое постоянство числа Х в клетках поддерживается благодаря митозу, которому предшествует синтез ДНК и образование 2-х хроматид в каждой Х. Как же поддерживается постоянство числа Х при половом размножении.
Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) - это особый тип клеточного деления, который связан с процессом полового размножения. В результате мейоза из одной диплоидной клетки (содержащая два набора хромосом) образуются четыре гаплоидные клетки (содержащим по одному набору хромосом). Из гаплоидных клеток образуются половые клетки: сперматозоиды и яйцеклетки, способные к оплодотворению. В мейозе происходит сложный процесс, за счет которого получившиеся клетки будут отличаться друг от друга по качеству наследственной информации. Уменьшение числа Х вдвое происходит в процессе созревания половых клеток.
Мейоз –это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа Х вдвое и переход клеток из диплоидного состояния (2п) в гаплоидное (1п).
В результате редукции хромосомного набора в каждую гаплоидную спору или гамету попадает по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имеющихся в данной клетке. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, т.е. кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным.
Таким образом, сущность мейоза состоит в том, что каждая половая клетка получает одинарный - гаплоидный набор хромосом. Вместе с тем, во время мейоза создаются новые комбинации генов путем сочетания разных материнских и отцовских хромосом.
Перед мейозом, так же как и перед митозом, обязательно проходит интерфаза, в которой удваивается ДНК.
Мейоз состоит из двух клеточных делений, следующих друг за другом. Между двумя делениями мейоза интерфаза отсутствует.
Каждое из двух делений мейоза подразделяется, как и митоз, на четыре последовательные стадии: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
| фазы | Что происходит |
| Первое деление мейоза (редукционное деление) Профаза 1 | Ядерная оболочка рассасывается, ядрышко исчезает, начинают образовываться нити веретена деления, формируется 2 полюса деления клетки. Происходит сближение и переплетение парных гомологичных хромосом – конъюгация. И обмен участков гомологичных хромосом – кроссинговер. |
| Метафаза 1 | Хромосомы выстраиваются на экваторе клетки. Нити веретена деления прикрепляются к центрам хромосом. |
| Анафаза 1 | Хромосомы расходятся к полюсам клетки. Пары гомологичных хромосом разделяются, целые хромосомы конкретной пары расходятся к разным полюсам клетки, каждая хромосома по-прежнему состоит из двух хроматид |
| Телофаза 1 | Короткая фаза. Образуется ядерная оболочка. Образование двух дочерних клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома состоит из двух хроматид Клетка делится на 2 гаплоидные клетки. |
| Интерфаза | Практически отсутствует. Удвоение ДНК не происходит |
| Второе деление мейоза (эквационное деление) Профаза 2 | Непродолжительна. Ядерная оболочка рассасывается, формируются нити веретена деления.без кроссинговера, происходит по принципу митоза, но при гаплоидном наборе хромосом |
| Метафаза 2 | Хромосомы прикрепляются к нитям веретена деления и выстраиваются на экваторе клетки. |
| Анафаза 2 | Хроматиды расходятся к полюсам клетки. |
| Телофаза 2 | Завершается расхождение хромосом к полюсам клетки, деление цитоплазмы (цитокинез): все органоиды распределяются более или менее равномерно. Формируется ядерная оболочка и ядрышко.Образуются 4 гаплоидных клетки |
Биологическое значение мейоза.
1. Половое размножение.
У организмов, размножающихся половым путем, в рез-те мейоза образуются 4 клетки с половинным набором Х. При оплодотворении гаметы сливаются, образуется зигота, и диплоидный набор восстанавливается
2. Генетическая изменчивость.
Мейоз создает возможности для возникновения в гаметах новых генных комбинаций, обеспечивая комбинативную изменчивость.
Кроссинговер (от англ. crossingover), перекрест, взаимный обмен участками парных хромосом, происходящий в результате разрыва и соединения в новом порядке их нитей — хроматид; приводит к перераспределению (рекомбинации) сцепленных генов. Т. о., К. — важнейший механизм, обеспечивающий комбинаторную изменчивость, а следовательно, — один из главных факторов эволюции. К., как правило, имеет место в профазе первого деления половых клеток, когда их хромосомы представлены четырьмя нитями. В месте перекреста удаётся цитологически обнаружить характерную фигуру перекрещенных хромосом — хиазму. Результат К. можно выявить по новому сочетанию сцепленных генов (если аллели гомологичных хромосом, участвовавших в К., были гетерозиготны). Этот приём, открытый американским генетиком Т. Морганом,позволил доказать линейное размещение генов в хромосоме и разработать метод установления их взаиморасположения. В 1933 немецкий учёный К. Штерн цитологически доказал осуществление К. при обмене генами между хромосомами. Частота К. в грубом приближении зависит от линейного расстояния между генами. В случае, если на участке между двумя генами происходит сразу двойной или множественный обмен, частота перекомбинации этих генов уменьшается. Если разрывы в хромосомах, обменивающихся участками, произойдут не в строго идентичных точках, то наступит так называемый неравный К. При этом одна из хромосом получит дополнительный генетический материал, а в гомологичной хромосоме окажется его нехватка. У высших организмов обнаружен К. и в клетках тела (соматических), в этом случае он приводит к формированию мозаичных признаков. К. может захватывать обе нити молекулы ДНК или только одну; он может затронуть большой участок хромосомы с несколькими генами или часть одного гена (внутригенный К.). Разрывы и воссоединения хромосом при К. осуществляются при участии ряда ферментов. Однако молекулярный механизм К. окончательно не выяснен.