Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Мейотичний поділ клітин

Мейоз — особливий поділ клітини, що відбувається на певних етапах життєвого циклу організмів, які розмножуються статевим шляхом. Він пов’язаний із процесами розмноження грибів, рослин, тварин і відбувається в циклі розвитку кожного організму під час утворення статевих клітин.

Мейоз — це незвичайний механізм, що забезпечує зменшення хромосомного набору статевих клітин і кількості ДНК удвічі порівняно з нестатевими, щоб після злиття ядер чоловічої та жіночої статевих клітин при статевому розмноженні відновити кількість хромосом у клітинах організму.

Мейоз — сукупність двох послідовних поділів клітини, за яких ядро ділиться двічі, а хромосоми — один раз, унаслідок чого відбувається редукція (зменшення) їх кількості. Редукція кількості хромосом удвічі і перехід клітини з диплоїдного стану в гаплоїдний є наслідком мейозу. З однієї материнської клітини з диплоїдним набором хромосом (2n) виникають чотири гаплоїдні (n) клітини — гамети або спори. Мейоз забезпечує рівномірний розподіл генетичного матеріалу в кількох поколіннях організмів.

Місце мейозу в життєвому циклі організмів

Мейоз відбувається в:

клітинах статевих залоз тварин і людини;
клітинах насінних зачатків і пиляків вищих насінних рослин;
материнських клітинах спор вищих спорових рослин;
зиготах грибів і водоростей;
найпростіших.

Мейоз в усіх живих організмів здійснюється за єдиною схемою, однак у різних організмів він буває на різних етапах розвитку.

Розрізняють три типи мейозу: початковий, або зиготний; проміжний, або споровий; кінцевий, або гаметний.

Початковий, або зиготний, настає одразу ж після запліднення і відбувається в зиготі. Характерний для організмів, у життєвому циклі яких переважає гаплоїдна фаза (гриби аскоміцети, базидіоміцети; окремі водорості — хламідомонада; найпростіші — споровики).

Проміжний, або споровий, мейоз здійснюється в організмів, одна половина життєвого циклу яких представлена гаплоїдною фазою, а друга — диплоїдною. Притаманний вищим споровим і насінним рослинам: мохам, плаунам, хвощам, папоротеподібним, голонасінним, покритонасінним, а з морських найпростіших — форамініферам. Відбувається під час спороутворення.

Кінцевий, або гаметний, характерний для організмів, більша частина життєвого циклу яких представлена диплоїдною фазою і лише статеві клітини їх — гаплоїдні (багатоклітинні тварини; морська водорість фукус; з найпростіших — інфузорії).

Для всіх трьох типів хід мейозу однаковий. Він складається із двох послідовних поділів, що супроводжуються лише одноразовим подвоєнням ДНК перед першим поділом.

Після першого поділу (редукційного) кількість вихідних хромосом зменшується удвічі, другий поділ (екваційний, або вирівнюючий) відбувається за типом мітозу.

Фази мейозу

Профаза І:

починається зі спіралізації хромосом;
гомологічні хромосоми кон’югують між собою: зближуються і утворюють пари;
спостерігається процес кросинговеру (перехресту хромосом), під час якого гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками;
утворюються тетради — комплекси із чотирьох хроматид, зчеплених у певних місцях:
ядерця зникають, руйнується ядерна оболонка й починає формуватись веретено поділу.

Метафаза І:

хромосоми взаємодіють з веретеном поділу;
тетради розміщуються по обидва боки від екваторіальної пластинки клітини.

Анафаза І:

кожна тетрада ділиться навпіл;
до полюсів відходять цілі хромосоми, що складаються із двох хроматид;
центромери не розділяються.

Телофаза І:

біля полюсів клітини збираються половинні набори хромосом — по одній з кожної пари;
формується ядерна оболонка;
виникають клітини або лише ядра з гаплоїдним набором хромосом.

Інтерфаза між першим і другим мейотичними поділами вкорочена. На відміну від звичайної інтерфази, реплікація хромосом не відбувається (хромосоми уже подвоєні і складаються із сестринських хроматид).

Схема мейотичного поділу

Профаза II:

спіралізуються двохроматидні хромосоми;
зникають ядерця;
руйнується ядерна оболонка;
починає формуватись веретено поділу.

Метафаза II:

завершується спіралізація хромосом;
формується веретено поділу.

Анафаза II:

центромери хромосом діляться;
хроматиди розходяться до полюсів клітини.

Телофаза II:

деспіралізація хромосом;
формуються ядерця та ядерна оболонка;
ділиться цитоплазма.

У більшості організмів клітини, що утворилися, потім перетворюються на гамети — статеві клітини.

Біологічне значення мейозу

Мейоз, насамперед, забезпечує підтримання сталої кількості хромосом в усіх поколіннях організмів, які розмножуються статевим шляхом. Дозрілі статеві клітини одержують гаплоїдний набір хромосом, а під час запліднення відновлюється диплоїдний набір, притаманний даному виду організмів. Так зберігається постійний для кожного виду набір хромосом (каріотип) та кількість ядерної ДНК.

Під час послідовних поділів мейозу відбувається перекомбінація генетичного матеріалу між утворюваними гаметами — перехрест хромосом, обмін ділянками між гомологічними хромосомами і незалежне розходження кожної пари гомологічних хромосом до різних дочірних клітин. Це забезпечує комбінативну мінливість і визначає закономірності спадкової передачі ознаки від батьків до нащадків. Природним доказом цього є двояйцеві близнюки або діти одних і тих же батьків.

Відмінності між мітозом і мейозом

Від мітотичного поділу соматичних клітин мейоз відрізняється деякими особливостями:

мітоз складається з одного поділу, а мейоз — із двох;
при мітотичному поділі реплікація ДНК і самоподвоєння хромосом відбувається перед усіма подальшими поділами, а при мейозі — тільки перед першим поділом;
мітоз можливий для клітин з будь-яким набором хромосом, а мейоз для гаплоїдних клітин неможливий;
у профазі мітозу внаслідок спіралізації хромосоми набувають вигляду щільних тілець, що складаються із двох хроматид, гомологічні хромосоми відокремлені, а в профазі І мейозу гомологічні хромосоми в повздовжньому напрямку виглядають як єдине ціле (хоч і складаються з двох хроматид); відбувається їх кон’югація, може бути і кросинговер;
у метафазі мітозу центромери гомологічних хромосом містяться на екваторіальній пластинці клітини, а в метафазі І мейозу центромери гомологічних хромосом перебувають по різні боки від екваторіальної пластинки клітини;
в анафазі мітозу центромери діляться, ідентичні хроматиди розходяться до полюсів клітини, а в анафазі І мейозу до полюсів клітини розходяться гомологічні хромосоми, які складаються із двох хроматид. У результаті кросинговеру в анафазі II до полюсів клітини розходяться неідентичні хромосоми.

Унаслідок мітотичного поділу материнської клітини: