Мейоз

Мейоз – это вид деления эукариотической клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое: из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных.

Чтобы въехать в это определение, представь в картинках. 

Внутри эукариотической клетки находится ядро. В ядре — ДНК — набор генетической информации (n2с). В диплоидной клетке этот набор — двойной (2n4с). 

Просто напомним, что буквой n обозначают набор хромосом, а буквой с — молекулу ДНК и хроматиду (их количество всегда совпадает). 

Соответственно, запись 1n2c значит, что в клетке 1 набор хромосом и 2 молекулы ДНК.

Мейоз с древнегреческого — упрощение, приведение обратно. В результате мейоза из одной диплоидной клетки получается четыре гаплоидных с одинарным набором хромосом (nc). 

Внимание, вопрос: зачем? 

Вспомни про оплодотворение. 

В процессе оплодотворения сливаются две клетки. Если в каждой из них будет полный набор хромосом, то количество хромосом ребенка тоже будет двойным. Такое потомство просто не выживет! 

Поэтому организмам очень нужно, чтобы клетки, участвующие в размножении, имели одинарный набор хромосом: тогда после слияния клеток получится один полный набор. 

Для этого природа придумала мейоз. Благодаря нему у животных появляются половые клетки, у высших растений — споры, а у грибов и водорослей — клетки мицелия или таллома. 

Если бы мы объясняли мейоз младшекласснику, мы бы сказали так.

Природа берет одну сложную клетку с двойным набором хромосом. Затем перемешивает эти хромосомы между собой. Потом разрывает клетку сперва на две, а потом на четыре части, в каждой из которых будет один набор.

Ты уже не младшеклассник. Так что сейчас все то же самое мы расскажем в подробностях. 

Мейозу предшествует интерфаза, когда клетка готовится к делению. В ней выделяют три периода: 

1. Пресинтетический (G1): клетка растет, в ней синтезируются необходимые вещества и органоиды, которые потребуются для деления. Количество хромосом и хроматид равное: 2n2c.
2. Синтетический (S): число хромосом остается прежним, но каждая из них состоит из двух идентичных сестринских хроматид, соединяющихся в области центромер. Этот процесс называется репликация. Проще говоря, молекулы ДНК удваиваются, мы получаем 2n4c. 
3. Постсинтетический (G2): количество хромосом и хроматин остается прежним. Клетка накапливает энергию и полезные вещества (например, белок тубулин, нужный для построения веретена деления). 

Интерфаза заканчивается, как только начинается процесс деления. 

Мейоз проходит в два этапа. 

1. Редукционный — тут природа делает из одной диплоидной клетки две гаплоидных. 
2. Эквационный — аналогичен митозу, получившиеся гаплоидные клетки делятся каждая на две. При этом число хромосом не меняется, а количество ДКН уменьшается вдвое.

Каждое деление состоит из профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Теперь посмотрим на весь процесс подробно.

Каждый этап рассмотрим по очереди.

Профаза 1 — самый сложный этап всего процесса. В ней клетка ещё не делится, а только готовится к делению. Делается это в пять этапов.

1. Лептотена: укорачиваются хромосомы, конденсируется ДНК, образуются тонкие нити вместо беспорядочных молекул 
2. Зиготена: среди хромосом находятся те, которые идентичны по размерам, форме и строению. Они соединяются в пары. Похожие хромосомы называют гомологичными, процесс сближения — конъюгацией, а получившиеся пары — бивалентами.
3. Пахитена: самый длинный этап. Биваленты приесоединяются друг к другу, а затем — меняются некоторыми участками. Этот обмен называется кроссинговер. 

Представь, что каждая хромосома — это ряд бумажек, на которых написаны какие-то признаки. «Высокий», «низкий», «голубые глаза», «карие глаза», «светлые волосы», «русые волосы». 

В процессе кроссинговера эти ряды бумажек перемешиваются, и некоторые бумажки меняются местами. 

Выглядит это примерно так:

Кроссиговер позволяет создавать новые комбинации генов в потомстве: Благодаря ему мы не становимся копиями своих родителей. Мы похожи одновременно на папу, на маму, чем-то на бабушек, дедушек и теть. 

1. Диплотена: образуется перекрёст между спаренными хромосомами. 
2. Диакинез: центриоли перемещаются к разным полюсам клетки, образуется веретено деления. 

Веретено деления − это структура клетки, которая обеспечивает равномерное распределение хромосом в дочерние клетки при ее делении.

Затем разрушается ядерная мембрана. 

Метафаза 1 — Центриоли располагаются у полюсов клетки. Биваленты (пары гомологичных хромосом) выстраиваются как бы по экватору.

Анафаза 1 — сокращаются микротрубочки веретена деления, биваленты разделяются и гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам.

Обрати внимание: к полюсам перемещаются целые двухроматидные хромосомы, а не отдельные хроматиды.

Телофаза 1 — хромосомы деспирализуются и на полюсах образуются ядра, а затем — две клетки с гаплоидным набором хромосом.

Второе эквационное деление — это, по сути, тот же митоз. Четыре стадии повторяются с каждой из получившихся клеток. 

Профаза 2 — происходит спирализация хромосом. Разрушается ядерная оболочка, образуется новое веретено деления (перепендикулярное первому). 

Метафаза 2 — хромосомы располагаются в плоскости экватора, но, в отличие от метафаза первого деления, не парами, а по одной.

Анафаза 2 — центромеры хромосом (штуки, которые соединяют два хроматида — две сестринские хромосомы) делятся. Хроматиды расходятся по разным полюсам клетки.

Телофаза 2 — происходит деспирализация хромосом. Появляется новая ядерная оболочка.

В результате из одной диплоидной клетки путём мейоза образуется четыре гаплоидных клетки, в каждой из которых находится половина наследственного материала, не идентичного изначальному.

Зачем этот процесс вообще нужен? 

1) Мейоз обеспечивает возможность размножения: предотвращает удвоение числа хромосом. 

С мейозом: 

Мама — 46 хромосом

Папа — 46 хромосом

Ребенок — 46 хромосом

Внуки — 46 хромосом 

Без мейоза: 

Мама — 46 хромосом

Папа — 46 хромосом

Ребенок — 94 хромосомы

Внуки — 188 хромосом

Потомство с таким количеством хромосом просто не выжило бы. 

2) Обеспечивает генетическое разнообразие. 

Помнишь кроссинговер? Он обеспечивает новые комбинации генов, предотвращает вырождение вида.

3) Обеспечивает появление потомства с новыми признаками — то есть буквально помогает эволюции и естественному отбору.

В чем отличие мейоза от митоза?

— в результате мейоза образуются четыре гаплоидных клетки 

— в результате митоза образуются клетки с одинаковым набором хромосом и одинаковыми генами  

— все вышеперечисленное 

Когда происходит кроссинговер? 

— Анафаза 2, диплотена

— Профаза 1, пахитена

— Телофаза 2

Перед началом мейоза каким набором хромосом и количеством ДНК располагает клетка? 

— 2n4c

— n2c

— 2n2c