"Биология (базовый уровень)", Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов А.М. и др. /Под ред. Пасечника В.В.
Мейоз — особый способ деления клетки, благодаря которому из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Он необходим для полового размножения: число хромосом в гаметах уменьшается вдвое, а после оплодотворения восстанавливается. Во время мейоза происходят конъюгация, кроссинговер и независимое расхождение хромосом, поэтому дочерние клетки генетически различаются.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Мейоз — особый тип деления клетки, при котором из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Диплоидная клетка имеет два набора хромосом, а гаплоидная — один. Это обозначают как 2n и n соответственно, поэтому мейоз нужен для образования половых клеток.
Редукционное деление — первое деление мейоза, при котором число хромосом уменьшается вдвое из-за расхождения гомологичных хромосом. При этом каждая хромосома ещё состоит из двух хроматид. Термин помогает понять, почему после мейоза I набор уже гаплоидный.
Конъюгация — сближение и соединение гомологичных хромосом в профазе I мейоза. В результате материнская и отцовская хромосомы располагаются рядом и образуют пару. Это создаёт условия для точного расхождения гомологов и обмена участками.
Кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами во время конъюгации. После него хромосомы получают новые сочетания генов. Поэтому кроссинговер является одним из источников наследственного разнообразия.
Мейоз необходим для полового размножения, потому что при слиянии гамет их наборы хромосом складываются. Если бы гаметы были диплоидными, после каждого оплодотворения число хромосом удваивалось бы. Уменьшение набора до n сохраняет постоянство числа хромосом вида: n + n снова даёт 2n.
Перед началом мейоза клетка проходит подготовительный период и реплицирует ДНК. Поэтому каждая хромосома становится двухроматидной, а сестринские хроматиды содержат почти одинаковые копии наследственной информации. Нового удвоения между мейозом I и мейозом II уже не происходит, иначе итоговый набор хроматид нарушился бы.
В профазе I гомологичные хромосомы конъюгируют и образуют пары. Между несестринскими хроматидами может произойти кроссинговер, то есть обмен соответствующими участками. Затем пары располагаются в экваториальной плоскости, а в анафазе I гомологи расходятся к разным полюсам, сохраняя сестринские хроматиды соединёнными.
Мейоз I называют редукционным, потому что после него в каждой дочерней клетке остаётся по одному представителю каждой пары гомологичных хромосом. Центромеры в анафазе I не делятся, поэтому целая двухроматидная хромосома перемещается к полюсу. Количество хромосом уменьшается вдвое, хотя количество ДНК пока остаётся повышенным.
Мейоз II начинается без репликации ДНК и по основным событиям похож на митоз. Хромосомы выстраиваются по одной в экваториальной плоскости, затем в анафазе II делятся центромеры и расходятся сестринские хроматиды. Независимое расхождение гомологов и кроссинговер создают разные сочетания генов, поэтому четыре конечные клетки обычно генетически различаются.
Таблица помогает сравнить не только названия стадий, но и разделяемые структуры. Сначала найдите, происходит ли удвоение ДНК и конъюгация, а затем сравните события анафазы. Особенно полезно отдельно отслеживать число хромосом и число хроматид.
| Свойство | Мейоз I | Мейоз II |
|---|---|---|
| Удвоение ДНК перед делением | Происходит до мейоза I | Не происходит |
| Конъюгация гомологичных хромосом | Происходит в профазе I | Не происходит |
| Кроссинговер | Возможен в профазе I | Не происходит |
| Что выстраивается в экваториальной плоскости | Пары гомологичных хромосом | Отдельные хромосомы |
| Что расходится в анафазе | Гомологичные хромосомы | Сестринские хроматиды |
| Деление центромер | Не происходит | Происходит |
| Изменение набора хромосом | 2n становится n | Остаётся n |
| Результат деления | Две гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами | Четыре гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами |
Условие: в исходной клетке 2n = 12 хромосом. Сколько хромосом и хроматид будет в каждой клетке после мейоза I и после мейоза II? Нужно не смешивать число хромосом с количеством хроматид внутри них.
Ответ: после мейоза I — 6 хромосом и 12 хроматид в клетке; после мейоза II — 6 хромосом и 6 хроматид. Проверка проста: конечный набор должен быть гаплоидным, то есть n = 6.
Условие: гомологичные хромосомы образуют пары, между ними происходит обмен участками. Требуется назвать стадию и два связанных с ней процесса.
Ответ: профаза I; в ней происходят конъюгация и кроссинговер. Если в условии говорится о парах гомологов, это не следует путать с выстраиванием отдельных хромосом во втором делении.
Условие: у организма 2n = 8. Сколько типов хромосомных наборов может возникнуть в гаметах только за счёт независимого расхождения хромосом, без учёта кроссинговера?
Ответ: 16 типов гамет. Это число учитывает только независимое расхождение хромосом, а кроссинговер способен увеличить разнообразие ещё сильнее.
Ошибка — считать, что мейоз состоит из одного деления. Её допускают, если запоминают только конечный результат, забывая о двух последовательных этапах. Проверьте себя: после мейоза I образуются две клетки, а после мейоза II — четыре.
Ошибка — утверждать, что в анафазе I расходятся сестринские хроматиды. В первом делении расходятся гомологичные хромосомы, а сестринские хроматиды остаются вместе. Проверка: центромеры делятся только в анафазе II.
Ошибка — считать, что перед мейозом II ДНК снова удваивается. Между делениями есть короткий промежуток, но репликации в нём нет. Проверьте схему: удвоение ДНК происходит один раз, до мейоза I.
Ошибка — путать уменьшение числа хромосом с уменьшением количества ДНК. После мейоза I набор уже гаплоидный, но хромосомы ещё двухроматидные. Чтобы проверить ответ, отдельно назовите число хромосом и число хроматид.
Для понимания мейоза нужны знания о строении хромосомы, диплоидном и гаплоидном наборах, гомологичных хромосомах, клеточном цикле и митозе. Эти понятия объясняют, какие структуры соединяются и расходятся. Без них легко перепутать хромосомы с хроматидами.
Мейоз связан с образованием гамет и оплодотворением. Он уменьшает набор хромосом в половых клетках, а слияние гамет восстанавливает диплоидный набор. Так поддерживается постоянное число хромосом у вида.
Кроссинговер и независимое расхождение хромосом относятся к источникам наследственной изменчивости. Они создают новые сочетания генов в гаметах. Поэтому потомки одного вида могут отличаться друг от друга.
Почему мейоз называют редукционным делением?
Так называют первое деление мейоза, потому что в нём число хромосом уменьшается вдвое. Гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки, а центромеры не делятся.
Чем мейоз отличается от митоза?
Мейоз включает два последовательных деления после одного удвоения ДНК и образует четыре гаплоидные клетки. Митоз состоит из одного деления и обычно сохраняет исходный набор хромосом.
В какой момент происходит кроссинговер?
Кроссинговер происходит в профазе I мейоза, когда гомологичные хромосомы сближаются и образуют пары. В результате они обмениваются участками.
Почему после мейоза образуются именно четыре клетки?
После первого деления образуются две клетки, а каждая из них проходит второе деление. Поэтому из двух клеток возникают четыре гаплоидные клетки.
Чем отличаются гомологичные хромосомы от сестринских хроматид?
Гомологичные хромосомы — это материнская и отцовская хромосомы одной пары, несущие одинаковые группы генов. Сестринские хроматиды — две копии одной хромосомы, возникшие после удвоения ДНК.
§30. Мейоз
