Біологія. 9 клас. Остапченко

§ 24. Мейоз

Пригадайте, чим відрізняються хромосомні набори статевих і нестатевих клітин багатоклітинних організмів. Які набори хромосом називають гаплоїдними, диплоїдними та поліплоїдними? Як відбувається мітотичний поділ?

Процес запліднення супроводжується злиттям ядер чоловічої і жіночої статевих клітин, які, здебільшого, мають гаплоїдний набір хромосом (1n). При цьому хромосомний набір заплідненої яйцеклітини подвоюється, тобто стає диплоїдним (2n). Якби кількість хромосом в організмів, яким притаманне статеве розмноження, з кожним поколінням подвоювалась, то кожне наступне покоління становило б новий біологічний вид. Але в природі нічого подібного не спостерігають: у видів, які розмножуються статевим шляхом, хромосомний набір постійний. Це свідчить про те, що в їхньому життєвому циклі існує особливий механізм, який забезпечує зменшення хромосомного набору статевих клітин удвічі, порівняно з нестатевими. Цей механізм дістав назву мейоз.

Під час мейозу відбуваються два послідовні поділи, інтерфаза між якими вкорочена. Кожний із цих поділів, як і мітоз, складається із чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази і телофази (мал. 115).

Під час профази першого мейотичного поділу (профази І) хромосоми починають ущільнюватися і набувають вигляду паличкоподібних структур (мал. 115, І). Потім гомологічні хромосоми зближуються і кон’югують між собою. У цей час здається, що в ядрі не диплоїдний, а гаплоїдний набір хромосом. Насправді, кожна його складова частина - це пара сполучених між собою гомологічних хромосом.

Запам’ятаємо: мейоз (від грец. мейозіс - зменшення) - особливий спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого їхній хромосомний набір зменшується вдвічі.

Мал. 115. Перший мейотичний поділ: з однієї диплоїдної клітини утворилося дві гаплоїдні. Завдання. Уважно розгляньте малюнок та охарактеризуйте події, які відбуваються під час тих чи інших фаз першого мейотичного поділу

Запам’ятаємо: кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості.

Під час кон’югації може відбуватись кросинговер (від англ. кросинговер - перехрест) - гомологічні хромосоми обмінюються своїми певними ділянками (мал. 116). У результаті утворюються нові комбінації спадкового матеріалу і різні гомологічні хромосоми можуть відрізнятися за набором алельних генів.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид, сполучених між собою в певних точках. Наприкінці профази І гомологічні хромосоми розходяться, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка і починає формуватися веретено поділу.

У метафазі першого поділу мейозу (метафаза І) нитки веретена поділу приєднуються до кінетохорів гомологічних хромосом. При цьому центромери гомологічних хромосом розташовані одна навпроти одної, а не на одній лінії, як під час мітозу (мал. 115).

Під час анафази першого мейотичного поділу (анафаза І) гомологічні хромосоми пересуваються до протилежних полюсів клітини. Кожна з них складається з двох хроматид. Отже, наприкінці анафази І біля кожного з полюсів клітини опиняється половинний набір хромосом. Якщо клітина до початку мейозу була диплоїдною (2n), то після завершення першого мейотичного поділу вона стає гаплоїдною (1n).

У телофазі першого поділу мейозу (телофаза І) формується ядерна оболонка. У клітинах тварин і деяких видів рослин хромосоми деспіралізуються і ділиться цитоплазма материнської клітини. Але в клітинах багатьох видів рослин цитоплазма може і не ділитися.

Інтерфаза між першим і другим мейотичними поділами вкорочена: молекули ДНК у цей період не подвоюються. У клітинах багатьох рослин інтерфаза взагалі відсутня, тому вони одразу переходять до другого мейотичного поділу (мал. 117).

Під час профази другого мейотичного поділу (профази II) хромосоми, кожна з яких, як ви пам’ятаєте, складається з двох хроматид, ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, хромосоми починають пересуватись до центральної частини клітини, знову починає формуватись веретено поділу (мал. 117, 1).

У метафазі другого мейотичного поділу (метафазі II) завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу. Як і під час мітотичного поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в центральній частині клітини, і до кінетохорів прикріплюються нитки веретена поділу (мал. 117, 2).

Мал. 116. Схема, що ілюструє процес кросинговеру: І - гомологічні хромосоми (1 та 2) зближуються, II - після кон’югації гомологічні хромосоми починають розходитися (3 - центромери), але залишаються сполученими у певних ділянках, III - хроматиди гомологічних хромосом, що після кросинговеру обмінялися своїми ділянками (знайдіть ці ділянки на малюнку). Так унаслідок процесу кросинговеру утворилися дві гомологічні хромосоми з різним набором спадкової інформації

Мал. 117. Другий мейотичний поділ (показано події, що відбуваються з клітинами, які утворилися під час першого поділу). 1. Профаза II: у клітин, які мають гаплоїдний набір хромосом, зникають ядерні оболонки, ядерця і починається утворення ниток веретена поділу. 2. Метафаза II: зверніть увагу на розташування хромосом: воно таке саме, як і під час мітозу. 3. Анафаза II: до полюсів клітини розходяться окремі хроматиди кожної з хромосом. 4. Телофаза II: зникають веретена поділу, формуються ядерні оболонки, ядерця й поділяється цитоплазма. 5. Результат мейозу: з однієї диплоїдної материнської клітини утворилися 4 гаплоїдні дочірні

Запам’ятаємо: після двох послідовних мейотичних поділів диплоїдної материнської клітини утворюється чотири гаплоїдні дочірні. При цьому дочірні клітини можуть відрізнятись за набором спадкової інформації.

В анафазі другого мейотичного поділу (анафазі II) діляться центромери і хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини (мал. 117, 3).

Під час телофази другого мейотичного поділу (телофази II) хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка. Завершується телофаза II поділом цитоплазми (мал. 117, 4). У результаті другого мейотичного поділу кількість хромосом залишається такою самою, як і після першого, але число хроматид кожної з хромосом зменшується вдвічі. Тож і вміст молекул ДНК у кожній з дочірніх клітин також зменшується вдвічі порівняно з материнською.

У чому полягає біологічне значення мейозу? Мейоз - це досконалий механізм, який забезпечує сталість каріотипу видів, які розмножуються статевим способом. Завдяки двом мейотичним поділам статеві клітини мають половинний, порівняно з нестатевими, набір хромосом. Набір хромосом, характерний для організмів певного виду, відновлюється під час запліднення.

Мейоз також забезпечує і спадкову мінливість організмів. По-перше, в профазі І може відбуватися обмін ділянками гомологічних хромосом. По-друге, в анафазі І гомологічні хромосоми, які можуть містити різний набір спадкової інформації, опиняються в різних дочірніх клітинах (мал. 117). Таким чином, клітини, які утворилися внаслідок мейотичного поділу, можуть мати відмінний одна від одної набір спадкової інформації.

Завдання: Порівняйте події, що відбуваються під час мітозу та мейозу. По черзі порівняйте фази мітозу та першого мейотичного поділу, а потім - мітозу та другого мейотичного поділу. Відзначте риси подібності та розбіжності між ними.

Коротко про головне

Мейоз - особливий спосіб поділу клітин еукаріотичних організмів, здатних розмножуватися статевим шляхом. Він складається з двох послідовних поділів, інтерфаза між якими вкорочена, а в деяких рослин - практично відсутня. Кожний із цих поділів, як і мітоз, складається із чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази і телофази.

Після двох послідовних мейотичних поділів диплоїдної материнської клітини утворюється чотири гаплоїдні дочірні.

Мейоз - досконалий механізм, який забезпечує сталість каріотипу тих видів, які розмножуються статевим способом. Мейоз також забезпечує і спадкову мінливість організмів.

Ключові терміни та поняття: мейоз, кон’югація хромосом, кросинговер.

Перевірте здобуті знання

1. Зі скількох поділів складається процес мейозу? 2. Що таке кон’югація гомологічних хромосом і кросинговер? 3. Чому мейоз сприяє збільшенню спадкової мінливості організмів? 4. Яке біологічне значення мейозу? 5. Що спільного та відмінного між процесами мейозу та мітозу?

Поміркуйте

Чому мейоз не відбувається в тих організмів, яким не властиве статеве розмноження?