Мейоз. Особенности первого и второго деления мейоза. Биологическое значение. Отличие мейоза от митоза.

Мейоз – процесс образования половых клеток. Он состоит из двух последовательных делений исходной диплоидной клетки (содержат два набора хромосом – 2n) и формирования четырёх гаплоидных половых клеток, или гамет (содержат по одному набору хромосом – n). Уменьшение (редукция) числа хромосом (2nn) происходит за счёт того, что на два деления приходится лишь одно удвоение (репликация) хромосомного материала. При оплодотворениигаплоидные гаметы – яйцеклетка и сперматозоид – сливаются и диплоидное число хромосом, характерное для каждого вида, восстанавливается(n+n2n).
В главных чертах мейоз протекает сходно у разных групп организмов и у особей женского и мужского пола. Два следующих друг за другом деления первичной половой клетки обозначаются как мейоз I и мейоз II.

 Подобно делению соматических клеток —митозу, и мейоз I, и мейоз II состоят из четырёх основных стадий – профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Вступающая в мейоз клетка диплоидна, а каждая хромосома содержит удвоенное количество ДНК.

В первом мейотическом делении особенно сложна и длительна профаза I (у человека она занимает 22,5 сут). Ее условно делят на пять стадий:

- лептотена – характеризуется увеличением ядра и началом спирализации хромосом,

- зиготена - в процессе этой стадии происходит коньюгация (сближение) гомологичных хромосом , имеющих одинаковую форму и размер, одна получена от матери, другая от отца. Центромера одной точно прилегает к центромере другой хромосомы.

- пахитена – конъюгирующие хромосомы тесно прилегают друг к другу, образуя биваленты. Каждый бивалент состоит из четверки хроматид, число бивалентов становится равным гаплоидному набору хромосом. В процессе дальнейшей спирализации возможен обмен идентичными участками гомологичных хромосом – кроссинговер.

 - диплотена – под действием сил отталкивания хромосомы начинают отходить друг от друга, оставаясь соединенными в хиазмах( местах перекреста, где происходит кроссинговер), они спирализуются и укорачиваются.

 - диакинез – продолжается спирализация и отталкивание, ядрышко и ядерная оболочка растворяются, центриоли клеточного ядра расходятся к полюсам, образуя веретено деления.

В метафазе I мейоза завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты, таким образом, что от каждой центромеры идет лишь одна нить к одному из полюсов веретена. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом, направляясь к разным полюсам, устанавливают бивалентны в плоскости экватора веретена деления.

В анафазе I мейоза ослабляются связи между гомологичными хромосомами в бивалентах и они отходят друг от друга, направляясь к разным полюсам веретена деления. При этом к каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид.

В телофазе I мейоза у полюсов веретена собирается одинарный, гаплоидный набор хромосом, каждая из них содержит удвоенное количество ДНК.Формула генетического материала образующихся дочерних клеток соответствует п2с.

 Особенностью мейоза в овогенезе является наличие специальной стадии — диктиотены, отсутствующей в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один овоцит ежемесячно возобновляет мейоз.

После мейоза I обычно сразу или после короткой интерфазы, во время которой удвоение хромосом не происходит, следует мейоз II.

Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления.

Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

Это деление аналогично митозу с той разницей, что делятся гаплоидные клетки. В анафазе II сестринские хроматиды разделяются и, став хромосомами, расходятся к полюсам. Число хромосом и количество ДНК приходят в соответствие, и мейоз II завершается образованием четырёх гаплоидных гамет, каждая из которых несёт уникальный генетический материал.
     Мейоз – один из ключевых биологических процессов. Его значение состоит в поддержании в поколениях постоянства хромосомных наборов (кариотипов), т.е. в обеспечении наследственности, и в создании новых сочетаний отцовских и материнских генов, т.е. в обеспечении генотипической изменчивости.

Мейоз имеет несколько принципиальных различий по сравнению с митозом.

При мейозе из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидных, при митозе – две аналогичных диплоидных.

В процессе мейоза происходит конъюгация с образованием бивалентов и кроссинговер, дающий возможность перекомбинации наследственного материала, при митозе этого нет – дочерние клетки точно копируют материнскую ( исключения – мутации).

Мейоз имеет место во время во время овогенеза и сперматогенеза в половых клетках, митоз же обеспечивает клеточный механизм процессов роста, регенерации, бесполого размножения организма.