Мейоз – основной этап гаметогенеза. Цитогенетическая характеристика фаз мейоза

Мейоз – это способ деления клеток, в результате которого образуются половые клетки (гаметы). Мейоз-деление при котором происходит уменьшение числа хромосом, из диплоидной материнской образуются гаплоидные дочерние клетки. Мейоз состоит из двух последовательных делений : первое –редукционное или уменьшительное, в котором число хромосом уменьшается в 2 раза, и второе- эквационное или уравнительное, в котором сохраняется число хромосом.

После мейоза 1 образуются сперматоциты 2-го порядка (n2c) и овоциты 2-го порядка (n2c) и первое полярное тельце (n2c).

Мейоз I

Профаза 1 включает пять стадий:

Лептонема (стадия тонких нитей) – набор хромосом 2n4c. Конденсация хромосом слабая. Продолжается репликация ДНК. Ядерная мембрана и ядрышко демонтируются. Начинает образовываться веретено деления. Зигонема (стадия сливающихся нитей) - 2n4c. Осуществляется синапсис и конъюгация гомологических хромосом. Пахинема (стадия толстых нитей) - 2n4c. Происходит кроссинговер, перекомбинация аллельных генов. Хромосомы конденсируются.

Диктиотена (стадия двойных нитей) - 2n4c. Гомологи хромосом отталкиваются в области центромер, образуются хиазмы. В овогенезе наступает 1 блок (остановка).

Диакинез - 2n4c, происходит терминализация хиазм – соскальзывание к концам хромосом.

Метафаза 1 - 2n4c, ). Биваленты из гомологов сталкиваются нитями веретена деления в плоскость экватора, и к каждой хромосоме присоединяется одна кинетохорная нить веретена деления от ближайшего полюса

Анафаза 1 - 2n4c расхождение гомологичных хромосом к полюсам.

Телофаза 1 - 1n2c, восстанавливается ядерная оболочка и ядрышко, а затем происходит цитокинез. Образуется две дочерние клетки, ядра которых содержат число хромосом, уменьшенное в2 раза по сравнению с материнской клеткой. Каждая дочерняя клетка содержит при этом один гомолог пары. Такую клетку называют гаплоидной.

Интеркинез - 1n2, хромосомы остаются конденсированными.

После мейоза 2 образуются сперматиды (nc) и яйцеклетка (nc) с двумя полярными тельцами (nc).

Мейоз II

Профаза II - 1n2c, происходит демонтаж ядерной мембраны, образуется веретено деления, хромосомы конденсированы.

Метафаза II - 1n2c, хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. В овогенезе наступает второй блок (остановка).

Анафаза II - 2n2c, происходит деление центромер надвое и расхождение хроматид к полюсам клетки.

Телофаза II - 1n1с, деконденсация хромосом, монтаж ядерных мембран, цитотомия, образование 4-х дочерних клеток. Образуется ядрышко.

Механизмы перекомбинации наследственного материала – непостоянный механизм – за счет кроссинговера в пахитене профазы 1.

Механизмы перекомбинации наследственного материала – постоянный механизм – за счет случайного и независимого расхождения хромосом в анафазе 1.

Биологический смысл мейоза. Место мейоза в гаметогенезе

--мейоз характерен только для половых клеток. Мейоз обеспечивает поддержание постоянного числа хромомсом у особей одного вида, благодаря тому, что гаплоидные половые клетки сливаютсяс и образуют диплоидную зиготу, из которой развивается диплоидный организм

Из диплоидных клеток (2п2с) образуются гаплоидные клетки (пс) - гаметы. Происходит редукция числа хромосом, что обеспечивает постоянство (диплоидность) набора хромосом.

-является источником генотипической изменчивости, которая обеспечивается результатами кроссинговера и независимым расхождением негомологичных хромосом. Следствие кроссинговера является возникновение новых комбинаций генов Ав и аВ

-независимое поведение негомологичных хромосом приводит к возникновению всех возможных комбинаций негомологичных хромосом – DE, de или De dE.

Образующиеся гаплоидные клетки генетически неидентичны как между собой, так и с исходной родительской клеткой из-за перекомбинации наследственного материала отца и матери.

-В результате одного деления мейоза образуется четыре гаплоидные клетки. В гаметах человека имеется 23 хромосомы из 46, поэтому у одной особи может образовываться 2 в 23 степени разнообразных гамет, а кроссинговер дополнительно увеличивает генетическое разнообразие

Механизмы перекомбинации наследственнойинформации в мейозе и при оплодотворении являются цитологической основой законов наследования, открытых Менделем. 

Генная регуляция гаметогенеза у человека

Гаметогенез у человека регулируют гены, локализованные в Y- и X- хромосомах. А именно, гены О , Т , Tif и R^tif . Ген О отвечает за нормальный овогенез, а ген Т , за сперматогенез. при этом гены (продукты генов) взаимодействуют между собой по типу супрессивного эпистаза. В каком направлении будет протекать гаметогенез, зависит в итоге от наличия в генотипе гена R^tif ., локализованного в норме в Y-хромосоме.

При кариотипе плода 46,XY ген R^tif  Y-хромосомы супрессирует (угнетает активность) гена Tif Х-хромосомы, поэтому активируется Т-ген Х-хромосомы, который и стимулирует в гонадах сперматогенез. При кариотипе плода 46,XX Tif-ген активируется (так как нет гена RTif) и супрессирует ген Т, поэтому активируется О-ген, который стимулирует в гонадах овогенез.

В норме:

• при кариотипе 46,XY ген RTif супрессирует ген Tif, поэтому активируется ген Т, который стимулирует сперматогенез в гонадах;

• при кариотипе 46, XX ген Tif активен, супрессирует ген Т, поэтому активируется ген О, который стимулирует овогенез в гонадах.