§ 40. Мейоз

Ст. 212

Вспомните, из каких стадий состоит митоз (см. рис. 100). Сравните митоз и мейоз (рис. 158). В чем сходство и отличие митоза и мейоза?

Стадии митоза: Интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, образование двух клеток.

Сходства: Мейоз и митоз содержат одинаковые фазы, носящие названия профазы, метафазы, анафазы и телофазы. В интерфазе обеих процессов увеличивается вдвое число хромосом. Мейоз и митоз – процессы, обеспечивающие размножение клеток.

Различия: Митоз передает информацию от клетки к клетке, а мейоз – от поколения к поколению. В результате митоза образуются 2 клетки. Мейоз приводит к образованию 4 клеток. Митоз является способом размножения всех клеток тела. Мейоз – способ образования сперматозоидов и яйцеклеток. При митозе образуются клетки, являющиеся копиями материнской, а при мейозе – клетки, которые отличаются от материнской. В результате митоза количество хромосом не изменяется: клетки остаются диплоидными. Мейоз приводит к уменьшению числа хромосом: клетка получает гаплоидный набор. Митоз состоит из одного деления, а мейоз – из двух. При мейозе совершаются конъюгация и кроссинговер, приводящие к рекомбинации наследственной информации. При митозе таких процессов не наблюдается. В первой анафазе мейоза производится расхождение хромосом к полюсам, в отличие от митоза, при котором к полюсам отходят хроматиды. Во второй анафазе мейоза осуществляется расхождение сестринских хроматид.

Ст. 218

1. Какой тип деления клетки лежит в основе полового размножения? Какие клетки образуются в результате такого деления? Какое это имеет значение?

В основе полового размножения лежит мейоз. В результате образуются не две, а четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. За счёт удвоения количества органоидов клетка увеличивается в размерах.

2. Опишите стадии мейоза. Как распределяются гомологичные и негомологичные хромосомы в мейозе? Какое значение это имеет для организмов?

Стадии, или фазы, первого мейотического деления:

Профаза I. Спирализация хромосом. Гомологичные хромосомы располагаются параллельно друг другу и обмениваются некоторыми гомологичными участками (конъюгация хромосом и кроссинговер, в результате которого происходит перекомбинация генов). Разрушается ядерная оболочка, начинает формироваться веретено деления.

Метафаза I. Пары гомологичных хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. К центромере каждой хромосомы присоединяется нить веретена деления. Причем к каждой только одна таким образом, что к одной гомологичной хромосоме присоединена нить с одного полюса клетки, а к другой – с другого.

Анафаза I. Каждая хромосома из пары гомологичных отходит к своему полюсу клетки. При этом каждая хромосома продолжает состоять из двух хроматид.

Телофаза I. Образуются две клетки, содержащие гаплоидный набор удвоенных хромосом.

Стадии, или фазы, второго мейотического деления:

Профаза II. Разрушение ядерных оболочек, формирование веретена деления.

Метафаза II. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, к ним присоединяются нити веретена деления. Причем таким образом, что к каждой центромере присоединяются две нити – одна с одного полюса, другая – с другого.

Анафаза II. Хроматиды каждой хромосомы разделяются в области центромер, и каждая из пары сестринских хроматид уходит к своему полюсу.

Телофаза II. Формирование ядер, раскручивание хромосом, деление цитоплазмы.

В мейозе гомологичные хромосомы всегда попадают в разные гаметы. Так как они могут нести разные по качеству признаки, то образующиеся гаметы не идентичны по генному набору.

Негомологичные хромосомы расходятся в гаметы произвольно, независимо друг от друга. Это связано со случайным расположением бивалентов в мейозе I и их независимым расхождением в анафазе I. Следовательно, отцовские и материнские хромосомы распределяются в гаметах случайным образом. Этот процесс, называемый независимым распределением, приводит к увеличению числа типов гамет и является основой генетического разнообразия организмов, способных к половому размножению.

3. В чём основное отличие мейоза от митоза? С чем это связано?

При митозе образуются клетки, являющиеся копиями материнской, а при мейозе – клетки, которые отличаются от материнской. Это связано с особенностями прохождения мейоза.

4. Объясните биологический смысл мейоза. Почему редукционное деление имеет место только при половом размножении? Ответ обоснуйте.

Биологический смысл мейоза заключается в образовании гаплоидных ядер или клеток, которые в ходе полового размножения сливаются, и в зиготе восстанавливается диплоидный набор. Этот процесс обеспечивает постоянный набор хромосом у вновь образующихся организмов при половом размножении.

Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом.

5. Сравните деление мейоза I и мейоза II. В чём основные отличия мейоза I и мейоза II? Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.

6. Объясните, почему при мейозе происходит образование значительного числа типов гамет у организмов. Определите, сколько типов гамет образуют клетки с набором хромосом, содержащим гены АаВЬСс, если все гены находятся в разных парах хромосом. Какие это типы гамет?

При мейозе происходит комбинирование гамет.

АаВвСс – восемь типов гамет (АВС, АВс, АвС, Авс, аВС, аВс, авс, авС).

7. Как жизненные циклы организмов связаны с мейозом? Приведите примеры.

Мейоз в жизненном цикле организма (от одного полового размножения до другого) происходит один раз. У животных мейоз имеет место при образовании гамет из исходных материнских диплоидных клеток. У растений мейоз наблюдается при формировании гаплоидных спор. Из таких спор в некоторых случаях может развиться гаплоидное поколение, у которого гаметы образуются уже в результате митоза. Но иногда у одноклеточных организмов, грибов, низших растений мейоз происходит сразу после образования зиготы, и в этом случае из гаплоидных клеток – спор – развивается взрослый гаплоидный организм.