В чем заключается сущность мейоза? Значение мейоза. Сравнение митоза и мейоза

Мейоз – деление клетки, в процессе которого появляются четыре дочерние клетки, включающие одинарный (гаплоидный) набор. Именно этим оно и отличается от митоза (деления клетки надвое).

Если в ходе мейоза одна клетка разделяется на четыре, то при митозе появляются только две.

Сравнение мейоза и митоза

В процессе мейоза появляются половые клетки, а в ходе митоза – соматические.

Если после мейоза клетки получаются с разным генетическим материалом, то при митозе образуются одинаковые клетки идентичные материнской.

Сравнение мейоза и митоза можно закончить утверждением, что при мейозе происходит редукция или сокращение числа хромосом, при митозе набор хромосом остается неизменным.

В чем заключается сущность мейоза

Впервые мейоз был описан биологами в 19 веке. В. Флемминг описал мейоз у животных в 1882 году, а Э. Сграсбургер – у растений в 1888 году. Характеристику мейоза можно начать с того, что с помощью этого способа деления появляются половые клетки, или гаметы, и споры у растений.

Суть мейоза состоит именно в создании половых клеток. Так, в каждой споре или гамете содержится только одна хромосома из пары гомологичных. Когда гаметы сливаются в ходе оплодотворения, образуется одна зигота с двойным или диплоидным набором хромосом, наследственная информация вида передается из поколения в поколение, и кариотип организмов остается неизменным. Мейоз – это деление клетки, при котором число хромосом убывает в два раза. Называется оно еще редукционным делением, то есть делением с уменьшением количества хромосом. В этом и есть значение мейоза – не допустить избыточного количества хромосом после слияния двух гамет. Кроме того, благодаря мейозу обеспечивается генетическое разнообразие.

Что происходит в результате мейоза

С помощью этого процесса происходит:

1. Появление гамет ( или половых клеток), или гаметогенез.
2. Образование спор у растения.
3. Конъюгация (половой процесс) у инфузории. Две инфузории сближаются и осуществляют обмен генетической информации. Между ними в ходе этого процесса образуется небольшой мостик из цитоплазмы, соединяющий двух одноклеточных. Из диплоидного ядра инфузории путем мейоза возникают четыре гаплоидных ядра, одно из них остается и делится митозом, а затем инфузории обмениваются получившимися ядрами.
4. Происходит изменение наследуемой генетической информации (наследственная изменчивость)

Два деления мейоза

Стадии мейоза в совокупности состоят из двух частей – первого деления и второго.

Между этими делениями репликация (удвоение) ДНК не происходит.

Первое деление мейоза

В процессе первого деления из клеток с диплоидным (двойным) набором хромосом получаются клетки с одинарным набором. Состоит оно из 4 стадий мейоза (или фаз), не считая интерфазу, которая является подготовительной.

Интерфаза

Перед началом деления в клетке, у каждой хромосомы происходит репликация, происходит удвоение в S-периоде подготовительной фазы мейоза – интерфазы. В течение определенного времени две хромосомы объединены друг с другом центромерой. Поэтому в ядре с началом мейоза содержится четыре набора гомологичных хромосом.

Профаза I

Также как и в митозе в профазе первого деления происходит спирализация хромосом (наследственный материал плотно упаковывается). В то же время происходит сближение парных или гомологичных хромосом. Они притягиваются друг к другу одинаковыми участками, происходит конъюгация (соединение хромосом). В результате получаются пары хромосом, называемые бивалентами, которые состоят из четырех нитей. Когда хромосомы пребывают в таком состоянии, они продолжают скручиваться (продолжают спирализацию), при этом хроматиды перепутываются. Когда гомологичные хромосомы начинают разделяться, они как бы отталкиваются друг от друга. В результате получаются разрывы, которые затем вновь закрываются. Таким образом, хромосомы совершают обмен участками и заодно и наследственной информацией. Перекрест, который сопровождается обменом участками ДНК и получил название кроссинговера.

Это то, в чем заключается сущность мейоза в отношении генов. Значение кроссинговера велико, так как именно благодаря этому процессу происходит возникновение новых хромосом с неповторимым сочетанием генов.

Причем обмен происходит каждый раз по-разному, участки обмена разные по величине

Метафаза I

В это время до конца сформировалось веретено деления. Нити веретена крепятся к хромосомам в бивалентах, а точнее к их кинетохорам (участок в середине). Нити выстраивают биваленты в районе экватора клетки.

Анафаза I

Гомологичные хромосомы, объединенные ранее в биваленты, отделяются и устремляются к обоим полюсам делящейся клетки.

При этом они имеют уже гаплоидный или одинарный набор хромосом (в составе хромосомы две хроматиды). Так как к полюсам отходят случайные хромосомы, это обуславливает то, в чем заключается сущность мейоза – генетическое разнообразие у дочерних клеток.

Телофаза I

У каждого полюса собрались хромосомы с одинарным набором. Эта фаза очень короткая и непродолжительная. Происходит восстановление ядерной оболочки, после чего из одной клетки получаются две.

Второе деление

После телофазы I опять наступает интерфаза. Она подготавливает клетку ко второму делению. Она происходит быстро, у ДНК в этой фазе не происходит синтез. Второе деление сходно с митозом.

Профаза II

Она быстрая и непродолжительная. Ядерная оболочка вместе с ядрышками исчезает, хромосомы становятся толще и короче. Они выстраиваются у противоположных полюсов, и возникают нити веретена деления.

Метафаза II, анафаза II и телофаза II

В метафазе II хромосомы находятся в плоскости экватора. В анафазе II нити веретена разделяют хромосомы на отдельные хроматиды посредством разрушения связи в центромерах. Получившиеся хроматиды превращаются в самостоятельные хромосомы. Они смещаются к противоположным полюсам клетки с помощью нитей веретена.

В телофазе II нити веретена разрушаются и исчезают. Ядра обособляются и происходит цитокинез. В результате этого деления из двух клеток с одинарным (гаплоидным) набором образуются четыре клетки, у которых тоже гаплоидный набор хромосом.

Биологическая роль мейоза

По сути мейоз – способ деления клетки, благодаря которому, из одной клетки с двойным набором хромосом образуют целых четыре клетки с гаплоидным набором. Еще в чем заключена сущность мейоза, так это в том, что этот механизм препятствуют непременному увеличению хромосом в клетке при слиянии гамет. Если бы мейотического деления не существовало и половые клетки имели как и все прочие клетки тела двойной хромосомный набор, и при половом размножении количество хромосом удваивалось в каждом поколении.

В чем заключается сущность мейоза, так это в том, что благодаря ему у гамет появляется большое разнообразие генетического состава. Достигается оно в процессе кроссинговера (обмена участками хромосом), так и в результате случайного сочетания хромосом матери и отца при их разном независимом расхождении к полюсам в анафазе I. Можно подвести итог и сказать, что значение мейоза сводится к появлению разного потомства с разнообразными качествами и признаками при половом размножении. Существование этого процесса обуславливает существование полового размножения, которое в эволюционном плане является более перспективным, чем бесполое. Благодаря половому размножению могут появляться новые признаки у видов, новые виды растений и животных.