Мейоза – полово размножаване на организмите

Мейоза – полов процес, чрез който се формират половите клетки (гамети) на организмите, които използват полово размножаване. Наблюдава се при представители на растенията, животните и гъбите.

Въпреки някои общи етапи с безполовото делене митоза, процесът мейоза по своята същност сериозно се различава от безполовото клетъчно делене. Докато целта на митотичното делене е да се запази непроменена генетичната информация при намножаването на соматичните клетки (с диплоиден набор хромозоми), механизмът на мейозата цели получаването на гамети с редуциран наполовина хромозомен набор (n), т.е. хаплоидни клетки, за да може когато се слеят при оплождане, зиготата да има диплоиден набор от хромозоми (2n). Така например соматичните клетки у човек нормално съдържат 46 хромозоми (23 двойки), а половите чяйцеклетките и сперматозоидите по 23 хромозоми.

Мейотичното клетъчно делене преминава през фазите, характерни и за митозата, механизмите за разделяне на генетичния материал между дъщерните клетки също са сходни. В случая обаче мейозата включва два етапа: мейоза I и мейоза II. Тази особеност е необходима за редуцирането на хромозомите в гаметите.

Мейоза I

Първото мейотично делене е предшествано от типичните стадии на интерфазата (G1, S и G2). В резултат при навлизането в М-фазата клетката вече е с увеличени размери, удвоено количество ДНК, двоен брой центрозоми и е напълно подготвена за деленето.

мейоза

мейотично делене първи етап – мейоза I

Профаза I

Именно тази фаза при мейозата силно се различава от митотичната профаза и е с най-голяма продължителност. По време на профаза I протичат много значими събития, според които фазата се дели на няколко подетапа – лептотен, зиготен, пахитен, диплотен и диакинеза.

През лептотен вече видимите под микроскоп хромозоми, състоящи се от по две сестрински хроматиди, остават закрепени за ядрената обвивка. Самите сестрински хроматиди остават трудно различими помежду си, защото са плътно долепени.

По време на зиготен хомоложните двойки хромозоми се сближават и формират т. нар. биваленти или тетради (тъй като заедно имат четири хроматиди). Самото сближаване се означава с термините конюгация или синапсис и се опосредства от протеинов комплекс, наречен синаптонемален комплекс. Този комплекс се формира най-често в областта на хромозомните центромери.

Формираните биваленти навлизат в пахитен и между несестринските хроматиди става размяна на хомоложни участъци от ДНК. Този процес е познат като кросинговър и представлява още един от механизмите за осигуряване на генетичното разнообразие на поколението. След края на кросинговъра несестринските хроматиди остават свързани в местата, където е станала размяната на фрагменти. Тези точки на контакт се наричат хиазми.

През диплотен синаптонемалният комплекс между хомоложните хромозоми се разгражда и те остават свързани единствено в хиазмите. Характерно за бозайниците е, че зреещите овоцити спират овогенезата си именно в диплотен, като остават в тази фаза до настъпване на овулацията.

При другите организми делящите се клетки навлизат в диакинеза. Събитията в тази фаза са аналогични на прометафазата на митотичното делене. Ядрената обвивка и ядърцето се разпадат, а самите хромозоми са още по-уплътнени и с ясно разграничими хиазми.

Метафаза I

Свързаните в хиазмите хомоложни хромозоми се залавят за нишките на делителното вретено, идващи от противоположните полюси на клетката, като сестринските хроматиди на всяка отделна хромозома остават плътно долепени. Хромозомите се подреждат в метафазната пластинка в екватора на клетката, като ориентацията спрямо двата полюса на хомоложните хромозоми от тетрадите е случайна.

Анафаза I

Хомоложните хромозоми се разделят една от друга. Дърпани от нишките на делителното вретено, те поемат към противоположните клетъчни полюси. Сестринските хроматиди на всяка хромозома остават свързани помежду си.

Телофаза I

След разполагането на хромозомите в полюсите, ядрената обвивка се формира наново, хромозомите декондензират.

Протича цитокинеза и резултатът е две нови клетки с хаплоиден набор от хромозоми, но всяка от тях съдържа по две хроматиди, тоест има удвоено количество ДНК. Ето защо за да се получат хаплоидни клетки с нормален генетичен материал, е необходимо и второ мейотично делене.

Мейоза II

След кратка интеркинеза (Интерфаза II), през която ДНК не се реплицира, клетките навлизат във втория етап на делене.

мейоза

мейотично делене втори етап – мейоза II

Профаза II – най-общо второто мейотично делене може да бъде разглеждано като митотично делене. През метафаза II сестринските хроматиди на всяка хромозома се залавят за противоположни нишки на делителното вретено. По време на анафаза II се разделят една от друга, придвижвайки се към клетъчните полюси. Следват телофаза II и цитокинеза. Така след края на едно пълно мейотично делене резултатът от една майчина диплоидна клетка са четири хаплоидни дъщерни.

Формирането на полови клетки има някои разлики при различните организми. При растенията гаметогенезата включва образуването на хаплоидни спори, докато при животните половите клетки се получават директно от диплоидните клетки. При бозайниците образуването на половите клетки се нарича овогенеза при женските индивиди и сперматогенеза при мъжките. Тъй като яйцеклетката има и изхранващи и защитни качества, при мейотичното делене се получава един овоцит и едно миниатюрно полярно телце. Функцията на полярните телца е просто да редуцира хромозомния набор на овоцита, без да намалява протеините и органелите на клетката. Така продуктът на овогенезата е една яйцеклетка, а на сперматогенезата – четири сперматозоида.

Биологично значение

Биологичното значението на мейозата е огромно. Много от специфичните събития, характерни за този процес (кросинговър, случайно разпределение на хромозомите в новите дъщерни клетки) осигуряват създаването на чисто нов геном за поколението. Това поддържа генетичното разнообразие и намалява рисковете от предаване и проява на генетични мутации.

Въпреки че, мейозата както митозата, е строго регулиран процес, понякога възникват грешки в мейотичното делене, например аномалии в делителното вретено. Често в тези случаи резултатът е т. нар. анеуплодия – получаване на клетки с неправилен за съответния вид брой хромозоми.

Такива аномалии са причина за едни от най-разпространените генетични заболявания като синдром на Даун (наличие на три броя от хромозома 21), синдром на Едуардс (тризомия на 18-та хромозома) и др. Много от анеуплодиите водят до смъртта на ембриона още в ранен стадий на бременността и се стига до спонтанен аборт. Когато се касае за отклонение в броя на половите хромозоми, засегнатите индивиди имат нарушения в първичните и вторичните полови белези, както и ментални и поведенчески проблеми.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!