18. Мейоза, етапи и значение
Мейозата е вид клетъчно делене, при което броят на хромозомите е наполовина и клетките преминават от диплоидно състояние към хаплоидно състояние.
Мейозата е последователност от две деления.
Първото разделяне на мейозата (редукция) води до образуването на хаплоидни клетки от диплоидни клетки. В профаза I, както и в митозата, хромозомите спирализират. В същото време хомоложните хромозоми се приближават една към друга с техните идентични участъци (конюгат), образувайки бивалентни. Преди да влезе в мейозата, всяка хромозома има удвоен генетичен материал и се състои от две хроматиди, така че двувалентната съдържа 4 нишки на ДНК. В процеса на по-нататъшна спирализация може да възникне кръстосване - кръстосване на хомоложни хромозоми, придружено от обмен на съответните участъци между техните хроматиди. В метафаза I завършва образуването на вретеното на делене, чиито нишки са прикрепени към центромерите на хромозомите, комбинирани в бивалентни по такъв начин, че само една нишка преминава от всяка центромера към един от полюсите на клетката. В анафаза I хромозомите се придвижват към полюсите на клетката, като всеки полюс има хаплоиден набор от хромозоми, състоящ се от две хроматиди. В телофаза I ядрената обвивка се възстановява, след което майчината клетка се разделя на две дъщерни клетки.
Второто разделение на мейозата започва веднага след първото и е подобно на митозата, но клетките, които влизат в него, носят хаплоиден набор от хромозоми. Профаза II е много кратка във времето. Следва метафаза II, докато хромозомите са разположени в екваториалната равнина, образува се вретено на делене. В анафаза II центромерите се разделят и всеки хроматид става независима хромозома. Дъщерните хромозоми, отделени една от друга, се изпращат към полюсите на делене. Разделянето става във фаза II на тялотоклетки, в които 4 хаплоидни дъщерни клетки се образуват от две хаплоидни клетки.
Така в резултат на мейозата от една диплоидна клетка се образуват четири клетки с хаплоиден набор от хромозоми.
По време на мейозата се осъществяват два механизма на рекомбинация на генетичен материал.
1. Прекъснат (кросингоувър) е обмен на хомоложни области между хромозомите. Среща се в профаза I на етап пахитена. Резултатът е рекомбинация на алелни гени.
2. Постоянно - случайно и независимо разминаване на хомоложни хромозоми в анафаза I на мейозата. В резултат на това гаметите получават различен брой хромозоми от бащин и майчин произход.
Биологичното значение на мейозата
1) е основният етап на гаметогенезата;
2) осигурява предаването на генетична информация от организъм на организъм по време на половото размножаване;
3) дъщерните клетки не са генетично идентични на родителя и помежду си.
19. Гаметогенеза. Концепция, етапи
Гаметогенезата е процес на образуване на зародишни клетки. Влива се в половите жлези - гонади (в яйчниците при жените и в тестисите при мъжете). Гаметогенезата в тялото на жената се свежда до образуването на женски зародишни клетки (яйца) и се нарича оогенеза. При мъжете се появяват мъжки полови клетки (сперматозоиди), чийто процес на образуване се нарича сперматогенеза.
1. Етап на размножаване. Клетките, от които впоследствие се образуват мъжки и женски гамети, се наричат съответно сперматогонии и овогонии. Те носят диплоиден набор от 2n2c хромозоми. Първичните зародишни клетки многократно се делят чрез митоза, в резултат на което техният брой значително се увеличава. Сперматогониите се размножават през целия репродуктивен период при мъжатяло. Възпроизвеждането на огонии се случва в ембрионалния период.
До края на 7-ия месец повечето от овоцитите навлизат в профаза I на мейозата.
Ако в един хаплоиден набор броят на хромозомите се обозначава като n, а количеството ДНК като c, тогава генетичната формула на клетките в етапа на възпроизвеждане съответства на 2n2c преди синтетичния период на митоза (когато се извършва репликация на ДНК) и 2n4c след него.
2. Етап на растеж. Клетките се увеличават по размер и се превръщат в сперматоцити и овоцити от първи ред. Този етап съответства на интерфаза I на мейозата. Важно събитие от този период е репликацията на ДНК молекули с постоянен брой хромозоми. Те придобиват двуверижна структура: генетичната формула на клетките през този период изглежда като 2n4c.
3. Етап на съзряване. Настъпват две последователни деления – редукционно (мейоза I) и еквационално (мейоза II), които заедно съставляват мейоза. След първото делене (мейоза I) се образуват сперматоцити и ооцити от втори ред (с генетична формула n2c), след второто делене (мейоза II) - сперматиди и зрели яйцеклетки (с формула nc) с три редукционни тела, които умират и не участват в процеса на размножаване. Така, в резултат на етапа на узряване, един сперматоцит от 1-ви ред (с формула 2n4c) произвежда четири сперматиди (с формула nc), а един овоцит от 1-ви ред (с формула 2n4c) образува едно зряло яйце (с формула nc) и три редукционни тела.
4. Етап на образуване или спермиогенеза (само по време на сперматогенезата). В резултат на този процес всеки незрял сперматид се превръща в зрял сперматозоид (с формула nc), придобивайки всички характерни за него структури. Ядрото на сперматида се удебелява, настъпва супернавиване на хромозоми, които стават функционално инертни. Комплекс Голджисе придвижва към един от полюсите на ядрото, образувайки акрозома. Центриолите се втурват към другия полюс на ядрото и един от тях участва в образуването на флагела. Единична митохондрия спирала около флагела. Почти цялата цитоплазма на сперматида се отхвърля, така че главата на спермата почти не съдържа цитоплазма.