У многих эукариотических организмов существует особое деление- редукционное(мейоз) противоположностью которого в жизненном цикле будет являться оплодотворение. С какими проблемами может столкнуться популяция, у которой в принципе нет полового процесса?
Ответы
Ответ:
Мейоз (редукционное деление клетки) — деление, в процессе которого из одной диплоидной (2n) клетки получаются 4 гаплоидные (n) клетки. Так как у дочерних клеток происходит уменьшение (редукция) числа хромосом с 2n до n, такое деление названо редукционным.
В профазе I деления мейоза происходит важнейший процесс, относящийся к генетической рекомбинации — кроссинговер, то есть обмен участками гомологичных хромосом. В результате этого процесса создаются новые комбинации генов в потомстве. Хромосомы как целое не передаются напрямую от бабушек и дедушек внукам, а «реконструируются» в каждом поколении в процессе кроссинговера.
В нижеследующей таблице приведено описание фаз мейоза в клетке, для которой n=2, 2n=4. В каждом наборе есть три хромосомы, различающиеся по размеру. Материнский и отцовский хромосомные наборы выделены синим и красным.
Схема мейоза
Мейоз у животных наблюдается при формировании гамет (гаметогенезе). Мейоз у растений и грибов, как правило, происходит при образовании гаплоидных спор. У различных одноклеточных эукариот мейоз может наблюдаться на разных стадиях жизненного цикла. Для восстановления диплоидности в цикле всегда необходимо слияние гаплоидных клеток (оплодотворение).
Мейоз состоит из двух делений. Первое из них является собственно редукционным, то есть именно в ходе первого деления уменьшается плоидность клетки. Причиной этого служит расхождение гомологичных хромосом («материнской» и «отцовской») по двум разным дочерним клеткам. Второе деление аналогично митозу и называется эквационным (то есть «равным»). Плоидность в результате второго деления не меняется. В ходе этого деления, как и при митозе, расходятся сестринские хроматиды (копии ДНК). Между двумя делениями мейоза отсутствует репликация ДНК (так как «цель» мейоза — уменьшить плоидность клетки, увеличивать количество ДНК здесь незачем).
Профаза I
2n4c
конденсация (сверхспирализация) хромосом (видны в электронный микроскоп);
конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием бивалентов;
кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами;
гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой;
ядерная оболочка растворяется;
центриоли расходятся к полюсам
Метафаза I
2n4c
биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки
Анафаза I
2n4c
микротрубочки веретена деления сокращаются, биваленты делятся;
к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая
Телофаза I
n2c x 2
хромосомы деспирализуются («раскручиваются»);
формируется ядерная оболочка
Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без интерфазы: репликации (удвоения) ДНК не происходит.
При мейозе I образовались 2 дочерние клетки. Далее будет рассмотрено их деление, поэтому в формуле хромосомного набора стоит коэффициент 2.
Профаза II
n2c x 2
конденсация (сверхспирализация) хромосом;
клеточный центр делится, центриоли расходятся к полюсам ядра;
разрушается ядерная оболочка;
образуется веретено деления
Метафаза II
n2c x 2
двухроматидные хромосомы располагаются в плоскости «экватора» (метафазная пластинка)
Анафаза II
2nc x 2
центромеры делятся;
однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам
Телофаза II
nc x 4
хромосомы деспирализуются;
формируется ядерная оболочка
Протекание мейоза, как правило, нарушается в клетках гибридных организмов, т. к. в профазе I должно происходить попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, а у гибридов набор материнских генов не гомологичен отцовскому.
Данный механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и в конечном счете к нежизнеспособности гамет, а следовательно, к стерильности (бесплодию) гибридов.
В селекции для преодоления стерильности гибридов искусственно вызывают полиплоидность (кратное увеличение) хромосомных наборов. В этом случае каждая хромосома конъюгирует с соответствующей хромосомой своего набора.
Объяснение:
Значение мейоза
Половые клетки родителей, образовавшиеся путем мейоза, обладают гаплоидным набором (n) хромосом. В зиготе при объединении двух таких наборов число хромосом становится диплоидным (2n). Формирование нового организма происходит путем митотических делений зиготы, и каждая его клетка содержит диплоидный (2n) набор хромосом. Каждая пара гомологичных хромосом содержит одну отцовскую и одну материнскую хромосому. Исходя из этого:
Мейоз является основой комбинативной изменчивости благодаря кроссинговеру (профаза I) и независимому расхождению гомологичных хромосом (анафаза I и II).
Благодаря уменьшению количества хромосом в гаметах в новых организмах поддерживается постоянный диплоидный (2n) набор хромосом.
профаза I деления мейоза
Профаза I деления мейоза своеобразна, включает в себя множество процессов и подразделяется на стадии:
Лептотена
Зиготена
Пахитена
Диплотена
Диакинез