Мейоздың фазалары
Мейоз: мәні және биологиялық рөлі
Жыныс клеткалары (гаметалар) даму барысында мейозға ұшырайды. Мейоз — бірізді екі бөлінуден тұратын процесс: алдымен редукциялық бөліну хромосома санын екі есе азайтады (2n → n), кейін теңестіруші (эквациялық) бөліну гаплоидты жиынтықты сақтай отырып, сіңлілі хроматидтерді ажыратады.
Нәтиже
Бір бастапқы клеткадан төрт гаплоидты клетка түзіледі.
Маңызы
Гаметалардағы әкелік және аналық хромосомалардың әртүрлі комбинациялары тұқымқуалаушылық алуан түрлілігін арттырады.
Мейоздың фазалары: жалпы құрылым
Мейоз циклі бірізді фазалардан тұрады, олардың барысында хромосомалар заңды өзгерістерге ұшырайды. Бірінші бөлінудің фазалары I рим цифрымен, екіншісінікі II рим цифрымен белгіленеді.
Мейоз I (редукциялық)
- Профаза I: лептонема → зигонема → пахинема → диплонема → диакинез
- Метафаза I
- Анафаза I
- Телофаза I (кейде цитокинез бірден жүрмейді)
- Интеркинез (ДНҚ репликациясынсыз)
Мейоз II (эквациялық)
- Профаза II
- Метафаза II
- Анафаза II
- Телофаза II және цитокинез
Профаза I: мейоздың негізгі ерекшеліктері
Мейоздың ең маңызды айырмашылықтары көбіне профаза I кезінде байқалады. Бұл кезең бірнеше бірізді стадиядан тұрады және дәл осы жерде жұптасу, синапсис, кроссинговер сияқты құбылыстар жүреді.
Лептонема
Интерфазалық ядроның торлы құрылымы ыдырап, жіңішке жіпшелер айқындала бастайды — бұлар хромосомалар. Жарық микроскопында көрінетін жіпшелер саны диплоидты болады. Электрондық микроскоп деректері хромосомалар бұл кезде кемінде екі еселенген күйде екенін көрсетеді, яғни репликация интерфазада өтіп қойған.
Зигонема (синапсис/конъюгация)
Гомологиялық хромосомалар ұқсас учаскелері арқылы бір-біріне тартыла бастайды. Жұптасу жиі екі шетінен (кейде центромералардан) басталып, бүкіл ұзындыққа таралады. Бұл процесс конъюгация немесе синапсис деп аталады.
Қазіргі түсінік бойынша, синапсистің негізінде ДНҚ молекулаларының бастапқы құрылымдарының сәйкестігі арқылы бірін-бірі тануы жатады. Зигонемада аз мөлшерде (шамамен 0,3%) ДНҚ синтезі байқалады; бұл синтез әлсіресе, конъюгация бұзылуы мүмкін.
Жұптасқан хромосомалар байланысын синаптонемалық комплекс ұстап тұрады: ол өте күрделі құрылым болып, хромосомаларды бір-бірінен шамамен тұрақты қашықтықта сақтайды.
Пахинема
Синапсис аяқталып, спиральдану жалғасқан сайын хромосомалар қысқарып, жуандайды — бұл пахинема стадиясы. Әр хромосома екі сіңлілі хроматидтен тұрады, оларды бір центромера біріктіреді. Конъюгацияланған екі гомологиялық хромосома төрт хроматидтен тұратын бивалент түзеді (тетрада).
Пахинемада да аз мөлшерде (шамамен 0,1%) ДНҚ синтезі болуы мүмкін; ол хромосомалар учаскелерінің алмасу процесіне (кроссинговерге) қатысады деген болжам бар.
Диплонема және хиазмалар
Пахинеманың соңында және диплонемада гомологиялық хромосомалар бір-бірінен ажырай бастайды, бірақ белгілі нүктелерде байланыс сақталып, хиазмалар көрінеді. Хиазмалар біртіндеп хромосома шетіне жылжып, саны азаяды — бұл хиазмалардың терминализациясы.
Хиазмалар кроссинговермен байланысты және анафазаға дейін сақталып, гомологиялық хромосомалардың дұрыс ажырауын қамтамасыз етеді. Егер хиазмалар болмаса, хромосомалар тең бөлінбей, жынысты көбеюде хромосома санының тұрақтылығы бұзылар еді.
Диакинез
Профаза I соңында хромосомалар ең күшті спиральданып, қатты қысқарып жуандайды. Биваленттер оқшауланып, оларды санауға болады: бивалент саны гаплоидты санға тең. Ядрошықтар мен ядро қабығы жойылады — осымен профаза I аяқталады.
Мейоз I: редукциялық бөліну қалай жүреді?
Метафаза I
Биваленттер бөліну ұршығының экваторына бағдарланып орналасады: гомологиялық хромосомалардың центромералары экватор кеңістігіне бағытталады.
Анафаза I
Биваленттегі гомологиялық хромосомалар ажырап, қарама-қарсы полюстерге кетеді. Нәтижесінде әр жаңа ядроға түсетін хромосома саны екі есе азаяды.
Әр бивалентте әкелік және аналық хромосомалардың қай полюске кетуі тең ықтималды. Бірақ бір жұптың хромосомалары бір-біріне тәуелді болғанымен, әртүрлі жұптар бір-біріне тәуелсіз ажырайды. Бұл құбылыс тұқымқуалаушылық комбинациялардың санын күрт арттырады.
Телофаза I және интеркинез
Телофаза I өте қысқа болуы мүмкін. Телофазадан кейін цитокинез әрдайым бірден жүре бермейді: кейде екі гаплоидты ядро бір клетканың ішінде сақталып, тек екінші бөлінуден кейін ғана цитокинез өтеді.
Екі бөлінудің арасындағы кезең интеркинез деп аталады. Интерфазадан негізгі айырмасы — бұл уақытта ДНҚ репликациясы болмайды.
Мейоз II: теңестіруші (эквациялық) бөліну
Мейоз II митозға өте ұқсас. Бұл бөлінуде гомологиялық хромосомалар емес, сіңлілі хроматидтер ажырайды.
Профаза II және метафаза II
Профаза II митоздағы профазаға ұқсас. Метафаза II-де хромосомалар центромераларымен экваторда орналасады.
Анафаза II және телофаза II
Анафаза II-де центромералар ажырап, әр хроматид дербес хромосомаға айналады. Телофаза II-де ажырау аяқталып, цитокинез жүреді.
Қорытынды нәтиже
Бірінші бөліну редукциялық болғандықтан 2n → n өзгерісі жүреді. Екінші бөліну эквациялық болғандықтан гаплоидтылық сақталады, нәтижесінде төрт гаплоидты клетка түзіледі.
Тәуелсіз комбинациялану және генетикалық әртүрлілік
Мейоз кезінде әр гомологиялық жұптың ажырауы басқа жұптардың ажырауына тәуелсіз болады. Сондықтан гаметаларда хромосомалардың алуан түрлі комбинациялары түзіледі.
Комбинациялар саны
Егер клеткада 2n = 6 болса, тәуелсіз ажырауға байланысты мүмкін комбинациялар саны 23 = 8.
Адамда 2n = 46, сондықтан мүмкін комбинациялар саны 223 болады (кроссинговерді есептемегеннің өзінде).
Тарихи дерек
Хромосомалардың тәуелсіз комбинациялануын цитологиялық жолмен алғаш рет 1917 жылы К. Карозерс шегірткеде мейозды зерттеу барысында сипаттаған. Кейін бұл құбылыс көптеген объектілерде расталып, универсалды механизм екені дәлелденді.
Гаплоидты организмдердегі мейоз ерекшеліктері
Кейде организмдердің барлық клеткаларында хромосома саны жартылай болады — мұндай организмдер гаплоидты деп аталады. Гаплоидты организмдерде де гаметалар дамуында мейоз байқалады, бірақ процесс диплоидты организмдердегідей әрдайым дұрыс жүрмейді: гомологиялық хромосомалардың конъюгациясы толық болмауы мүмкін.
Маңызды салдар
Конъюгация бұзылса, анафаза I кезінде хромосомалардың таралуы кездейсоқ болуы мүмкін, нәтижесінде хромосома саны 0 мен n аралығында өзгеретін клеткалар түзілуі ықтимал.
Мейоз бен митоз: басты айырмашылықтар
Жыныссыз көбеюде тұқымқуалаушы белгілердің ұрпақтан ұрпаққа берілуін қамтамасыз етуде митоз қаншалық маңызды болса, жынысты көбеюде дәл сондай қызметті мейоз атқарады.
Мейозға тән
- Гомологиялық хромосомалар жұптасады және учаскелермен алмасады (кроссинговер).
- Профаза I-де аз мөлшерде (≈0,4% жалпы көлемінен) ДНҚ синтезі зигонема мен пахинемада да байқалуы мүмкін.
- Метафазада экваторда биваленттер орналасады.
- Анафаза I-де гомологиялық хромосомалар ажырайды (редукция).
- Бір рет репликация → екі рет бөліну.
Митозға тән
- ДНҚ синтезі тек интерфазада жүреді.
- Гомологиялық хромосомалар жұптаспайды, кроссинговер болмайды.
- Метафазада экваторда жеке хромосомалар тұрады.
- Анафазада сіңлілі хроматидтер ажырайды; хромосома саны сақталады.
- Әр бөліну циклі репликациямен тікелей байланысады.
Гаметогенез: мейоздан кейінгі кезең
Мейоз — жыныс клеткалары дамуының тек бір кезеңі. Мейоз аяқталғаннан кейін гаплоидты клеткалар әрі қарай пісіп-жетіліп, толыққанды гаметаларға айналады. Жыныс клеткаларының түзілуінің бүкіл процесі гаметогенез деп аталады.
Қысқа түйін
Мейоз редукция арқылы хромосома санын тұрақтандырып, кроссинговер мен тәуелсіз ажырау арқылы ұрпақтар арасындағы генетикалық әртүрлілікті қалыптастырады.
Дереккөз ретінде берілген мәтін редакцияланып, грамматикасы түзетілді және құрылымы ықшамдалып берілді.