Хромосоми. Каріотип. Мітоз. Мейоз

ДНК, як основний носій спадкової інформації, в клітинах знаходиться в асоціації з білками і утворює особливі структури, звані хромосомами. Хромосоми знаходяться в ядрі клітини і відрізняються у різних організмів як за розмірами і формою (морфології), так за чисельним складом. Специфічний набір хромосом характеризує каріотип виду. У процесах клітинних поділів хромосоми поводяться впорядковано. Соматичні клітини та стовбурові клітини статевого шляху (гоніі) поділяються допомогою мітозу.

У клітинному циклі генетичний матеріал хромосом послідовно проходить наступні стадії: предсінтетіческую (або стадію G1), синтезу ДНК (S), постсинтетическом (G2) і власне поділу (М). У результаті мітозу дочірні клітини отримують такий же хромосомний набір, яким він був у вихідній материнській клітині. S-період припадає на інтерфазу. У цей час ДНК хромосом реплицируется, і по закінченні цієї стадії кожна з хромосом складається з двох хроматид, з’єднаних загальною центромерой. У профазі хромосоми конденсуються, і хроматиди стають добре помітними. У диплоїдних організмів у каріотипі є дві хромосоми, подібні за морфології і розміром, вони містять однакові або подібні послідовності ДНК (гомологічні хромосоми). У метафазі всі хромосоми вибудовуються в екваторіальній площині клітини незалежно один від одного (ядерна мембрана вже зникла), утворюючи метафазну пластинку. На хромосомах виділяється особлива структура – центромера, до якої прикріплюються нитки веретена поділу. У анафазе центромери діляться, і кожна з хроматид перетворюється на хромосому. Потім нитки веретена поділу скорочуються, і набули самостійність хромосоми рухаються до протилежних полюсів клітини. До кожного з них відходить по одній з хроматид від кожної хромосоми. У телофазе відбувається реконструкція інтерфазних ядер (формується ядерна мембрана, хромосоми деспіралізуются, з’являються ядерця). Таким чином, хромосомний склад обох дочірніх клітин стає однаковим з вихідної материнської.

Статеві клітини (інакше звані гаметами) формуються в процесі клітинного поділу, іменованого мейозом. Його відмітною особливістю є одноразове подвоєння ДНК при наявності двох послідовних клітинних поділів. Перше розподіл – редукционное, або перший розподіл мейозу – характеризується наявністю тривалої профази. Ключовою відмінністю цього виду поділу є кон’югація гомологічних хромосом (сінапсіс, тісне злиття і контакт по всій довжині), яка призводить до формування пар гомологічних хромосом, кожна з яких складається з двох хроматид. Такі пари інакше називаються біваленти (оскільки містять по дві хромосоми) або тетрадами хромосом (так як несуть чотири хроматиди). У метафазі не окремі хромосоми, а кон’югується пари гомологічних хромосом (біваленти або тетради) шикуються в екваторіальній площині. У анафазе редукційного поділу центромери, на відміну від мітозу, не розщеплюються, а до полюсів відходять хромосоми, як і раніше складаються з двох хроматид. Як наслідок цього відбувається зменшення числа хромосом (і спадкового матеріалу) вдвічі порівняно з соматичними клітинами (редукція числа хромосом). Тепер кожна нова клітина несе гаплоїдний набір хромосом.

Перед другим поділом мейозу, інакше званим екваціонним, не відбувається подвоєння спадкового матеріалу, воно відбувається точно так само, як мітоз. У результаті мейозу з однієї гоніальной клітини утворюються чотири дочірні. Вони перетворюються на статеві клітини (гамети). У самців тварин всі вони перетворюються на сперматозоїди, а у самок лише один з продуктів мейозу дає початок яйцеклітині, решта ж формують так звані полярні тільця, з яких гамети не формуються. Так само, як хромосоми, поводяться і розташовані в них гени: оскільки хромосоми розходяться в процесі мейозу випадковим чином, то і гени, що знаходяться в різних хромосомах, потрапляють у різні клітини-продукти мейозу за імовірнісним принципом. Життєвий цикл багатоклітинних організмів, що розмножуються статевим шляхом, включає чергування диплоїдної і гаплоидной фаз.
При з’єднанні хромосомних наборів жіночої та чоловічої статевих клітин у процесі запліднення утворюється зигота, в якій відновлюється вихідний (диплоїдний) видовий набір хромосом. У збереженні сталості числа хромосом у особин даного виду і полягає біологічне значення мейозу. У мейозі хромосоми розходяться випадковим чином один щодо одного, що зумовлює багато закономірностей успадкування.

Посилання на основну публікацію