Мейоз, процес поділу клітин, відповідальний за утворення сперматозоїдів і яйцеклітин, є ключовим етапом у процесі розмноження організмів. В ході мейозу відбуваються два послідовних поділу, які дозволяють скоротити кількість хромосом в клітинах в два рази. Але скільки ж хромосом і ДНК залишається перед кожним з цих поділів?
Перед першим поділом мейозу клітина проходить процес реплікації ДНК, в результаті якого утворюється двухспиральная молекула ДНК. Таким чином, хромосомне число залишається незмінним, але кількість ДНК подвоюється. Клітина, що має дві хромосоми і одну молекулу ДНК, після реплікації перетворюється в клітину з чотирма хромосомами і двома молекулами ДНК.
Однак перед другим поділом мейозу хромосомне число і кількість ДНК зменшуються. Клітина, яка отримала чотири хромосоми і дві молекули ДНК, після другого поділу перетворюється в дві клітини з двома хромосомами і однією молекулою ДНК кожна. В результаті утворюються гамети з половинним хромосомним числом і половинною кількістю ДНК порівняно з вихідною клітиною.
Кількість хромосом і ДНК в мейозі
Перед мейозом відбувається інтерфаза, в результаті якої клітина дублює свою ДНК, щоб мати достатню кількість генетичної інформації для вироблення двох гаплоїдних клітин. Тому на етапі перед мейозом кожна клітина має дві копії кожної хромосоми і дубльовану ДНК.
Перший поділ мейозу називається редукційним поділом, оскільки на цьому етапі з'являються дві нові клітини, що мають лише одну копію кожної хромосоми та половину ОБ'ЄМУ ДНК, порівняно з вихідною клітиною. Це забезпечується шляхом розділення гомологічних хромосом, кожна з яких містить дві хроматиди.
Другий поділ мейозу, який називається екваційним поділом, відбувається після першого поділу. На цьому етапі гомологічні хромосоми діляться між двома новими клітинами, таким чином кожна клітина отримує лише одну хроматиду замість двох. В результаті виходять чотири гаплоїдні клітини, кожна з яких має половину початкової кількості хромосом і ДНК.
Таким чином, перед мейозом кожна клітина має дві копії кожної хромосоми і двічі дубльовану ДНК. Після мейозу утворюються чотири гаплоїдні клітини, кожна з яких має лише одну копію кожної хромосоми та половину об'єму ДНК порівняно з вихідною клітиною.
Що таке мейоз?
В результаті мейозу формуються статеві клітини – сперматозоїди у чоловіків і яйцеклітини у жінок. Один з найважливіших аспектів процесу мейозу полягає в тому, що кількість хромосом в статевих клітинах зменшується в два рази.
| Стадія мейозу | Кількість хромосом | Кількість ДНК |
|---|---|---|
| Після мейозу I | половину від початкового | подвійний |
| Після мейозу II | чверть від початкового | початкове (одинарне) |
Під час першого поділу мейозу (мейоз I), хромосоми спочатку проходять перехресне зрощення – хромосоми однієї пари обмінюються генетичною інформацією. Потім хромосоми розташовуються у випадковому порядку на двох дочірніх ядрах.
В результаті мейозу I утворюються дві дочірні клітини, в кожній з яких кількість хромосом залишається незмінним, але кількість ДНК подвоюється.
Під час другого поділу мейозу (мейоз II) відбувається поділ хромосом на хроматиди і утворюються чотири різні гаплоїдні дочірні клітини. Отримані клітини містять половину загальної кількості хромосом і одинарну кількість ДНК.
Роль мейозу в розмноженні
Перший поділ мейозу є редукційним поділом, так як хромосомне число зменшується в два рази. В результаті першого поділу хромосомна пара розділяється на дві хромосоми, батько і мати передають статеві хромосоми своєму потомству.
Після першого поділу клітини виконується другий поділ мейозу, в результаті якого в кожній статевій клітині утворюється чотири гаплоїдні гамети – дві сперматиди у чоловіків і одна яйцеклітина і одне тіло Полярі близької сперміоцідам оксітеція (тіло Полярі) у жінок.
Мейоз дозволяє створювати гамети з різними комбінаціями генів, що призводить до генетичного різноманіття потомства. Це особливо важливо для виживання та пристосування організмів до мінливих умов навколишнього середовища.
Таким чином, мейоз відіграє ключову роль у розмноженні, забезпечуючи передачу генетичного матеріалу та формування нових особин з різноманітністю генотипів та фенотипів.
Кількість хромосом і ДНК перед мейозом
Перед початком мейозу, кожна клітина має дві копії хромосом: одну копію материнської хромосоми і одну копію від батька. Загальна кількість хромосом у клітині називається диплоїдним числом і позначається 2n. ДНК також представлена у двох копіях.
Перший поділ мейозу називається редукційним поділом, оскільки кількість хромосом зменшується вдвічі. В результаті першого поділу утворюються дві гаплоїдні дочірні клітини, кожна містить половину числа хромосом батьківської клітини. Загальна кількість хромосом тепер дорівнює n, де n-гаплоїдне число.
ДНК також проходить редукцію в першому поділі мейозу, і кожна дочірня клітина містить лише половину відносної кількості ДНК.
Другий поділ мейозу називається екваційним поділом. В результаті другого поділу кожна гаплоїдна дочірня клітина ділиться, утворюючи чотири гаплоїдні клітини. Кількість хромосом і ДНК в кожній з них залишається незмінним.
Перед мейозом загальна кількість хромосом і ДНК в клітині - подвійне, після першого поділу вони зменшуються в два рази, а після другого поділу залишаються без змін.
Який процес передує мейозу?
Мітоз є важливим процесом для росту і розвитку організму, а також для його регенерації. Під час мітозу хромосоми дублюються, а потім рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами.
Після завершення мітозу настає мейоз, який є двоступеневим процесом, в результаті якого з однієї клітини утворюються чотири гаплоїдні клітини. Під час мейозу хромосоми випадковим чином з'єднуються і обмінюються генетичною інформацією, що призводить до підвищення генетичного різноманіття і статевої репродукції.
Фази першого поділу мейозу
У Профазі I відбувається сортування і перетасовка хромосом, а також утворення бівалентних (тетрадних) комплексів, що складаються з двох сполучених хромосом, що утворилися в результаті диплоїдного прирощення ДНК. На цьому етапі хромосоми стають видимими під мікроскопом, а нуклеус і ядерце починають руйнуватися.
У метафазі I бівалентні комплекси вишикуються вздовж Екваторіальної площини клітини і прикріплюються до метафазного хромосомного апарату. Кожна бівалентна сполука складається з чотирьох хроматид, що дає загальну кількість хроматид у клітині, рівну кількості хромосом до поділу.
Анафаза I характеризується поділом спряжених хромосом по парах в результаті зміщення до полюсів клітини. Це призводить до поділу бівалентних комплексів і скорочення числа хромосом в статевих клітинах.
У телофазі I хромосоми досягають полюсів клітини і відбувається утворення двох нових ядер, в кожному з яких знаходиться половина кількості хромосом і половина кількості ДНК.
Таким чином, перший поділ мейозу відіграє важливу роль в утворенні генетично різноманітних статевих клітин, вони містять половину кількості хромосом і ДНК перед мейозом.
Що відбувається з хромосомами в першому поділі мейозу?
На початку профази I, хромосоми конденсуються, стають товщі і коротше, щоб утворити компактні структури. Кожна хромосома складається з двох сестринських хроматид, які з'єднані за допомогою центромери. Однак, на відміну від звичайного мітотичного поділу, під час профази I хромосоми розподіляються по парах, утворюючи гомологічні пари хромосом.
Потім настає етап перехресного зрощування, або кросинговеру. Під час цього процесу сегменти гомологічних хромосом обмінюються, що призводить до підвищення генетичної мінливості. Кросинговер відбувається між різними або подібними генами, які можна представити як ген "а" на одній хромосомі та ген "В" на іншій. Обмін генетичним матеріалом між гомологічними хромосомами призводить до створення нових комбінацій генів, що є основою для генетичного різноманіття.
Після цього етапу відбувається розташування гомологічних хромосом уздовж метафазної пластинки. Кожна гомологічна пара розташована поруч з іншою, забезпечуючи точне розділення генетичних матеріалів між майбутніми дочірніми клітинами.
Нарешті, настає анафаза I, в якій центромери кожної гомологічної пари хромосом розсуваються, витягуючи гомологічні хромосоми до протилежних полюсів клітини. Це призводить до того, що кожна дочірня клітина отримує одну гомологічну хромосому з кожної пари.
Таким чином, в результаті першого поділу мейозу хромосоми скорочуються навпіл, що призводить до утворення гаплоїдних клітин з однією копією кожної хромосоми. Кожна гаплоїдна клітина матиме унікальну комбінацію генів, що сприяє генетичному різноманіттю в популяціях.
Кількість хромосом і ДНК після першого поділу
Початково кожна клітина містить два комплекти хромосом і два комплекти ДНК. В результаті першого поділу мейозу, під впливом спеціальних фізичних і хімічних процесів, хромосомні пари поділяються і переміщаються до протилежних полюсів клітини.
Таким чином, після першого поділу мейозу утворюються дві дочірні клітини, кожна з яких містить лише один комплект хромосом і один комплект ДНК. При цьому кількість хромосом зменшується вдвічі, а кількість ДНК залишається без змін.
Після першого поділу мейозу починається другий поділ, в результаті якого кількість хромосом і ДНК додатково зменшується, що призводить до появи чотирьох гаплоїдних клітин.
Запам'ятавши: перший поділ мейозу призводить до зменшення кількості хромосом, а не кількості ДНК.
Фази другого поділу мейозу
Другий поділ мейозу складається з двох послідовних фаз - мейозу II, які називаються мейозом II і цитокінезом II.
- Мейоз II:
- Профаза II: під час профази II хромосоми стають помітними. Ядерна оболонка руйнується, а спинне волокно утворює мейотичну пластинку.
- Метафаза II: хромосоми вишикуються вздовж мейотичної пластинки на етапі метафази II.
- Анафаза II: хроматиди кожної хромосоми відокремлюються і переміщуються в протилежні полюси клітини.
- Телофаза II: клітинна оболонка відновлюється, цитоплазма скорочується, і клітина ділиться в результаті цитокінезу.
- Цитокінез II:
- Цитокінез II: поділ клітини завершується, і утворюються чотири гамети зі статевим набором хромосом. Кожна гамета містить одну копію кожної хромосоми, і щоб отримати повний набір хромосом, гамети об'єднуються при заплідненні.
Що відбувається з хромосомами у другому поділі мейозу?
У другому поділі мейозу відбувається поділ сестринських хроматид. Кожна гаплоїдна клітина-дочірня, отримана після першого поділу, проходить другий поділ. В результаті цього процесу утворюється чотири гаплоїдні сексуальні клітини - сперматозоїди або яйцеклітини, кожна з яких містить тільки одну хромосому з пари.
У другому поділі хроматиди остаточно розділяються, утворюючи набори хромосом з однією хроматидою в кожній дочірній клітині. Потім відбувається остаточне розділення цитоплазми, а клітини-дочірні набувають значно менший розмір в порівнянні з вихідною клітиною.
Цей процес дозволяє утворенню гамет (сперматозоїдів або яйцеклітин) містити лише одну копію кожної хромосоми, що необхідно для зменшення хромосомних наборів при схрещуванні та утворенні нового організму.
Кількість хромосом і ДНК після другого поділу мейозу
На відміну від першого поділу мейозу, де утворюються дві дочірні клітини з подвійним набором хромосом і ДНК, після другого поділу мейозу утворюється чотири дочірні клітини, кожна з яких містить половину від початкової кількості хромосом і ДНК.
Наприклад, у людини після другого поділу мейозу в утворилися гаметах міститься по 23 хромосоми, що відповідає одному набору хромосом. Також кількість ДНК в гаметах також стає рівним половині від початкової кількості ДНК.
Кількість хромосом і ДНК після другого поділу мейозу є важливим механізмом для збереження стабільності генетичного матеріалу і забезпечення правильного числа хромосом в кожній клітині організму.