Печатать книгуПечатать книгу

§ 18. Меёз

Сайт: Профильное обучение
Курс: Біялогія. 11 клас
Книга: § 18. Меёз
Напечатано:: Гость
Дата: Воскресенье, 28 Апрель 2024, 07:00

Меёз — асаблівы спосаб дзялення эўкарыятычных клетак, у выніку якога з адной мацярынскай клеткі ўтвараюцца чатыры даччыныя з паменшаным у 2 разы наборам храмасом. Калі ў меёз уступае дыплоідная клетка (2n4c), то ўтвараюцца чатыры гаплоідныя клеткі (1n1c). Клеткі з гаплоідным наборам храмасом не здольныя дзяліцца
меёзам.

Меёз уяўляе сабой два паслядоўныя дзяленні — меёз I і меёз II. Важ­на адзначыць, што рэплікацыя ДНК папярэднічае толькі першаму меятычнаму дзяленню. Паміж меёзам I і меёзам II падваення ДНК не адбываецца. Кожнае з двух дзяленняў звычайна ўключае прафазу, метафазу, анафазу і тэлафазу. Разгледзім працэс меятычнага дзялення дыплоіднай клеткі. Першае дзяленне меёзу ажыццяўляецца наступным чынам  (табл. 18.1)

Таблица 18.1. Першае дзяленне меёзу (меёз I)

Схема

Фаза і працэсы, якія ў ёй адбываюцца 

Прафаза I. У ядры пачынаецца спіралізацыя храмаціну. *Доўгія тонкія храмацінавыя ніці паступова ўкарочваюццца і пры гэтым патаўшчаюцца, і храмасомы, якія фарміруюцца, становяцца выразна бачнымі ў светлавы мікраскоп.* Кожная храмасома складаецца з дзвух храматыд. Утрыманне спадчыннага матэрыялу ў клетцы выяўляецца запісам 2n4c.

Гамалагічных храмасомы збліжаюцца парамі і злучаюцца  *спачатку ў некалькіх ўчастках, а потым па ўсёй сваёй даўжыні. Гэты працэс называецца кан'югацыя гамалагічных храмасом, *а ўтвораныя храмасомныя пары — бівалентамі. У ходзе кан'югацыі храмасомы цесна судакранаюцца. У некаторых пунктах судакранання, якія называюцца хіязмамі, з прычыны разрыву і наступнага ўз'яднання малекул ДНК, паміж храматыдами гамалагічных храмасом можа адбывацца абмен адпаведнымі ўчасткамі — красінговер. *Далей гамалагічныя храмасомы ў складзе кожнага бівалента пачынаюць адштурхвацца адна ад адной і ў выніку застаюцца звязанымі толькі ў абласцях хіязмаў.*

Адначасова з гэтым у клетцы пачынаецца ўтварэнне верацяна дзялення. Пад канец прафазы ядзеркі знікаюць і распадаецца ядзерная абалонка

Метафаза I. Завяршаецца фарміраванне вераця­на дзялення. Спіралізацыя храмасом дасягае мак­сімуму. *Біваленты размяшчаюцца ў цэнтральнай частцы клеткі, *утвараючы метафазную пласцінку. Кожны бівалент арыентаваны такім чынам, што цэнтрамеры гамалагічных храмасом знаходзяцца па розныя бакі ад экватарыяльнай плоскасці клеткі, на аднолькавай адлегласці ад яе.* Пры гэтым ніці верацяна дзялення, якія ідуць ад процілеглых полюсаў клеткі, прымацаваныя да центромер  розных гамалагічных храмасом. Такім чынам, у складзе кожнага *бівалента* адна з храмасом аказваецца звязанай з адным полюсам клеткі, а другая — з процілеглым

Анафаза I. *Кожны бівалент распадаецца на дзве храмасомы, прычым іх цэнтрамеры, у адрозненне ад мітозу, не падзяляюцца папалам.* Таму ніці верацяна дзялення расцягваюць да процілеглых полюсаў клеткі не сястрынскія храматыды, як пры мітозе, а гамалагічныя храмасомы. Такім чынам, дыплоідны набор 2n4c дзеліцца на два гаплоідныя наборы, якія пасля трапяць у розныя даччыныя клеткі. Кожная храмасома складаецца з дзвюх храматыд, якія ў выніку кросінговера ўжо не ідэнтычныя адна адной. Такім чынам, у канцы анафазы I набор храмасом і храматыд каля кожнага полюса клеткі, якая дзеліцца, складае 1n2c

Тэлафаза I. Верацяно дзялення разбураецца. Адбываецца дэспіралізацыя храмасом і фарміраванне двух ядраў. Далей клетка раздзяляецца на дзве даччыныя. Яны змяшчаюць гаплоідны набор храмасом, кожная храмасома складаецца з дзвюх храматыд  (1n2c)

Прамежак часу паміж першым і другім дзяленнямі меёзу звычайна вельмі кароткі. У гэты перыяд, як адзначалася, не ажыццяўляецца рэплікацыя ДНК. Кожная з дзвюх клетак, якія ўтварыліся ў выніку меёзу I, уступае ў меёз II. Гэта дзяленне працякае аналагічна мітозу  (табл. 18.2).

*У некаторых арганізмаў перапынак паміж меёзам I і меёзам II — так званы інтэркінез зусім адсутнічае. Пры гэтым клеткі, якія завяршылі тэлафазу I, адразу ж пераходзяць у прафазу II. Больш за тое, могуць адсутнічаць і гэтыя фазы. Так, у большасці раслін клеткі, што дзеляцца меёзам, пасля заканчэння анафазы I уступаюць непасрэдна ў метафазу II. У гэтым выпадку пераход ад першага меятычнага дзялення да другога не суправаджаецца дэспіралізацыяй храмасом, фарміраваннем двух ядзер і раздзяленнем мацярынскай клеткі на дзве даччыныя.*

Табліца 18.2. Другое дзяленне меёзу (меёз II)

Схема

Фаза і працэсы, якія ў ёй адбываюцца

Прафаза II. У выніку спіралізацыі храмаціну фарміруюцца двуххраматыдныя храмасомы (набор 1n2c). У гэты ж час пачынаецца ўтварэнне верацяна дзялення. Пасля распаду ядзернай абалонкі асобныя храмасомы хаатычна размяшчаюцца ў гія­­лаплазме

Метафаза II. Завяршаецца фарміраванне верацяна дзялення. Храмасомы, якія дасягнулі максімальнай спіралізацыі, размяшчаюцца ў цэнтральнай частцы клеткі, *фарміруючы метафазавую пласцінку*. Ніці верацяна дзялення злучаюць цэнтрамеру кожнай храмасомы з двума процілеглымі полюсамі

Анафаза II. Адбываецца раздзяленне цэнтрамер. Сястрынскія храматыды (цяпер ужо даччыныя храмасомы) расцягваюцца да розных полюсаў клеткі. У канцы анафазы II набор храмасом і храматыд каля кожнага полюса складае  1n1c

Тэлафаза II. Храмасомы дэспіралізуюцца, фарміруюцца ядры, і адбываецца раздзяленне клетак. Пры гэтым утвараюцца чатыры даччыныя клеткі з наборам  1n1c

Такім чынам, у выніку першага дзялення мейоза зыходная матчына клетка (2n4c) падзялілася на дзве даччыныя, якія маюць гаплоідны набор храмасом. *Такім чынам, у меёзе I адбылася рэдукцыя (памяншэнне) ліку храмасом у 2 разы. Таму першае дзяленне называюць рэдукцыйным. Ва ўтвораных гаплоідных клетках кожная храмасома пададзена двума храматыдамі (1n2c).

У выніку другога дзялення, якое праходзіць па тыпе мітозу, набор храмасом (1n) не змяняецца. Гэта дзяленне меёзу называецца эквацыйным (ад лац. aequatio — ураўноўванне). Эквацыйнае дзяленне, у адрозненне ад рэдукцыйнага, суправаджаецца разыходжаннем сястрынскіх храматыд. Таму вынікам другога дзялення з'яўляецца ўтварэнне чатырох гаплоідных клетак з аднахраматыднымі храмасомамі (1n1c).*

Меёз — больш працяглы працэс, чым мітоз. Напрыклад, у жыта ён працякае больш за 2 сут, у рэпчатай цыбулі — каля 4 сут. Меятычнае дзяленне клетак мышы займае прыкладна тыдзень. Меёз, які праходзіць пры ўтварэнні сперматазоідаў чалавека, доўжыцца прыблізна 25 дзён. Самай працяглай стадыяй меёзу з’яўляецца прафаза II.

*Як і ў выпадку мітозу, правільнае працяканне меёзу можа быць парушана дзеяннем пэўных знешніх ці ўнутрыклетачных фактараў. Наступствы такіх уплываў могуць быць рознымі, аж да ўтварэння нежыццяздольных даччыных клетак. Найбольш часта сустракаемай паталогіяй меёзу з'яўляецца неразыходжанне храмасом у анафазе I. Яно адбываецца з прычыны парушэння раздзялення бівалентаў і выяўляецца ў тым, што абедзве гамалагічныя храмасомы перамяшчаюцца да аднаго з полюсаў клеткі. Неразыходжанне можа назірацца і на стадыі анафазы II. Пры гэтым да аднаго і таго ж полюса адыходзяць дзве сястрынскія храматыды. Як у першым, так і ў другім выпадку вынікам неразыходжання храмасом з'яўляецца ўтварэнне генетычна нераўнацэнных клетак. У адных клетках назіраецца лішак храмасом (1n + 1), а ў другіх — недахоп (1n — 1).*

Біялагічнае значэнне меёзу. У жывёл і чалавека шляхам меёзу ўтвараюц­ца гаметы — гаплоідныя палавыя клеткі. У выніку наступнага апладнення фарміруецца зігота з двайным наборам храмасом, з якой развіваецца новы арганізм. Ён з’яўляецца дыплоідным, як і яго бацькі, а значыць, захоўвае ўласцівы дадзенаму віду арганізмаў карыятып. Без меёзу, які прыводзіць да памяншэння набору храмасом у 2 разы, палавое размнажэнне суправаджалася б падваеннем ліку храмасом у кожным новым пакаленні. У раслін, многіх водарасцей і грыбоў меёз прыводзіць да фарміравання спор, з дапамогай якіх ажыццяўляецца бясполае размнажэнне.

Кросінговер, які адбываецца ў прафазе I, прыводзіць да перакамбінацыі спадчыннага матэрыялу паміж гамалагічнымі храмасомамі. У анафазе I гамалагічныя храмасомы кожнай пары выпадковым чынам, незалежна ад іншых пар, разыходзяцца да розных полюсаў клеткі. У анафазе II тое ж самае адбываецца з сястрынскімі храматыдамі. Усе гэтыя працэсы з’яўляюцца важнымі крыніцамі камбінатыўнай зменлівасці (будзе разгледжана падрабязна ў раздзеле 6), якая забяспечвае з’яўленне разнастайнага патомства як пры палавым размнажэнні, так і пры размнажэнні спорамі.

Месца  меёзу  і  апладнення  ў  жыццёвым цык­ле арганізмаў. Большасці відаў эўкарыятычных арганізмаў уласціва палавое размнажэнне. Пры гэтым у жыццёвым цыкле адбываецца чаргаванне гаплоідных (1n) і дыплоідных (2n) стадый развіцця — змена ядзерных фаз. *Узровень развіцця і працягласць існавання кожнай фазы ў розных груп арганізмаў адрозніваецца. Напрыклад, у некаторых водарасцей практычна ўвесь цыкл развіцця працякае ў гаплоідным стане, дыплоіднай з'яўляецца толькі стадыя зіготы. У жывёл, наадварот, гаплоідная фаза жыццёвага цыкла пададзена толькі гаметамі, а ўсе іншыя стадыі развіцця дыплоідныя.*

Ключавую ролю ў змене ядзерных фаз адыг­рываюць такія працэсы, як меёз і апладненне. Дзякуючы меёзу ажыццяўляецца *рэдукцыя храмасомнага набору, г. зн.* пераход з дыплоіднай фазы ў гаплоідную. Аднаўленне ды­плоіднага набору храмасом адбываецца ў выніку апладнення. *У залежнасці ад месца меёзу і апладнення ў жыццёвых цыклах арганізмаў вылучаюць тры асноўныя тыпы такіх цыклаў. Яны істотна адрозніваюцца працягласцю гаплоіднай і дыплоіднай фаз.*

Напрыклад, у некаторых водарасцей (хламідаманада і інш.) і многіх грыбоў усе стадыі жыццёвага цыклу гаплоідныя, за выключэннем зіготы (мал. 18.1, а). Першае дзяленне дыплоіднай зіготы, якая ўзнікла ў выніку апладнення, ажыццяўляецца шляхам меёзу. З утвораных гаплоідных клетак — спор — развіваюцца арганізмы, якія маюць набор храмасом 1n. Утварэнне гамет у такіх арганізмаў адбываецца за кошт мітозу. Далей гаметы парамі зліваюцца, у зігоце аднаўляецца дыплоідны набор храмасом, і цыкл замыкаецца. *У такім цыкле развіцця меёз адбываецца фактычна адразу пасля ўтварэння зіготы, таму ён называецца цыклам з зігатычнай рэдукцыяй набору храмасом.*

Для жывёл, наадварот, характэрны жыццёвы цыкл, у якім усе стадыі развіцця дыплоідныя, і толькі палавыя клеткі змяшчаюць гаплоідны набор храмасом (мал. 18.1, б). Меёз у жывёл непасрэдна папярэднічае ўтварэнню гамет *(гаметычная рэдукцыя храмасомнага набору)*. Гаметы неўзабаве зліваюцца, і з зіготы развіваецца асобіна з дыплоідным наборам храмасом.

У раслін *і многіх водарасцей (ульва, ламінарыя і інш.)* у цыкле развіцця заканамерна змяняюць адно аднаго два пакаленні арганізмаў: гаплоіднае — гаметафіт і дыплоіднае — спарафіт  (мал. 18.1, в). Гаметафіт — гэта палавое пакаленне, якое ўтварае гаметы шляхам мітозу. Пасля апладнення з зіготы, што змяшчае двайны набор храмасом, развіваецца дыплоідны спарафіт — бясполае пакаленне. Спарафіт шляхам меёзу фарміруе споры *(спарычная рэдукцыя)* з наборам 1n. З гэтых спор далей развіваюцца гаплоідныя гаметафіты.

Дыплоідны набор храмасом у параўнанні з гаплоідным забяспечвае больш надзейнае захаванне спадчыннай інфармацыі. З курса біялогіі 10-га класа вы ведаеце, што арганізмы, якія змяшчаюць двайны набор храмасом, здольныя лепш адаптавацца да зменлівых умоў асяроддзя, чым гаплоідныя. Таму ў працэсе эвалюцыі, пры пераходзе ад прымітыўных форм жыцця да больш дасканалых, ступень развіцця гаплоіднай фазы і яе працягласць у жыццёвым цыкле арганізмаў памяншалася, а дыплоіднай, наадварот, узрастала.

Меёз — асаблівы спосаб дзялення клетак эўкарыёт, у выніку якога з адной мацярынскай клеткі ўтвараюцца чатыры даччыныя з паменшаным у 2 разы наборам храмасом. Памяншэнне (рэдукцыя) храмасомнага набору адбываецца ў ходзе першага дзялення меёзу — рэдукцыйнага. У працэсе другога дзялення меёзу — эквацыйнага — набор храмасом ва ўтвораных клетках не змяняецца.  Меёз перашкаджае падваенню ліку храмасом пры палавым размнажэнні. Кросінговер, які працякае у прафазе I, незалежнае разыходжанне гамалагічных храмасом у анафазе I і сястрынскіх храматыд у анафазе II служаць важнымі крыніцамі камбінатыўнай зменлівасці арганізмаў. Меёз і апладненне забяспечваюць змену ядзерных фаз у жыццёвым цыкле арганізмаў, якім уласціва палавое размнажэнне. У залежнасці ад месца гэтых працэсаў у цыкле развіцця адрозніваюць цыклы з зігатычнай, гаметычнай і спарычнай рэдукцыяй храмасомнага набору.

1. Колькі даччыных клетак і з якім наборам храмасом утвараецца з адной дыплоіднай клеткі ў выніку: а) мітозу; б) меёзу?

Дзве гаплоідныя, дзве дыплоідныя, чатыры гаплоідныя, чатыры ды­плоідныя.

2. Што ўяўляе сабой кан’югацыя храмасом? У якой фазе меёзу адбываецца кросінговер? Якое значэнне мае гэты працэс?

3. Якія падзеі, што працякаюць у меёзе, забяспечваюць памяншэнне ў  два разы набору храмасом у даччыных клетках?

4. У чым заключаецца біялагічнае значэнне меёзу?

5. Як працякае цыкл развіцця з зігатычнай рэдукцыяй набору храмасом? З гаметычнай? Са спарычнай? Для якіх арганізмаў характэрныя такія жыццёвыя цыклы?

6*.  Параўнайце мітоз і меёз, выявіце рысы падабенства і адрозненні. У чым заключаецца галоўнае адрозненне меёзу ад мітозу?

7*. Як вы лічыце, чаму меёз характэрны толькі для тых відаў жывых арганізмаў, якім уласціва палавое размнажэнне? Якую ролю ў жыццёвым цыкле гэтых арганізмаў адыгрывае працэс апладнення?