Попередня сторінка: 23. Ділення клітин. Клітинний цикл. Міто...
Наступна сторінка: 25. Розмноження живих організмів
Поміркуйте
Яке біологічне значення має рекомбінація ДНК?
Згадайте
• Що таке хромосоми?
• Коли в ядрі клітини утворюються хромосоми?
Мейоз
Мейоз — це поділ клітин, який відбувається під час гаметогенезу. Результатом мейозу є утворення статевих клітин (гамет) (мал. 24.1).
Під час мейозу відбувається два поділи клітини, у результаті яких з однієї материнської клітини утворюються чотири дочірні. При цьому дочірні клітини отримують удвічі меншу кількість хромосом і половину генетичного матеріалу, які мала материнська клітина. Через зменшення кількості хромосом у дочірніх клітинах мейоз називають редукційним поділом.
Поділи мейозу позначають, як мейоз I і мейоз II. Фази обох поділів мають такі самі назви, як і фази мітозу (докладно про це див. таблицю щодо процесів, які відбуваються у фазах мейозу). Щоб розрізнити, про який поділ ідеться, до назв фаз додають відповідну цифру. Між двома поділами триває коротка інтерфаза, під час якої подвоєння ДНК не відбувається.
Рекомбінація ДНК
Рекомбінацією називають процес, коли ланцюжки ДНК розриваються на окремі фрагменти, які потім об’єднуються в іншому порядку.
У клітинах еукаріотів рекомбінація зазвичай відбувається під час профази першого поділу мейозу й відома під назвою кросинговер — перехрещування хромосом (мал. 24.2).
У кросинговері беруть участь гомологічні хромосоми, тобто хромосоми однієї пари. Вони розрізаються спеціальними ферментами в кількох місцях, а потім обмінюються однаковими ділянками і знову зшиваються ферментами в цілу хромосому.
Процеси, які відбуваються у фазах мейозу
|
Мейоз І |
Мейоз ІІ |
|
Профаза І Спіралізація й утворення X-подібних хромосом. З’єднання гомологічних хромосом в одну структуру, обмін у них ділянками ДНК (процес кросинговеру). Розпадання ядерних оболонок на фрагменти і зникнення ядерець |
Профаза ІІ Розпадання ядерних оболонок. Спіралізація хромосом. Утворення веретена поділу |
|
Метафаза І Розміщення з’єднаних гомологічних хромосом по екватору клітини та прикріплення мікротрубо-чок веретена поділу до їхніх центромер |
Метафаза ІІ Розміщення хромосом по екватору клітини та прикріплення мікротрубочок веретена поділу до цен-тромер хроматид |
|
Анафаза І Розділення гомологічних хромосом та їх розходження до різних полюсів клітини |
Анафаза ІІ Роз’єднання хроматид, розходження їх до полюсів клітини. Із цього моменту хроматиди називають дочірніми хромосомами |
|
Телофаза І Зникнення веретена поділу. Формування нових ядерних оболонок і ядерець. Деспіралізація хромосом. Розділення цитоплазми (цитокінез) та утворення двох дочірніх клітин |
Телофаза ІІ Зникнення веретена поділу. Формування нових ядерних оболонок. Розділення цитоплазми (цито-кінез) та утворення дочірніх клітин |
Під час кросинговеру відбувається рекомбінація генів обох батьків особини, які розташовані в гомологічних хромосомах.
Інколи кросинговер може відбуватися не під час мейозу, а під час мітозу. Це явище називають мітотичним кросинговером. Воно було виявлено в деяких грибів, ссавців і комах.
Генетичне та епігенетичне успадкування
Пряма передача спадкової інформації через послідовність нуклеотидів ДНК від батьків до нащадків є прикладом генетичного успадкування. Але є й інший шлях передачі нащадкам спадкових ознак, який задіює механізми регуляції експресії генів — епігенетичне успадкування.
Наприклад, у геномі людини більше 20 000 генів. Але для життєдіяльності і виконання своїх функцій кожній окремій клітині потрібно набагато менше генів. Так, нервовій клітині зорового нерва не треба виробляти
ферменти слини або статеві гормони. Тому більша частина генів у клітинах є «вимкненою», неактивною.
У клітинах регуляція реалізації генетичної інформації може відбуватися за допомогою кількох механізмів, які дозволяють змінювати швидкість роботи генів або «вмикати» чи «вимикати» їх. Це можливо, наприклад, шляхом взаємодії продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) із певними структурами генів: оператором, промотором або регуляторними ділянками. Також може відбутися модифікація деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до них приєднується метильний радикал (-СН3), то зчитування інформації з ділянки ДНК за таким нуклеотидом стає неможливим.
Саме наявність у спеціалізованих клітинах ссавців механізмів, які блокують експресію багатьох генів, відрізняє їх від ембріональних клітин, які не мають подібних блоків. Інколи такі блоки можуть виникати в геномі статевих клітин. Це стає причиною зникнення певних ознак у нащадків (відповідні гени вони мають, але ці гени не працюють).
У деяких випадках у наступних поколіннях нащадків робота заблокованих генів може відновлюватися. Тоді втрачена ознака з’являється знову.
Ключова ідея
Мейоз — це поділ клітин, у результаті якого утворюються статеві клітини (гамети), які містять удвічі менше хромосом, ніж звичайні клітини. Під час мейозу в клітинах еукаріотів відбувається рекомбінація ДНК (кросинговер).
Перевірте свої знання
1. Що таке мейоз? 2. Чому редукційним вважають перший поділ мейозу? 3. Поясніть, яким чином кількість ДНК у клітині під час мейозу зменшується вдвічі. 4. Що таке епігенетичне успадкування? 5*. Уявіть, що мейоз відбувається без кросинговеру. Як це вплине на різноманітність особин одного виду, які мешкають на певній території?
Це матеріал з підручника "Біологія 9 клас Задорожний" (поглиблений рівень)
Наступна сторінка: 25. Розмноження живих організмів