Первое деление мейоза¶
Первое деление мейоза (мейоз I, или редукционное деление) — первая из двух последовательных клеточных делений, в ходе которой происходит уменьшение числа хромосом вдвое: гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам, а не сестринские хроматиды, как в митозе. В результате образуются две гаплоидные клетки, каждая из которых содержит по одному набору хромосом, но по две хроматиды в каждой хромосоме. Первое деление мейоза — ключевой этап, определяющий генетическое разнообразие половых клеток.
¶Фазы первого деления мейоза
¶Профаза I
Процесс начинается с длинной профазы I, которая подразделяется на пять стадий:
| Стадия | Основные процессы |
|---|---|
| Лептотена | Хромосомы уплотняются и становятся видимыми; каждая состоит из двух хроматид |
| Зиготена | Гомологичные хромосомы сближаются и конъюгируют попарно (синапсис) |
| Пахитена | Формируется бивалент (тетрада); происходит кроссинговер между нон-сестринскими хроматидами |
| Диплотена | Биваленты расходятся, но остаются соединёнными в точках перекрёста — хиазмах |
| Диакинез | Хромосомы максимально уплотняются, ядрышко и ядерная оболочка разрушаются |
В пахитене синаптонемальный комплекс удерживает гомологичные хромосомы вместе, обеспечивая точное спаривание гомологов и обмен участками хроматид. Кроссинговер — главный источник рекомбинации генов.
¶Метафаза I
Биваленты (по 4 хроматиды в каждом) выстраиваются по экваториальной пластинке. В отличие от митоза, ориентация случайная: в каждой паре к одному полюсу направляется вся хромосома целиком, а не отдельная хроматида. Именно случайная ориентация бивалентов (независимое распределение хромосом) лежит в основе закона независимого комбинирования признаков Г. Менделя.
¶Анафаза I
Гомологичные хромосомы расходятся к противоположным полюсам; сестринские хроматиды остаются соединёнными в точке первичной перетяжки. Уменьшение числа хромосом вдвое происходит именно здесь — это и есть редукционный характер первого деления.
¶Телофаза I и цитокинез
У полюсов формируются два ядра с гаплоидным набором хромосом (по одной хроматиде в каждой хромосоме). Цитокинез завершается образованием двух клеток, после чего обычно следует короткий интерфазный период (интеркинез) без репликации ДНК, и клетки вступают во второе деление мейоза.
¶Генетическое значение
Первое деление мейоза определяет два ключевых источника генетического разнообразия:
- Кроссинговер в пахитене — обмен участками между гомологичными хроматидами.
- Независимое распределение хромосом в метафазе I — случайная ориентация бивалентов.
Для человека с 23 парами хромосом число возможных комбинаций гамет только за счёт независимого распределения составляет 2²³ ≈ 8,4 млн, а кроссинговер увеличивает это число многократно.
¶Отличия от митоза и второго деления мейоза
| Признак | Митоз | Мейоз I | Мейоз II |
|---|---|---|---|
| Синапсис гомологов | Нет | Да | Нет |
| Кроссинговер | Нет | Да | Нет |
| Расходятся | Сестринские хроматиды | Гомологичные хромосомы | Сестринские хроматиды |
| Число хромосом в дочерних клетках | 2n | n (по 2 хроматиды) | n (по 1 хроматиде) |
¶Нарушения первого деления мейоза
Несовершенный распад хромосом (недизъюнкция) в анафазе I приводит к образованию гамет с анеуплоидным набором хромосом. У человека это одна из основных причин синдрома Дауна (трисомия по 21-й хромосоме), синдрома Клайнфельтера и других хромосомных аномалий. Риск недизъюнкции возрастает с возрастом матери.
Источники:
- А. В. Сивухин. Общая биология
- Б. А. Павлов, В. А. Соломин. Биология: учебное пособие для вузов
- Л. Н. Белкин. Биология: учебник для вузов
- Campbell Biology (N. A. Campbell, J. B. Reece) — раздел о мейозе
- Г. А. Ботягин. Биология: учебник для вузов