Редукционное деление¶

Редукционное деление — тип деления клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое относительно исходной соматической клетки. Является ключевым этапом мейоза — особого способа деления, обеспечивающего образование гамет и сохранение постоянного числа хромосом у вида при половом размножении. Впервые явление редукционного деления было описано немецким биологом Оскаром Гертвигом в 1887 году.

¶Место в мейозе

Мейоз состоит из двух последовательных делений — редукционного (мейоз I) и эквационного (мейоз II). Редукционное деление является первым и именно оно обеспечивает редукцию (уменьшение) числа хромосом. Если в соматической клетке человека 46 хромосом (2n), то после редукционного деления образуются две клетки с набором из 23 хромосом (n). Каждая из них затем вступает в эквационное деление, сходное по механизму с митозом, при котором число хромосом не меняется.

¶Фазы редукционного деления

¶Профаза I

Самая продолжительная и сложная фаза. В ней выделяют пять подфаз: лептотену, зиготену, пахитену, диплотену и диакинез.

• Лептотена — хромосомы конденсируются, каждая состоит из двух сестринских хроматид.
• Зиготена — начинается конъюгация гомологичных хромосом (образование бивалентов).
• Пахитена — конъюгация завершается, между гомологичными хроматидами возможен кроссинговер — обмен участками генетического материала.
• Диплотена — гомологичные хромосомы начинают расходиться, но остаются связанными в точках скрещивания — хиазмах.
• Диакинез — хромосомы максимально конденсированы, ядрышко и ядерная оболочка исчезают, формируется веретено деления.

¶Метафаза I

Биваленты (пары гомологичных хромосом) выстраиваются по экваториальной плоскости клетки. В отличие от митоза, хромосомы располагаются парами, а не по одной. Расположение каждой пары независимо от других — это цитологическая основа закона независимого комбинирования признаков, сформулированного Г. Менделем.

¶Анафаза I

Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки, тогда как сестринские хроматиды остаются связанными в центромерах. Именно на этом этапе происходит редукция числа хромосом: каждый полюс получает по одной хромосоме из каждой гомологичной пары.

¶Телофаза I и интеркинез

Формируются две дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом, каждая из которых представлена двумя хроматидами. Наступает короткий интеркинез — период между двумя делениями, в котором, в отличие от интерфазы перед митозом, нет репликации ДНК.

¶Биологическое значение

Редукционное деление решает две основные задачи:

1. Обеспечение постоянства числа хромосом. При оплодотворении два гаплоидных набора сливаются, восстанавливая диплоидное число. Без редукционного деления число хромосом с каждым поколением удваивалось бы.
2. Генетическое разнообразие. Образуются гаметы с уникальным набором генов благодаря кроссинговеру в профазе I и независимому распределению гомологичных хромосом в метафазе I.

¶Отличия от эквационного деления

¶Нарушения редукционного деления

При нарушении распределения хромосом в анафазе I (недосмотр синапсиса) возникают гаметы с аномальным набором хромосом. После оплодотворения это приводит к анеуплоидиям — например, синдрому Дауна (трисомии по 21-й хромосоме), синдрому Клайнфельтера, синдрому Тёрнера. Частота таких нарушений повышается с возрастом будущих родителей.

¶Примечания

Редукционное деление осуществляется только в половых железах (гонадах) — у женщин в яичниках, у мужчин в яичках. У растений, у которых гаметофит представлен делящимися клетками, мейоз протекает при образовании спор.

Источники:

• Алов А. И., Гуртовой Б. Н., Балашова И. Б. «Ботаника: учебное пособие»
• Воронцов Н. Н. «Курс цитологии и генетики»
• Кузнецов С. Л. «Ботаника: клетка, растение, растительность»
• Мамонов Л. А. «Биология: учебное пособие для вузов»
• Мейер А. А. «Общая биология»
• Текущие учебные программы по общей биологии для вузов