§ 84. Біологічне значення мейозу. Порушення мейозу

Поміркуйте

Для чого потрібний мейоз? Чи достатньо для репродукції організмів тільки мітозу?

Згадайте

Кросинговер

Незалежне розходження хромосом в анафазі I

Біологічне значення мейозу у тварин і рослин

Біологічною функцією мейозу є виробництво гамет — гаплоїдних клітин, спеціалізованих для статевого розмноження. Після запліднення ядра гаплоїдних гамет (n) зливаються, утворюючи зиготу, і диплоїдний набір хромосом відновлюється (n + n = 2n). Таким чином, мейоз від покоління до покоління підтримує сталість хромосомного набору виду під час статевого розмноження (мал. 84.1).

Процеси, що відбуваються в ході мейозу, є основою комбінативної мінливості організмів. Рекомбінація генетичного матеріалу в мейозі відбувається на двох етапах: у профазі I (кросинговер) та анафазі I (незалежне розходження гомологічних хромосом). Так досягається перекомбінування генів батьків, що збільшує генетичну мінливість серед нащадків.

Рекомбінація генетичного матеріалу під час мейозу й статевого розмноження виявилася вигідним еволюційним надбанням. Вона збільшує різноманітність організмів набагато ефективніше, ніж мутації, які рідко відбуваються і не завжди корисні. Як наслідок, зростає еволюційна стійкість біологічного виду до змін середовища. Переважна більшість сучасних організмів використовують цю перевагу — розмножуються статевим шляхом (рослини, тварини, гриби) або мають у життєвому циклі стадії генетичної рекомбінації (кон’югація у бактерій).

Мал. 84.1. Механізм збереження диплоїдного набору хромосом під час статевого розмноження

Порушення мейозу

У ході мейозу можуть відбуватися різні порушення розподілу генетичного матеріалу, основним з яких є нерозходження хромосом. Це неправильний розподіл хромосом під час анафази, у результаті якого утворюються гамети з надлишком або нестачею хромосом (мал. 84.2). Нерозходження може статися як у першому, так і в другому поділі мейозу. Нерозходження хромосом є причиною таких хромосомних захворювань людини, як синдром Дауна (зайва 21-ша хромосома), синдром Тернера (наявна тільки одна статева хромосома — Х), синдром Клайнфельтера (наявні три статеві хромосоми — XXY).

Ще одним порушенням мейозу є нерівний кросинговер у профазі I, який є результатом неправильної кон’югації гомологічних хромосом. У результаті нерівного кросинговеру виникають хромосоми з подвоєною або з відсутньою ділянкою. Гамети, що утворюються при цьому, є носіями хромосомних мутацій — дуплікацій або делецій (мал. 84.3).

До блокування мейозу призводять порушення кон’югації хромосом під час профази I. Через це безплідними є багато міжвидових гібридів. У міжвидових гібридів поєднуються хромосоми батьків, які не можуть попарно кон’югувати між собою з різних причин (у наборах батьків різне число хромосом, хромосоми розрізняються за структурою, суттєво різняться алелі).

Стерильними є міжвидові гібриди мул і лошак (мал 84.4). Стерильність гібридів зумовлена порушеннями мейозу через різне число хромосом у каріотипі батьків: у коней 64 хромосоми, а в ослів — 62. Відповідно, гібриди мають непарну кількість хромосом — 63, що не здатні до кон’югації та подальших процесів мейозу.

На кон’югацію хромосом впливають також великі хромосомні мутації, особливо інверсії та транслокації.

Мал. 84.2. Нерозходження хромосом в анафазі ІІ

Мал. 84.3. Нерівний кросинговер

Мал. 84.4. Стерильні міжвидові гібриди. Лошак — гібрид коня та ослиці. Мул — гібрид осла та кобили

Ключова ідея

Біологічною функцією мейозу є утворення гамет. Утворення гаплоїдних гамет підтримує сталість хромосомного набору виду під час статевого розмноження. Рекомбінація генетичного матеріалу, що відбувається в ході мейозу, є основою комбінативної мінливості організмів.

Практична робота

Порівняльна характеристика мітозу та мейозу. Складання аплікаційних схем мітозу й мейозу

1. Розгляньте схеми, малюнки, мікрофотографії фаз мітозу й мейозу.

2. Послідовно порівняйте події, які відбуваються під час певних фаз мітозу й мейозу. Результат порівняння представте у вигляді таблиці.

3. Сформулюйте висновок.

Запитання та завдання

1. Чи може нормально відбуватися мейоз у поліплоїдів? 2. Які способи ви можете запропонувати, щоб подолати порушення мейозу в міжвидових гібридів? 3. Як би відбувалася еволюція, якби мейоз і статеве розмноження не виникли, а мітоз залишився б єдиним способом поділу еукаріотичних клітин?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно