Половые клетки животных формируются в результате особого типа деления, при котором число хромосом во вновь образующихся клетках в два раза меньше, чем в исходной материнской клетке. Таким образом, из диплоидной клетки образуются гаплоидные клетки. Это необходимо для того, чтобы сохранить постоянный набор хромосом организмов при половом размножении.
Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение) — редукционное деление, при котором хромосомный набор клетки уменьшается вдвое.
Для мейоза характерны те же стадии, что и для митоза, но процесс состоит из двух последовательных делений — I деление и II деление мейоза.
В результате образуются не две, а четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.
Стадии мейоза
Как и митозу, мейозу предшествует интерфаза, продолжительность которой зависит от вида организма и бывает различной. Перед делением происходит синтез белка и редупликация ДНК. Клетка увеличивается в размерах за счет удвоения количества органоидов. Каждая хромосома в конце интерфазы состоит из двух молекул ДНК, которые образуют две сестринские хроматиды, сцепленные центромерой, поэтому хромосомный набор клетки сохраняется диплоидным. Таким образом, перед началом деления набор хромосом и ДНК соответственно составляет 2n4c.
При оплодотворении ядра гаметы сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК. Биологическое значение мейоза: 1) является основным этапом гаметогенеза; 2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении; 3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой. метафазе мейоза I биваленты хромосом располагаются в экваториальной плоскости клетки. В этот момент спирализация их достигает максимума. Содержание генетического материала не изменяется (2п2хр) . В анафазе мейоза I гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, окончательно отходят друг от друга и расходятся к полюсам клетки. Следовательно, из каждой пары гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна — число хромосом уменьшается вдвое (происходит редукция) . Содержание генетического материала становится 1n2хр у каждого полюса. В телофазе происходит формирование ядер и разделение цитоплазмы — образуются две дочерние клетки. Дочерние клетки содержат гаплоидный набор хромосом, каждая хромосома — две хроматиды (1n2хр). В профазе мейоза II происходят тс же процессы, что и в профазе митоза. В метафазе хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Изменений содержания генетического материала не происходит (1n2хр) . В анафазе мейоза II хроматиды каждой хромосомы отходят к противоположным полюсам клетки, и содержание генетического метериала у каждого полюса становится lnlxp. В телофазе образуются 4 гаплоидные клетки (lnlxp). Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной материнской клетки образуются 4 клетки с гаплоидным набором хромосом. Кроме того, в профазе мейоза I происходит перекомбинация генетического материала (кроссинговер) , а в анафазе I и II — случайное отхождение хромосом и хроматид к одному или другому полюсу. Эти процессы являются причиной комбинативной изменчивости.
Історія Редагувати
Явище було відкрито в 1901 році при вивченні утворення зачатка кришталика ока у зародків земноводних. Гіпотезу про механізм диференціювання, що дістав назву ембріональної індукції, на підставі експериментальних даних висунули Шпеман і Мангольд в 1924 році.
Гіпотеза Редагувати
Згідно з цією гіпотезою, існують визначені клітини, які діють як організатори на інші, відповідні для цього клітини. В умовах відсутності клітин-організаторів такі клітини підуть іншим шляхом розвитку, відмінним від того, яким вони розвивалися б в умовах присутності організаторів. Проілюструвати це можна тим самим експериментом 1924-го року, який показав, що диференціювання значною мірою контролюється впливом цитоплазми клітин одного типу на клітини іншого типу.
Експеримент Редагувати
Г. Шпеман і його співробітниця Х. Мангольд відкрили у зародків амфібій «організатор». Контрольний експеримент був проведений Хільдою Мангольд в 1921 році. Вона вирізувала шматочок тканини з дорсальної губи бластопора гаструли гребінчастого тритона (Triturus cristatus) із слабопігментованим зародком, і пересадила її у вентральну область іншої гаструли близького виду, а саме, тритона звичайного (T. vulgaris), зародок якого характеризується щедрою пігментацією. Ця природна різниця у пігментації дозволила розрізнити в химерному зародку тканини донора і реципієнта. Клітини дорсальної губи при нормальному розвитку утворюють хорду і мезодермальні соміти (міотоми). Після пересадки у гаструли-реципієнта з тканин трансплантата розвивалася друга хорда і міотоми. Над ними з ектодерми реципієнта виникала нова додаткова нервова трубка. У результаті це призвело до утворення осьового комплексу органів другого пуголовока на тому ж зародку.
Зв'язок із загальною концепцією регуляторних механізмів онтогенезу Редагувати
Явище ембріональної індукції тісно пов'язане з такими поняттями, як морфоген і морфогенетичне поле (morphogenetic field). Ще Шпеманом було показано, що інактивовані нагріванням тканини організатора зберігають індукуючу активність і середовище з-під ізольованого організатора також індукує ектодерму.
Пізніше було показано, що багато тканин дорослих тварин індукують нейралізацію ектодерми. також було відкрито речовини-індуктори, такі як хордин і ноггін (діють побічно, через пригнічення BMP (англ. Bone Morphogenetic protein) — епідермального індуктора, його інактивація хордином і ноггіном викликає нейралізацію ектодерми), і багато інших.